冲压工艺--板料的冲压成形性能与成形极限
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第7章板料成形性能与成形极限-精品文档
图7-3 扩孔试验
3）弯曲试验 如图7-4,采用一系列具有不同底 部弧面半径的凸模，将试样按照规定的弯曲角 成形后，采用肉眼使用5倍放大镜观察，检查 其变形区外侧表面，观察到裂纹或显著凹陷后， 在实际弯曲半径上增加0.1mቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ安全裕度作为试 样的最小弯曲半径，以该表面不产生裂纹或显 著凹陷时的最小相对弯曲半径rmin /t作为金属 薄板的弯曲性能指标。
图7-4 弯曲试验
4)锥杯试验 如图7-5, 圆片试样放在锥形 凹模孔内，通过钢球对试样进行复合成形， 即锥杯成形，发生破裂时停机,测量锥杯口 部最大外径Dmax和最小外径Dmin，用它们 计算锥杯值CCV作为金属薄板的“拉深+ 胀形”复合成形性能指标。
1 CCV ( ) D D m ax m in 2
(D0 )max LDR dp
图7-1 拉深试验方法
b. 拉深载荷试验 对圆片状试样进行拉深 时，试样直径D0与最大拉深力Fpmax,以及 与拉破试样的极限拉深力Fpf之间均具有近 似线性关系，利用这种关系，对多种不同 直径的试样进行试验测定Fpmax和Fpf以后， 可以求出杯体底部圆角附近壁部不产生破 裂时允许使用的最大试样直径和相应的载 荷极限拉深比。
板料发生失稳之前可以达到的最大变形 程度叫做成形极限。板料在冲压过程中可能 出现两种失稳现象，一种是拉伸失稳，表现 为板料在拉应力作用下局部产生缩颈和破裂； 另一种是压缩失稳，表现为板料在压应力作 用下起皱。
弯曲、拉深、胀形和翻边各节中提到的 工艺参数，最小相对弯曲半径r min ∕t、极限 拉深系数mmin、最大胀形深度hmax和极限翻边 系数Kfmin等反映板料拉伸失稳前总体尺寸可 以达到的最大变形程度，称为总体成形极限； 而在本章介绍的成形极限图，则是反映板料 失稳前局部尺寸可达到的最大变形程度，称 为局部成形极限。一般而言，板料的成形性 能越好，成形极限也就越高。
板料的冲压成形性能与成形极限
§6.1 概述
成形极限图（FLD）就是由不同应变路径下的局部极限 应变构成的曲线或条带形区域，它全面反映了板料在单向和 双向拉应作用下抵抗颈缩或破裂的能力，经常被用来分析解 决成形时的破裂问题。
§6.1 概述
全面地讲，板料的冲压成形性能包括抗破裂性、贴模性 （fitability）和定形性（shape fixability），故影响因素很多， 如材料性能、零件和冲模的几何形状与尺寸、变形条件（变 形速度、压边力、摩擦和温度等）以及冲压设备性能和操作 水平等。
§6.2 现代冲压成形的分类理论
一、各种冲压成形方法的力学特点与分类
正确的板料冲压成形工艺的分类方法，应该能够明确地 反映出每一种类型成形工艺的共性，并在此基础上提供可能 用共同的观点和方法分析、研究和解决每一类成形之艺中的 各种实际问题的条件。在各种冲压成形工艺中毛坯变形区的 应力状态和变形特点是制订工艺过程、设计模具和确定极限 变形参数的主要依据，所以只有能够充分地反映出变形毛坯 的受力与变形特点的分类方法，才可能真正具有实用的意义。
§6.2 现代冲压成形的分类理论
1、变形毛坯的分区
冲压成形时，在应力状态满足屈服准则的区域将产生塑 性变形，称为塑性变形区（A区）。不同工序，随着外力作 用方式和毛坯及模具的形状、尺寸的不同，变形区所处的部 位也不相同。应力状态不满足屈服准则的区域，不会产生塑 性变形，称为非变形区。根据变形情况，非变形区又可进一 步分为已变形区(B)、待变形区(C)和不变形区(D)。有时已变 形区和不变形区还起传力的作用，可称其为传力区(B 、C)。 图所示为拉深、翻边、缩口变形过程中毛坯各区的分布。
贴模性（fittability）：板料在冲压过程中取得模具形状 的能力。
定形形（shape fixability）：零件脱模后保持其在模内 既得形状的能力。
[VIP专享]板料冲压成形性能及冲压材料
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板料冲压成形性能及冲压材料板料的冲压成形性能板料对各种冲压成形加工的适应能力称为板料的冲压成形性能。
具体地说，就是指能否用简便地工艺方法，高效率地用坯料生产出优质冲压件。
冲压成形性能是个综合性的概念，它涉及到的因素很多，其中有两个主要方面：一方面是成形极限，希望尽可能减少成形工序；另一方面是要保证冲压件质量符合设计要求。
下面分别讨论。
(一)成形极限在冲压成形中，材料的最大变形极限称为成形极限。
对不同的成形工序，成形极限应采用不同的极限变形系数来表示。
例如弯曲工序的最小相对弯曲半径、拉深工序的极限拉深系数等等。
这些极限变形系数可以在各种冲压手册中查到，也可通过实验求得。
依据什么来确定极限变形系数呢？这要看影响成形过程正常进行的因素是哪些。
冲压成形时外力可以直接作用在毛坯的变形区（例如胀形），也可以通过非变形区，包括已变形区（例如拉深）和待变形区（例如缩口、扩口等），将变形力传给变形区。
因此，影响成形过程正常进行的因素，可能发生在变形区，也可能发生在非变形区。
归纳起来，大致有下述几种情况：1.属于变形区的问题伸长类变形一般是因为拉应力过大，材料过度变薄，局部失稳而产生断裂，如胀形、翻孔、扩口和弯曲外区等的拉裂。
压缩类变形一般是因为压应力过大，超过了板材的临界应力，使板材丧失稳定性而产生起皱，如缩口、无压边圈拉深等的起皱。
2.属于非变形区的问题传力区承载能力不够：非变形区作为传力区时，往往由于变形力超过了该传力区的承载能力而使变形过程无法继续进行。
也分为两种情况：1)拉裂或过度变薄；例如拉深是利用已变形区作为拉力的传力区，若变形力超过已变形区的抗拉能力，就会在该区内发生拉裂或局部严重变薄而使工件报废。
2)失稳或塑性镦粗：例如扩口和缩口工序是利用待变形区作为压力的传力区，若变形力超过了管坯的承载能力，待变形区就会因失稳而压屈，或者发生塑性镦粗变形。
非传力区在内应力作用下破坏：非变形区不是传力区时，由于变形过程中金属流动的不均匀性，也可能产生过大的内应力而使之破坏。
第一章板料冲压性能与成形极限第二次课
冲 压 工 艺 及
ddtt dt
分散性失稳理论认为当外力达到最大时, 板料失稳。但是板料经过分 散性失稳后仍有相当的变形能力, 所以在板成形领域人们更关心集中性失
模
稳, 即通常将集中性失稳作为板成形过程的变形极限。
具
设
计
结论：单从板料拉伸变形的稳定性着眼，可以用分散性失稳，从板料破
裂前极限变形程度的估计着眼，就要以集中性失稳作为标准。
以往鉴定板料的成形性能， 大多依赖用模拟方法进行的工艺试 验。例如Swift杯形件压延试验，福 井锥形件压延试验和压坑试验等。 模拟试验条件比较单纯，试件形状
冲压成形极限图
简单划一。因此，对于指导形状复 杂、变形状态复杂的零件的生产，
其试验结果往往很难在生产中直接
成形极限图是20世纪60年代由keeler和goodwin等
冲
时的极限应变等。
压
工
艺 及 模 具 设 计
第一章 板料冲压性能与成形极限 步骤：1)试验前，在毛坯表面做出直径为1.5~2.5mm的小圆圈坐标网
冲
压
工
艺 及
2)试验时，将球形凸模压入材料，当试件出现裂纹时即停止。
模
具
设
计
第一章 板料冲压性能与成形极限 3)取出试件，在离裂纹最近的完整网格上测量小圆圈变成椭圆的尺寸。
具
1.4、常用材料的冲压性能
设
计
第一章 板料冲压性能与成形极限
1.3板料的成形极限
1.成形极限(Forming Limit Diagram,FLD)的基本概念 所谓冲压成形极限是指板料在冲压加工中所能达到的最大变形程度。
利用板料的单向拉伸试验所得的机械性
能指标来评定材料的成形性能，是一种最为
第六章冲压
国内外常用拉伸试验标准的主要技术要求
GB
12.5 (20) 50 (80) 75 3~30 ≤0.5P 屈服后~最大 力前（常用 5%~15%） 屈服后~最大 力前（常用 15%）
DIN
12.5 （20） 50 (80) 75 120 ≤30 ≤0.5P 屈服后~最大 力前（常用 10%~20%） 屈服后~最大 力前（常用 20%）
第六章 板料的冲压成形性能与成形极限
试验在室温下（20±10°C）进行。试验之前，要精确测量试样的 厚度和宽度，并刻划标点和标距长度。用螺旋测微计测量试样厚度时， 当厚度≤0.5mm时，精确到0.005mm；当厚度＞0.5mm时，精确到 0.01mm。在标距长度的中部和两端测量三点，取其最小值。 n值的测量计算 根据均匀塑性变形范围内真实应力——真实应变指数式的对数式，运 用最小二乘法计算应变硬化指数n。（见下式） σ=k n （1） 式中：σ 在力F作用下试样的真实应力 N/mm2 n 应变硬化指数 k 强度系数 对公式（1） 两边取对数，lnσ=lnk+nln （2） （2） 式可简化为：Y=Kx+B （3） 根据公式（3）导出计算应变硬化指数的关系式：
JIS
(12.5,20) 25 (50,80) 50 (60,120) 60 10~30 ≤0.8P 产品标准规定或 协商 屈服后~最大力 前（常用15%）
ASTM
12.5 (20) 50 (20,25) 75 ≤11.5 ≤0.5P 屈服后~最大 力前（常用 10%~20%） 屈服后~最大 力前（常用 17%）
第六章 板料的冲压成形性能与成形极限
总体成形极限反映板料失稳前某些特定的总体尺寸可以 达到的最大变化程度，如极限拉深系数、极限胀形高度和极 限翻边系数等均属于总体成形极限，它们常被用作工艺设计 参数。
冲压性能及成形极限
五、冲压成形性能试验方法与指标
1、胀形成形性能试验（杯突试验）（Eriohsen试验）
指标：用破裂时凸包高度IE值评价。IE值越大，胀形成形性能越好。
2、扩孔成形性能试验（KWI扩孔试验）
指标：用破裂时极限扩孔率值评价。
d f d0 d0
100%
d f d f max d f min / 2
最小相对弯曲半径=
rmin / t
5、“拉—胀”复合成形性能试验 （福井杯锥试验）
指标：用杯底破裂时杯口平均直径 评价，称为CCV值。
CCV
1 ( Dmax Dmin ) 2
六、塑性拉伸失稳理论
1、拉深失稳的概念和类型
1）分散性颈缩（Diffuse necking)： 载荷开始随变形增大而减小，由 于应变硬化，这种颈缩在一定尺寸范 围内可以转移，使材料在这个范围内 产生亚稳定的塑性流动，故载荷下降 比较缓慢。肉眼观察不到。 2）集中性颈缩（Localized necking)： 应变硬化不足以使颈缩转移，应 力增长率远小于承载面积的减小速度， 故载荷随变形程度的增大而急剧下降。 肉眼可以观察到。
3、拉深成形性ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ试验
（1）圆柱形平底凸模冲杯试验（Swift平底冲杯试验）
指标：用拉破时极限拉深比LDR评价。 LDR Dmax / d p （2）TZP试验 Ff Fmax 指标：用拉深潜力T值评价。 T 100% Ff
4、弯曲成形性能试验
指标：用外表面破裂时的最小相对弯曲半径值评价。
二、冲压成形区域划分
四种典型工艺： 拉深 刚性凸模胀形 伸长类翻边 弯曲 复杂零件的成形经 常可视为两个或两 个以上的复合
变形趋向性：拉深、平底凸模胀形、圆孔翻边及扩孔所用模具相同，但毛 坯直径不同，或预制孔直径不同，则拉深和胀形可相互转变， 胀形和扩孔翻边可相互转变，或两种变形复合。
板材成形理论知识要点
3. n值、r值与成形性能的关系
第二章 冲裁工艺与模具设计
1冲裁变形分离过程大致可分为3个阶段。 弹性变形阶段, 塑性变形阶段,断裂分离阶段 2冲裁断面可明显地分成4个特征区， 即圆角带、光亮带、断裂带和毛刺 3降低冲裁力的方法:阶梯凸模冲裁, 斜刃口冲裁 4凸模侧面的磨损最大，是因为从凸模上卸料，长 距离摩擦加剧了侧面的磨损. 5确定合理间隙的理论计算法依据主要是：在合理 间隙情况下冲裁时，材料在凸、凹模刃口产生 的裂纹成直线会合.
第四章
拉深工艺与模具设计
1.拉深 是利用模具使平板毛坯变成为开口的空心零件的 冲压加工方法。 2.拉深件各部分的厚度是不一致的。一般是： 底部略为变薄，但基本上等于原毛坯的厚度； 壁部上段增厚，越靠上缘增厚越大； 壁部下段变薄，越靠下部变薄越多； 壁部向底部转角稍上处，则出现严重变薄，甚至断裂。 3.毛坯划分为5个区域： ⑴．平面凸缘区(｜σ 1｜＝｜σ 3｜，有R＝0．61Rt), ⑵. 凸缘圆角区, ⑶．筒壁区, ⑷．底部圆角区, ⑸．筒底部分
2.冲模零件的分类:分成五个类型的零件。
⑴.工作零件 是完成冲压工作的零件 ⑵.定位零件 这些零件的作用是保证送料时有良好的导 向和控制送料的进距. ⑶.卸料、推件零件 这些零件的作用是保证在冲压工序 完毕后将制件和废料排除，以保证下一次冲压工序顺 利进行。 ⑷.导向零件 这些零件的作用是保证上模与下模相对运 动时有精确的导向，使凸模、凹模间有均匀的间隙， 提高冲压件的质量。 ⑸.安装、固定零件 这些零件的作用是使上述四部分 零件联结成“整体”，保证各零件间的相对位置，并 使模具能安装在压力机上。
10.结构废料――由于工件结构形状的需要，如工 件内孔的存在而产生的废料，称为结构废料， 它决定于工件的形状，一般不能改变。 11.工艺废料―― 工件之间和工件与条料边缘之 间存在的搭边，定位需要切去的料边与定位孔， 不可避免的料头和料尾废料，称为工艺废料， 它决定于冲压方式和排样方式。 12.冲裁间隙对产品质量和模具寿命的影响
第二章 冲裁工艺与模具设计
1冲裁变形分离过程大致可分为3个阶段。 弹性变形阶段, 塑性变形阶段,断裂分离阶段 2冲裁断面可明显地分成4个特征区， 即圆角带、光亮带、断裂带和毛刺 3降低冲裁力的方法:阶梯凸模冲裁, 斜刃口冲裁 4凸模侧面的磨损最大，是因为从凸模上卸料，长 距离摩擦加剧了侧面的磨损. 5确定合理间隙的理论计算法依据主要是：在合理 间隙情况下冲裁时，材料在凸、凹模刃口产生 的裂纹成直线会合.
第四章
拉深工艺与模具设计
1.拉深 是利用模具使平板毛坯变成为开口的空心零件的 冲压加工方法。 2.拉深件各部分的厚度是不一致的。一般是： 底部略为变薄，但基本上等于原毛坯的厚度； 壁部上段增厚，越靠上缘增厚越大； 壁部下段变薄，越靠下部变薄越多； 壁部向底部转角稍上处，则出现严重变薄，甚至断裂。 3.毛坯划分为5个区域： ⑴．平面凸缘区(｜σ 1｜＝｜σ 3｜，有R＝0．61Rt), ⑵. 凸缘圆角区, ⑶．筒壁区, ⑷．底部圆角区, ⑸．筒底部分
2.冲模零件的分类:分成五个类型的零件。
⑴.工作零件 是完成冲压工作的零件 ⑵.定位零件 这些零件的作用是保证送料时有良好的导 向和控制送料的进距. ⑶.卸料、推件零件 这些零件的作用是保证在冲压工序 完毕后将制件和废料排除，以保证下一次冲压工序顺 利进行。 ⑷.导向零件 这些零件的作用是保证上模与下模相对运 动时有精确的导向，使凸模、凹模间有均匀的间隙， 提高冲压件的质量。 ⑸.安装、固定零件 这些零件的作用是使上述四部分 零件联结成“整体”，保证各零件间的相对位置，并 使模具能安装在压力机上。
10.结构废料――由于工件结构形状的需要，如工 件内孔的存在而产生的废料，称为结构废料， 它决定于工件的形状，一般不能改变。 11.工艺废料―― 工件之间和工件与条料边缘之 间存在的搭边，定位需要切去的料边与定位孔， 不可避免的料头和料尾废料，称为工艺废料， 它决定于冲压方式和排样方式。 12.冲裁间隙对产品质量和模具寿命的影响
冲压工艺--板料的冲压成形性能与成形极限
t0
Dp
备注
0.5以下 10.~20 2ri≈0.2Dp 0.5~2.0 30~50 D0≥2.5Dp 2.0以上 50~100
3杯形件拉深试验（Swift试验）
Swift试验是以求极限拉深比LDR作为评定板材拉 深性能的试验方法。 试验所用装置与试验标准分别见图和表。
Swinft试验装置（1-冲头 2-压边圈 3-凹 模 4-试件）
六、板料的冲压成形性能与成形极限
板料基本性能与冲压成形性能的关系 衡量薄板性能的优劣，过去一般以薄板的基本 性能指标来评价，但是随着汽车、家电工业的发展， 对薄板成形性能的要求日益苛刻，从而使成形性指 标的测定越来越受到人们的重视和广泛研究。薄板 成形性（sheet metal formability），根据 BG/T15825.1-1995的定义，就是指金属薄板对 于冲压成形的适应能力。
具有最佳成形性能的材料应具有如下特点： 均匀分布应变； 承受平面内压缩应力而无起皱现象； 可以达到较高应变而无颈缩和断裂； 承受平面内剪切应力而无断裂； 零件由凹模出来后保持其形状 保持表面光洁，阻止表面损伤。
薄板本身固有的基本特性值与其成形性能之间具有一 定的相关性见下表。对于冷轧冲压钢板，往往希望具有 低的屈服强度、低的屈强比、高的n、r值。
坯料受到双向拉应力作用而实现胀形变形。 在胀形中当试件出现裂缝时，冲头的压入深度称为胀形深度或 Erichsen试验深度，简计为IE值。IE值作为评定板材胀形成 形能力的一个材料特性值。实际上，胀形是典型的拉伸类成形 工序，故IE值也是评定拉伸类冲压成形性能的一个材料特性值。 很明显，IE值越大，胀形性能越好。
2) 杯突试验（ERICHSEN TEST） 杯突试验是历史较为悠久、操作简便、在目前仍然广泛采用 的工艺试验方法，主要用来评定薄板材料的深冲性能，一般适 用于厚度等于或小于2mm，必要时也可试验厚度为2~4mm 的板材和带材，1914年是由德国的A.E.Erichsen做了专用的 试验设备，所以也叫Erichsen试验。其试验装置如图。 试验时，先将平板坯料试件放在凹模平面上，用压边圈压住试 件外圈，然后，用球形冲头将试件压入凹模。由于坯料外径比 凹模孔径大很多，所以，其外环不发生切向压缩变形，而与冲 头接触的试件中间部分。
冲压模具设计
dε2 σ2-σm
=
dε3 σ3-σm
=ｄλ
式中 dλ——瞬时常数，在加载的不同瞬时是变
σm——平均主应力（静水应力）。
四、塑性变形时应力与应变的关系
全量理论认为，在比例加载（也称简单加 载，是指在加载过程中所有外力从一开始起就 按同一比例增加）的条件下，无论变形体所处 的应力状态如何，应变偏张量各分量与应力偏
b／B越小，拉深性能越
图2-12 拉楔试验
二、板料冲压成形性能的测定 （3）拉深性能试验
2）冲杯试验
也叫Swift拉深试验、LDR试验，是采用φ50mm的平底 凸模将试样拉深成形，图是GB／T 15825.3-1995“金属薄 板成形性能与试验方法拉深与拉深载荷试验”的示意图。
图2-13 冲杯试验
图是GB／T 15825.5-1995“金属薄板成形性能 与试验方法 弯曲试验”示意图。
二、板料冲压成形性能的测定 （5）锥杯试验
图是GB／T 15825.6— 1995“金属薄板成形性能与试 验方法锥杯试验”的示意图，
取冲头直径Dp与试样直径D0的
比值为0.35。
图2-17 锥杯试验
三、板料的基本性能与冲压成形性能的关系
三、板料的基本性能与冲压成形性能的关系
4.应变硬化指数n
硬化指数n表示材料在冷塑性变形中材料硬化 的程度。n值大的材料，硬化效应就大，这意味着 在变形过程中材料局部变形程度的增加会使该处 变形抗力较快增大，这样就可以补偿该处因截面 积减小而引起的承载能力的减弱，制止了局部集 中变形的进一步发展，致使变形区扩展，从而使 应变分布趋于均匀化。也就是提高了板料的局部 抗失稳能力和板料成形时的总体成形极限。
成形极限图Forming Limit Diagrams，缩写为 FLD）或成形极限曲线（Forming Limit Curves， 缩写为FLC）着眼于复杂零件的每一变形局部，它
第7章 板料的冲压成形性能与成形极限
提高两类成形方法的成形极限的途径与方法不一致：
A、提高拉伸类成形极限的措施
1）、提高材料的塑性 如成形前（包括冲裁后）的退火、多次成形时的中间退 火，都是为了消除原材料或坯料的硬化、冲裁时生成的断面硬 化层及成形工序中形成的硬化，以提高材料塑性，从而提高极
限变形程度。
2）、减小变形不均匀的程度
向上的变形一定是伸长变形——伸长类成形。包括冲压应变图 中MON、NOA、AOB、BOC、COD。 作用于毛坯变形区内的压应力的绝对值最大时，在这个方 向上的变形一定是压缩变形——压缩类成形。包括冲压应变图
中MOL、LOH、HOG、GOEC、EOD。
MOD是伸长类成形和压缩类成形分界线（冲压应变图中）。 FOB是伸长类成形和压缩类成形分界线（冲压应力图中）。
F）
当0 > σ1 > σ2 >σ3 时，在最小压应力σ3方向上的变
形一定是压缩变形，而在最小压应力σ1 方向上的变形一定 是伸长变形。
例如：
缩口变形区的切向压应力绝对值最大，
故切向为压缩变形；径向压应力绝对值最小， 故径向为拉伸变形。
2、冲压成形的力学特点与分类
对冲压件变形毛坯进行分区：
成形工 序 变形区 已变形 区 待变形区 传力区 单纯不变区
二、冲压成形区域与成形性能的划分 1、冲压成形区域划分 四种典型成形：圆柱形凸模胀形、 伸长类翻边（包括扩孔）、拉深、弯曲。 （教材图P6-1、6-2、 6-3、 6-4 、 6-5）
2、冲压成形性能划分
在四种典型成形中，破裂有三种典型形式： α破裂——由于板料所受拉应力超过材料强度极限引起的
破裂；
第7章
板料的冲压成形性能与成形极限
航空航天工程学部
第六章板料冲压成形性能
• 定形性指零件脱模后保持其在模内既得形 状的能力。影响定形性的诸因素中，回弹 是最主要的因素，零件脱模后，常因回弹 过大而产生较大的形状误差。 • 板料的贴模和定形性好坏与否，是决定零 件形状尺寸精确度的重要因素。 • 1980年，日本学者吉田清太提出，用方板 对角拉伸（图6－53）时的起皱特性可以估 测和研究板料的贴模性和定形性，但在目 前的冲压生产和板料生产中，仍主要用抗 破裂性作为评定板料冲压成形性能的指标。
第六章 板料的冲压成形性能与成形 极限
• 板料对冲压成形工艺的适应能力叫做板料 的冲压成形性能。板料在成形过程中可能 出现两种失稳现象：一种叫拉伸失稳；表 现为板料在拉应力作用下局部出现缩颈或 破裂；另外一种叫压缩失稳，表现为板料 在压应力作用下出现皱纹。板料发生失稳 前可以达到的最大变形程度叫做成形极限。
• 2.扩孔成形性能试验 • 3.拉深成形性能试验 测定或评价板料拉深成 形性能时，常采用圆柱形平 底凸模冲杯试验（Swift平底 冲杯试验）或TZP试验（拉 深潜力试验。冲杯试验是一 种传统试验方法，但试验比 较繁杂。TZP试验方法比较 简便，但需要专用试验装置 或设备。冲杯试验和TZP试 验均可反映拉深成形性能， 但二者试验原理不同，不能 等价替代。（本课程安排冲 杯实验） 4.弯曲成形性能试验
• 一般来讲，冲压成形性能是介于材料科学 和冲压成形技术之间的一个边缘问题。冲 压成形性能除与板料的材质、组织结构和 性能有关外，冲压技术的改善也常常会使 成形性能得到提高。
二、冲压成形区域与成形性能的划分
• 生产中常将圆柱形凸模胀形、伸长类翻边（包括扩孔）、 拉伸以及弯曲视为四种最典型、最常用的冲压成形方式 （图6－1），而一些比较复杂的冲压成形方式经常可视为 它们之中的两个或两个以上的复合。例如，汽车覆盖件等 一些形状比较复杂的的零件成形，常常表现为“拉压－胀 形”复合方式（图6－2）。
冲压(学习材料)
第一章冲压冲压的定义：室温下，在压力机上通过模具对板料金属（非金属）加压，使之产生塑性变形或分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的工件的加工方法，又叫冷冲压或板料冲压。
冲压工艺可用于加工,金属板料,非金属板料.冲压工艺特点：生产效率高；在大量生产中可获得稳定的质量；材料利用率高，生产成本低；可制造复杂形状的工件。
冲压生产的局限性：--制模成本高；--技术要求高；--不适用于单件、小批量生产。
加工硬化：在常温下，随着变形程度的增加，金属材料的强度指标增高，塑性指标降低的现象。
冲压分类：分离工序，成型工序分离工序：冲压过程中，使冲压件与板料在切应力或拉应力的作用下，沿一定的轮廓线相互分离。
分离工序主要指冲裁，包括落料、冲孔、切断、切边、剖切等工序。
普通冲裁：通过破坏分离方式所完成的冲压工序。
精密冲裁：以变形分离方式所完成的冲压工序。
成形工序：在冲压过程中，使毛坯在不破坏的条件下发生塑性变形，成为所需形状与尺寸的工件，同时冲压件应该满足尺寸精度方面的要求。
成形工序主要包括弯曲、拉伸、胀形、翻边等。
落料：用模具沿封闭轮廓线冲切，冲下部分是零件。
用于制造各种平板零件或者成形工序制坯冲孔：用模具沿封闭轮廓线冲切，冲下部分是废料。
用于冲制各类零件的孔形弯曲;把板料沿直线弯曲成各种形状，板料外层受拉伸力，内层受压缩力。
可加工形状复杂的零件毛坯区域的划分：变形区,传力区在成形过程中，毛坯的变形区和传力区是运动变化的，而且还会相互转化。
制定工艺时，必须保证：“弱区先变形，变形区应为弱区”对毛坯变形趋向性的控制，主要有以下几种方法：（1）合理确定毛坯和半成品尺寸（2）改变模具工作部分的几何形状和尺寸（3）改变毛坯与模具接触面之间的摩擦阻力（4）改变毛坯局部力学性能1、什么是冲压？它与其它加工方法相比有什么特点？2、冲压工序可分为哪两大类？他们的主要区别和特点是什么？3、如何控制冲压过程中的变形趋向？板料的冲压性能：指板料对冲压的适应能力、可成形能力间接试验：板料的受力情况和变形特点与实际冲压有一定差别，其试验结果只能间接反映板料的冲压性能。
冲压成形性能
S S
一般应力状态：ζ 1-ζ 3=β ζ
第三章 冲压成形原理与成形极限
三、塑性力学基础（续）
3．金属塑性变形时的应力应变关系 弹性变形阶段：应力与应变之间的关系是线性的、可逆的， 与加载历史无关； 塑性变形阶段：应力与应变之间的关系则是非线性的、 不可逆的，与加载历史有关。
1 2 2 3 3 1 1 2 2 3 3 1
第三章 冲压成形原理与成形极限
四、金属塑性变形的一些基本规律
1．硬化规律 加工硬化： 塑性降低，变形抗力提高。能提高变形均匀性。 硬化曲线： 实际应力曲线或真实应力曲线。表示硬化规律。 这种变化规律可近似用指数曲线表示。 ζ =Aε
n
第三章 冲压成形原理与成形极限
四、金属塑性变形的一些基本规律（续）
4．最小阻力定律 在塑性变形中，破坏了金属的整体平衡而强制金属流动，当金 属质点有向几个方向移动的可能时，它向阻力最小的方向移动。 在冲压加工中，板料在变形过程中总是沿着阻力最小的方向发 展。这就是塑性变形中的最小阻力定律。 弱区先变形，变形区为弱区
第三章 冲压成形原理与成形极限
四、金属塑性变形的一些基本规律（续）
4．最小阻力定律（续） 控制变形的趋向性： 开流 和 限流
措施： （1）材料本身的特性
（2）板料的应力状态 冲压工序的性质 工艺参数 模具结构参数（如凸模、凹模工作 部分的圆角半径，摩擦和间隙等。
第三章 冲压成形原理与成形极限
五、冲压材料及其冲压成形性能
1．冲压成形性能 材料的冲压成形性能：材料对各种冲压加工方法的适应能力。 冲压加工的依据。
第一章 冲压模具设计与制造基础
三、塑性力学基础
1．点的应力与应变状态 为了全面、完整地描述变形区内各点的受力和变形情况 。 应力——正应力、剪应力 应力状态： 通常是围绕该点取出一个微小（正）六面体（即所谓 单元体），用该单元体上三个相互垂直面上的九个应力分量来 表示。已知该九个应力分量，则过此点任意切面上的应力都可 求得。 主应力状态 塑性变形可能出现九种主应力状态。
一般应力状态：ζ 1-ζ 3=β ζ
第三章 冲压成形原理与成形极限
三、塑性力学基础（续）
3．金属塑性变形时的应力应变关系 弹性变形阶段：应力与应变之间的关系是线性的、可逆的， 与加载历史无关； 塑性变形阶段：应力与应变之间的关系则是非线性的、 不可逆的，与加载历史有关。
1 2 2 3 3 1 1 2 2 3 3 1
第三章 冲压成形原理与成形极限
四、金属塑性变形的一些基本规律
1．硬化规律 加工硬化： 塑性降低，变形抗力提高。能提高变形均匀性。 硬化曲线： 实际应力曲线或真实应力曲线。表示硬化规律。 这种变化规律可近似用指数曲线表示。 ζ =Aε
n
第三章 冲压成形原理与成形极限
四、金属塑性变形的一些基本规律（续）
4．最小阻力定律 在塑性变形中，破坏了金属的整体平衡而强制金属流动，当金 属质点有向几个方向移动的可能时，它向阻力最小的方向移动。 在冲压加工中，板料在变形过程中总是沿着阻力最小的方向发 展。这就是塑性变形中的最小阻力定律。 弱区先变形，变形区为弱区
第三章 冲压成形原理与成形极限
四、金属塑性变形的一些基本规律（续）
4．最小阻力定律（续） 控制变形的趋向性： 开流 和 限流
措施： （1）材料本身的特性
（2）板料的应力状态 冲压工序的性质 工艺参数 模具结构参数（如凸模、凹模工作 部分的圆角半径，摩擦和间隙等。
第三章 冲压成形原理与成形极限
五、冲压材料及其冲压成形性能
1．冲压成形性能 材料的冲压成形性能：材料对各种冲压加工方法的适应能力。 冲压加工的依据。
第一章 冲压模具设计与制造基础
三、塑性力学基础
1．点的应力与应变状态 为了全面、完整地描述变形区内各点的受力和变形情况 。 应力——正应力、剪应力 应力状态： 通常是围绕该点取出一个微小（正）六面体（即所谓 单元体），用该单元体上三个相互垂直面上的九个应力分量来 表示。已知该九个应力分量，则过此点任意切面上的应力都可 求得。 主应力状态 塑性变形可能出现九种主应力状态。
第6章 冲压性能及成形极限
三、冲压成形性能划分
破裂的三种方式： 1） 破裂－由于板料所受拉应力超过强度极限引起
的破裂。 2） 破裂－由于板料的伸长变形超过材料的局部延
伸率引起的破裂。 3）弯曲破裂－由于弯曲变形区的外层材料中拉应力
过大引起的破裂。 破裂特点： 拉深破裂出现在传力区，胀形破裂出现在变形区。
因此板料拉深和胀形时对 破裂的抵抗能力不同。
成曲线，得理论成形极限图FLD。
Hill判据 Swift判据
试验制作FLD：1）在不同长宽比 试件上印制网格；2）平底或球底 凸模胀形试验；3）测取裂纹旁网 格的两个主应变；4）在主应变平 面描点绘曲线。
理论成形极限图FLD
指标：用拉破时极限拉深比LDR评价。 LDR Dmax / d p
（2）TZP试验
指标：用拉深潜力T值评价。
T Ff Fmax 100% Ff
4、弯曲成形性能试验
指标：用外表面破裂时的最小相对弯曲半径值评价。
最小相对弯曲半径= rmin / t
5、“拉—胀”复合成形性能试验 （福井杯锥试验）
度，如极限拉深系数、极限翻边系数、极限胀形高度等。 6、局部成形极限：板料失稳前局部尺寸可以达到的最大变化程 度，如局部
极限应变。 7、成形极限图： （Forming Limit Diagrams , 简称FLD ） 。由不同应变路径
下的局部极限应变构成的曲线或条带形区域。它全面反 映了板料在单向或双向拉应力作用下抵抗颈缩或破裂的 能力。
冲压成形性能还包括：抗破裂性、贴模性、定形性
介于材料科学与冲压成形技术之间的边缘问题
二、冲压成形区域划分
四种典型工艺： 拉深 刚性凸模胀形 伸长类翻边 弯曲
复杂零件的成形经 常可视为两个或两 个以上的复合
第六章 冲压成形性能与成形极限6
εa + εb+ευ=0 εt=-(εa+εb) R 可称板料的塑性厚向异性参数 可称板料的塑性厚向异性参数 板料的各个方向存在异性，其程度用加权平均值表示： 板料的各个方向存在异性，其程度用加权平均值表示： 加权平均值表示
1 R = ( R0 + 2 R45 + R90 ) 4
拉深力小，传力区不易裂，利于拉深成形， 拉深力小，传力区不易裂，利于拉深成形， LDR↑，m↓。 ， 。
⑴拉深成形性能：抵抗α破裂的能力。 拉深成形性能：抵抗α破裂的能力。
与变形区和传力区变形程度有关。 与变形区和传力区变形程度有关。
⑵胀形成形性能：抵抗α破裂的能力。 胀形成形性能：抵抗α破裂的能力。
与变形区变形程度有关。 与变形区变形程度有关。
⑶扩孔成形性能：抵抗β破裂的能力。 扩孔成形性能：抵抗β破裂的能力。
δ α = σ2 又设： 又设： 应力比 δ1 σ 应变比 β = ε 2 ε1
表示应变路径
三种特殊情况： 三种特殊情况： 等双拉： 等双拉：右边缘线 ε1=ε2 σ1= σ2 ε3= - (ε1+ε2) α=1 β=1 平面应变： 轴线 平面应变：Y轴线 α=0.5 ε1拉 β=0 ε3压 ε2为零
d0
d0 d0
d d
o
变化， 变化，成形方式不同
p
教图6-4 教图
dp
dp dp
很小，胀形，孔扩不开， 很小，胀形，孔扩不开，胀形高度有限 较小，扩孔， 较小，扩孔，高度有所增加 较大， 较大，翻边
实验显示： 实验显示：
通过几何参数变化，划分出冲压成形区域图。 通过几何参数变化，划分出冲压成形区域图。 教图1-26 分析几何条件对冲压成形工艺的影响 教图1 在右上360 的区域里， 的增加， 在右上360o的区域里，随do的增加，扩孔的 趋势增加，拉深的难度增加，极限提高。 趋势增加，拉深的难度增加，极限提高。 要达到某种成形工艺的实现， 要达到某种成形工艺的实现，就必须给定一定 某种成形工艺的实现 的条件来,使要实现的变形方式所需的力最小。 的条件来,使要实现的变形方式所需的力最小。 所需的力最小
1 R = ( R0 + 2 R45 + R90 ) 4
拉深力小，传力区不易裂，利于拉深成形， 拉深力小，传力区不易裂，利于拉深成形， LDR↑，m↓。 ， 。
⑴拉深成形性能：抵抗α破裂的能力。 拉深成形性能：抵抗α破裂的能力。
与变形区和传力区变形程度有关。 与变形区和传力区变形程度有关。
⑵胀形成形性能：抵抗α破裂的能力。 胀形成形性能：抵抗α破裂的能力。
与变形区变形程度有关。 与变形区变形程度有关。
⑶扩孔成形性能：抵抗β破裂的能力。 扩孔成形性能：抵抗β破裂的能力。
δ α = σ2 又设： 又设： 应力比 δ1 σ 应变比 β = ε 2 ε1
表示应变路径
三种特殊情况： 三种特殊情况： 等双拉： 等双拉：右边缘线 ε1=ε2 σ1= σ2 ε3= - (ε1+ε2) α=1 β=1 平面应变： 轴线 平面应变：Y轴线 α=0.5 ε1拉 β=0 ε3压 ε2为零
d0
d0 d0
d d
o
变化， 变化，成形方式不同
p
教图6-4 教图
dp
dp dp
很小，胀形，孔扩不开， 很小，胀形，孔扩不开，胀形高度有限 较小，扩孔， 较小，扩孔，高度有所增加 较大， 较大，翻边
实验显示： 实验显示：
通过几何参数变化，划分出冲压成形区域图。 通过几何参数变化，划分出冲压成形区域图。 教图1-26 分析几何条件对冲压成形工艺的影响 教图1 在右上360 的区域里， 的增加， 在右上360o的区域里，随do的增加，扩孔的 趋势增加，拉深的难度增加，极限提高。 趋势增加，拉深的难度增加，极限提高。 要达到某种成形工艺的实现， 要达到某种成形工艺的实现，就必须给定一定 某种成形工艺的实现 的条件来,使要实现的变形方式所需的力最小。 的条件来,使要实现的变形方式所需的力最小。 所需的力最小
第6章 板料的冲压成形性能与成形极限
第6章 板料的冲压成形性能 与成形极限
沈阳航空工业学院
主讲：贺平
6、1 冲压成形区域与成形极限
一、概述 板料对冲压成形工艺的适应能力叫板料的冲压成形性能 冲压成形性能。 冲压成形性能 板料在成形过程中可能出现两种失稳： 拉伸失稳：板料在拉应力作用下局部出现颈缩或破裂。 拉伸失稳 压缩失稳：板料在压应力作用下出现皱纹。 压缩失稳 板料在发生失稳之前可以达到的最大变形程度叫成形极 成形极 限。 成形极限分为总体成形极限和局部成形极限。 成形极限 总体成形极限反映板料失稳前某些特定的总体尺寸可以达 到的最大变化程度，如极限拉深系数、极限胀形高度和极限翻 边系数等，它们常被用作工艺设计参数。
伸长类应变指：成形过程中材料主要受拉应力作用，产生 的伸长变形导致厚度减薄； 压缩类应变指：成形过程中材料主要受压应力作用，产生 的压缩变形导致厚度增大； 弯曲应变指： 弯曲成形过程中，外区受拉，属于伸长类 成形，内区受压，属于压缩类应变。
（表6-1） （图6-7）
Байду номын сангаас 6、2 冲压成形性能试验方法与指标
局部成形极限反映板料失稳前局部尺寸可达到的最大变化 程度，如成形时的局部极限应变即属于局部成形极限。 成形极限图（FLD）就是由不同应变路径下的局部极限应 变构成的曲线或条带形区域，它全面反映了板料在单向和双向 拉应力作用下抵抗颈缩或破裂的能力，常被用来分析解决成形 时的破裂问题。 板料的冲压成形性能包括：抗破裂性、贴模性、定型性。 贴模性指板料在冲压过程中取得模具形状的能力。 贴模性 定型性指零件脱模后保持其在模内既得形状的能力。 定型性 目前主要以抗破裂性作为评定板料冲压成形性的指标。
模拟试验，是指模拟某一类实际成形方法来成形小尺寸 试样的板料冲压试验。 1、胀形成形性能试验 2、扩孔成形性能试验 3、拉深成形性能试验 （1）、圆柱形平底凸模冲杯试验 （2）、TZP试验 4、弯曲成形性能试验 5、“拉深—胀形”复合成形性能试验
沈阳航空工业学院
主讲：贺平
6、1 冲压成形区域与成形极限
一、概述 板料对冲压成形工艺的适应能力叫板料的冲压成形性能 冲压成形性能。 冲压成形性能 板料在成形过程中可能出现两种失稳： 拉伸失稳：板料在拉应力作用下局部出现颈缩或破裂。 拉伸失稳 压缩失稳：板料在压应力作用下出现皱纹。 压缩失稳 板料在发生失稳之前可以达到的最大变形程度叫成形极 成形极 限。 成形极限分为总体成形极限和局部成形极限。 成形极限 总体成形极限反映板料失稳前某些特定的总体尺寸可以达 到的最大变化程度，如极限拉深系数、极限胀形高度和极限翻 边系数等，它们常被用作工艺设计参数。
伸长类应变指：成形过程中材料主要受拉应力作用，产生 的伸长变形导致厚度减薄； 压缩类应变指：成形过程中材料主要受压应力作用，产生 的压缩变形导致厚度增大； 弯曲应变指： 弯曲成形过程中，外区受拉，属于伸长类 成形，内区受压，属于压缩类应变。
（表6-1） （图6-7）
Байду номын сангаас 6、2 冲压成形性能试验方法与指标
局部成形极限反映板料失稳前局部尺寸可达到的最大变化 程度，如成形时的局部极限应变即属于局部成形极限。 成形极限图（FLD）就是由不同应变路径下的局部极限应 变构成的曲线或条带形区域，它全面反映了板料在单向和双向 拉应力作用下抵抗颈缩或破裂的能力，常被用来分析解决成形 时的破裂问题。 板料的冲压成形性能包括：抗破裂性、贴模性、定型性。 贴模性指板料在冲压过程中取得模具形状的能力。 贴模性 定型性指零件脱模后保持其在模内既得形状的能力。 定型性 目前主要以抗破裂性作为评定板料冲压成形性的指标。
模拟试验，是指模拟某一类实际成形方法来成形小尺寸 试样的板料冲压试验。 1、胀形成形性能试验 2、扩孔成形性能试验 3、拉深成形性能试验 （1）、圆柱形平底凸模冲杯试验 （2）、TZP试验 4、弯曲成形性能试验 5、“拉深—胀形”复合成形性能试验
3-2板料冲压成形性能及极限
局部成形极限 反映板料失稳 前局部尺寸可 以达到的最大 变形程度。
总体成形极限 反映板料失稳 前总体尺寸可 以达到的最大 变形程度。
（2）成形极限图 概念
成形极限图（FLD） 是用来表示金属薄板在变 形过程中，在板平面内的 两个主应变的联合作用下， 某一区域发生减薄时，就 可以获得的最大应变量。
成形极限图的应用
FLD可以用来评定板料的局部成形，成形极限图的应变水平越高， 板料的局部成形性能越好。
FLD可用来判断复杂形状冲压件工艺设计的合理性，在板成形的 有限元模拟中，成形极限图被用来作为破裂的判断准则。
FLD可用来分析冲压件的成形质量，并提供改变原设计中成形极 限的工艺对策，以消除破裂或充分发挥材料的成形能力。
FLD可用来对冲压生产过程进行监控，及时发现和解决潜在发展 的不利因素，以保轴、短 轴的尺寸即为变 形过程中，厚度 发生减薄，得到 最大变形量。
计算出椭圆的长 轴、短轴应变， 可得出次点的极 限应变。
取得足够的试验数据后，以椭圆的长轴应变ε1为纵坐 标，短轴应变ε2为横坐标，就可以绘制出成形极限图。
成 形 极 限 图
图中的阴影区域叫做临界区，变形如果位于临界区，说明此 处板材有濒临破裂的危险。因此FLD是判断和评定板材成形性能的 最简单和最直观的方法。
板料冲压成形性能及 极限
2．板料成形极限和成形极限图 （1）板料成形极限 板料在成形过程中可能出现两种失稳现象：
一种是拉伸失稳，板料在拉 应力作用下局部出现断裂或
缩颈；
另一种叫做压缩失稳，板料 在压应力作用下出现起皱。 板料在失稳之前可以达到的 最大变形程度叫做成形极限。
成形极限分为局部成形极限和总体成形极限。
绘制 实验之前，通过化学腐蚀法在板料表面制出
冲压工艺15简答题
1．如何判定冲压材料的冲压成形性能的好坏?板料对冲压成形工艺的适应能力，称为板料的冲压成形性能。
它包括：抗破裂性、贴模性和定形性。
抗破裂性是指冲压材料抵抗破裂的能力，一般用成形极限这样的参数来衡量；贴模性是指板料在冲压成形中取得与模具形状一致性的能力；定形性是指制件脱模后保持其在模具内既得形状得能力。
很明显，成形极限越大、贴模性和定形性越好，材料的冲压成形性能就越好。
2．普通冲裁件的断面具有怎样的特征？普通冲裁件的断面一般可以分成四个区域，既圆角带、光亮带、断裂带和毛刺四个部分。
3．什么是冲裁间隙？冲裁间隙对冲裁质量有哪些影响？冲裁间隙是指冲裁凹模、凸模在横截面上相应尺寸之间的差值。
该间隙的大小，直接影响着工件切断面的质量、冲裁力的大小及模具的使用寿命。
当冲裁模有合理的冲裁间隙时，凸模与凹模刃口所产生的裂纹在扩展时能够互相重合，这时冲裁件切断面平整、光洁，没有粗糙的裂纹、撕裂、毛刺等缺陷，如图2-3（b）所示。
工件靠近凹模刃口部分，有一条具有小圆角的光亮带，靠近凸模刃口一端略成锥形，表面较粗糙。
当冲裁间隙过小时，板料在凸、凹模刃口处的裂纹则不能重合。
凸模继续压下时，使中间留下的环状搭边再次被剪切，这样，在冲裁件的断面出现二次光亮带，如图2-3（a）所示,这时断面斜度虽小，但不平整，尺寸精度略差。
间隙过大时，板料在刃口处的裂纹同样也不重合，但与间隙过小时的裂纹方向相反，工件切断面上出现较高的毛刺和较大的锥度。
4．降低冲裁力的措施有哪些？当采用平刃冲裁冲裁力太大，或因现有设备无法满足冲裁力的需要时，可以采取以下措施来降低冲裁力，以实现“小设备作大活”的目的：（1）.采用加热冲裁的方法：当被冲材料的抗剪强度较高或板厚过大时，可以将板材加热到一定温度（注意避开板料的“蓝脆”区温度）以降低板材的强度，从而达到降低冲裁力的目的。
（2）.采用斜刃冲裁的方法：冲压件的周长较长或板厚较大的单冲头冲模，可采用斜刃冲裁的方法以降低冲裁力。
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六、板料的冲压成形性能与成形极限
板料基本性能与冲压成形性能的关系 衡量薄板性能的优劣，过去一般以薄板的基本 性能指标来评价，但是随着汽车、家电工业的发展， 对薄板成形性能的要求日益苛刻，从而使成形性指 标的测定越来越受到人们的重视和广泛研究。薄板 成形性（sheet metal formability），根据 BG/T15825.1-1995的定义，就是指金属薄板对 于冲压成形的适应能力。
对数式，运用最小二乘法计算应变硬化指数n。（见下式）
20%）
产品标准规定或 协商
屈服后~最大力 前（常用15%）
12.5 (20)
50 (20,25)
75
≤11.5
12.5 (20)
50 (80)
75 （120）
3~30
≤0.5P
≤0.5P
屈服后~最大 力前（常用 10%~20%）
品标准规定或 协商
3~30
≤0.5P
屈服后~最大 力前（常用 5%~15%） 屈服后~最大 力前（常用
15%）
12.5 （20）
50 (80)
75 120
≤30
(12.5,20) 25
(50,80) 50
(60,120) 60
10~30
≤0.5P
≤0.8P
屈服后~最大 力前（常用 10%~20%）
屈服后~最大 力前（常用
σs /σb
σs /σb称为屈强比，它对板材冲压性能的影 响是多方面的。σs/σb的比例越低，屈服点和抗 拉强度的差距越大，钢板在同等强度对比加工 时，对压缩类成形工艺，材料起皱趋势也小； 对伸长类成形工艺，材料定形性和贴模性好， 回弹变形也小。
冲压成形性能试验方法与指标
1）机械性能的检验 拉伸试验是一种非常普遍的机械性能试验方
来说，可以在一次成形中获得较大的极限变形程 度；n值对复杂形状零件的成形也有影响，在以胀 形为主的成形工艺中，n值越大的板料，成形性能 越好。
r值
r值即塑性应变比（Plastic Strain Ratio），代表在任何指定 的应变值下（一般为15%）板材宽度方向和厚度方向真 应变之比值，即：r=εb/εt。它是评价金属薄板压缩类成 形性能的重要参数。
拉伸试验 板厚0.25~2.5mm的薄板，拉力试样的形状、
尺寸，世界不同的国家标准也各不相同，其形状 一般有2种形式： 带肩定标距试样
在 DIN、JIS、ASTM以及GB标准中对抗拉试 验所使用的试样种类、尺寸等有着明确的规定。 世界各国拉伸试验标准主要技术要求见表。
P : 平行部的距离 L : 标距 W : 宽度 R : 肩部半径
r=1/4(r 0°+2 r 45°+r 90°) 板平面内各向异性的差别用△r表示：
Δr=1/2( r 0°- 2r 45°+r 90°)
用圆形坯料拉深筒形件时，当△r＞0时， 凸耳出现在0°和90°方向；当Δr＜0时， 凸耳出现在±45°方向；Δr=0时，不产生 凸耳。由于凸耳的位置与大小和Δr有关， 所以Δr又叫凸耳参数。 δu与δ δu（均匀延伸率），是在拉伸试验中开始 产生局部集中变形的延伸率。δ称为总延伸 率，与试样的相对长度有关。δu的大小表 示板材产生均匀塑性变形的能力，直接决定 板材在伸长类变形中的冲压性能。
拉伸试样几何尺寸
国内外常用拉伸试验标准的主要技术要求
GB
DIN
JIS
ASTM
ISO
试样原始宽度 W, mm
试样原始标距 L, mm
试样平行长度 P, mm
屈服前拉伸速 度，Mpa/s
屈服后拉伸速 度， mm/min
n值测试应变 量取值范围
r值测试应变 量取值范围
12.5 (20)
50 (80)
75
具有最佳成形性能的材料应具有如下特点： 均匀分布应变； 承受平面内压缩应力而无起皱现象； 可以达到较高应变而无颈缩和断裂； 承受平面内剪切应力而无断裂； 零件由凹模出来后保持其形状 保持表面光洁，阻止表面损伤。
薄板本身固有的基本特性值与其成形性能之间具有一 定的相关性见下表。对于冷轧冲压钢板，往往希望具有 低的屈服强度、低的屈强比、高的n、r值。
薄板基本特性值与成形性能的相关性
材料基本性能 冲压成形性能
抗 胀形成形性
破
能
裂 扩孔成形性
性
能
能
拉深成形性
能
弯曲成形性 能
贴模性
定形性
主要影响因素
n
δ0 r、Δr
δ0 σs σs、E
次要影响因素
r、δ0、σs r 、强度及塑性 的平面各向异性
n、σs/σb、σs 总延深率的平面 各向异性程度 r、n、σs/σb r、n、σs/σb
板料r值的大小，反映了板平面方向与厚 度方向应变能力的差异。r=1时，为各向同 性；r≠1时，为各向异性。 r值与冲压成形 性能有密切的关系，尤其是与拉深成形性能 直接相关，r值大，拉深成形时有利于凸缘 的切向收缩变形和提高拉深件底部的承载能 力。图给出了拉深时的应力状态。
板平面中最主要的三个方向是与轧制方向呈0°、 45°和90°，相应地用r0°、r45°和r90°表示。 由于不同方向上测得的数值是变化的图，板料的塑性 应变比常用平均值表示：
试验在室温下（20±10°C）进行。试验之前，要精确测 量试样的厚度和宽度，并刻划标点和标距长度。用螺旋测微计 测量试样厚度时，当厚度≤0.5mm时，精确到0.005mm； 当厚度＞0.5mm时，精确到0.01mm。在标距长度的中部和 两端测量三点，取其最小值。
n值的测量计算
根据均匀塑性变形范围内真实应力——真实应变指数式的
屈服强度 材料在试验过程中力不增加（保持恒
定）仍能继续伸长（变形）时的应力，叫 屈服强度。屈服点越低，最后产品的形状 越好。
n值 n值，即加工硬化指数，代表材料抵抗 继续形变的能力。
加工硬化指数n是评定板料伸长类成形性能的 一个重要参数，n值大，拉伸失稳时的极限应变大； 这对于胀形、扩孔、内凹曲线翻边等伸长类成形
法，简单、可靠，并能清楚反映材料受外力时 表现出的弹性、塑性和断裂三个过程。因此， 拉伸试验是评价板材基本力学性能及成形性能 的主要试验方法。
拉伸试验是利用图所示尺寸符合要求的标准 试样，在拉伸试验机上进行拉深，得到应力— —应变曲线，经过数据处理，从而得到与成形 性能有关的参数：σs、σs/σb、σb、δ、ψ、n、 r值等。
板料基本性能与冲压成形性能的关系 衡量薄板性能的优劣，过去一般以薄板的基本 性能指标来评价，但是随着汽车、家电工业的发展， 对薄板成形性能的要求日益苛刻，从而使成形性指 标的测定越来越受到人们的重视和广泛研究。薄板 成形性（sheet metal formability），根据 BG/T15825.1-1995的定义，就是指金属薄板对 于冲压成形的适应能力。
对数式，运用最小二乘法计算应变硬化指数n。（见下式）
20%）
产品标准规定或 协商
屈服后~最大力 前（常用15%）
12.5 (20)
50 (20,25)
75
≤11.5
12.5 (20)
50 (80)
75 （120）
3~30
≤0.5P
≤0.5P
屈服后~最大 力前（常用 10%~20%）
品标准规定或 协商
3~30
≤0.5P
屈服后~最大 力前（常用 5%~15%） 屈服后~最大 力前（常用
15%）
12.5 （20）
50 (80)
75 120
≤30
(12.5,20) 25
(50,80) 50
(60,120) 60
10~30
≤0.5P
≤0.8P
屈服后~最大 力前（常用 10%~20%）
屈服后~最大 力前（常用
σs /σb
σs /σb称为屈强比，它对板材冲压性能的影 响是多方面的。σs/σb的比例越低，屈服点和抗 拉强度的差距越大，钢板在同等强度对比加工 时，对压缩类成形工艺，材料起皱趋势也小； 对伸长类成形工艺，材料定形性和贴模性好， 回弹变形也小。
冲压成形性能试验方法与指标
1）机械性能的检验 拉伸试验是一种非常普遍的机械性能试验方
来说，可以在一次成形中获得较大的极限变形程 度；n值对复杂形状零件的成形也有影响，在以胀 形为主的成形工艺中，n值越大的板料，成形性能 越好。
r值
r值即塑性应变比（Plastic Strain Ratio），代表在任何指定 的应变值下（一般为15%）板材宽度方向和厚度方向真 应变之比值，即：r=εb/εt。它是评价金属薄板压缩类成 形性能的重要参数。
拉伸试验 板厚0.25~2.5mm的薄板，拉力试样的形状、
尺寸，世界不同的国家标准也各不相同，其形状 一般有2种形式： 带肩定标距试样
在 DIN、JIS、ASTM以及GB标准中对抗拉试 验所使用的试样种类、尺寸等有着明确的规定。 世界各国拉伸试验标准主要技术要求见表。
P : 平行部的距离 L : 标距 W : 宽度 R : 肩部半径
r=1/4(r 0°+2 r 45°+r 90°) 板平面内各向异性的差别用△r表示：
Δr=1/2( r 0°- 2r 45°+r 90°)
用圆形坯料拉深筒形件时，当△r＞0时， 凸耳出现在0°和90°方向；当Δr＜0时， 凸耳出现在±45°方向；Δr=0时，不产生 凸耳。由于凸耳的位置与大小和Δr有关， 所以Δr又叫凸耳参数。 δu与δ δu（均匀延伸率），是在拉伸试验中开始 产生局部集中变形的延伸率。δ称为总延伸 率，与试样的相对长度有关。δu的大小表 示板材产生均匀塑性变形的能力，直接决定 板材在伸长类变形中的冲压性能。
拉伸试样几何尺寸
国内外常用拉伸试验标准的主要技术要求
GB
DIN
JIS
ASTM
ISO
试样原始宽度 W, mm
试样原始标距 L, mm
试样平行长度 P, mm
屈服前拉伸速 度，Mpa/s
屈服后拉伸速 度， mm/min
n值测试应变 量取值范围
r值测试应变 量取值范围
12.5 (20)
50 (80)
75
具有最佳成形性能的材料应具有如下特点： 均匀分布应变； 承受平面内压缩应力而无起皱现象； 可以达到较高应变而无颈缩和断裂； 承受平面内剪切应力而无断裂； 零件由凹模出来后保持其形状 保持表面光洁，阻止表面损伤。
薄板本身固有的基本特性值与其成形性能之间具有一 定的相关性见下表。对于冷轧冲压钢板，往往希望具有 低的屈服强度、低的屈强比、高的n、r值。
薄板基本特性值与成形性能的相关性
材料基本性能 冲压成形性能
抗 胀形成形性
破
能
裂 扩孔成形性
性
能
能
拉深成形性
能
弯曲成形性 能
贴模性
定形性
主要影响因素
n
δ0 r、Δr
δ0 σs σs、E
次要影响因素
r、δ0、σs r 、强度及塑性 的平面各向异性
n、σs/σb、σs 总延深率的平面 各向异性程度 r、n、σs/σb r、n、σs/σb
板料r值的大小，反映了板平面方向与厚 度方向应变能力的差异。r=1时，为各向同 性；r≠1时，为各向异性。 r值与冲压成形 性能有密切的关系，尤其是与拉深成形性能 直接相关，r值大，拉深成形时有利于凸缘 的切向收缩变形和提高拉深件底部的承载能 力。图给出了拉深时的应力状态。
板平面中最主要的三个方向是与轧制方向呈0°、 45°和90°，相应地用r0°、r45°和r90°表示。 由于不同方向上测得的数值是变化的图，板料的塑性 应变比常用平均值表示：
试验在室温下（20±10°C）进行。试验之前，要精确测 量试样的厚度和宽度，并刻划标点和标距长度。用螺旋测微计 测量试样厚度时，当厚度≤0.5mm时，精确到0.005mm； 当厚度＞0.5mm时，精确到0.01mm。在标距长度的中部和 两端测量三点，取其最小值。
n值的测量计算
根据均匀塑性变形范围内真实应力——真实应变指数式的
屈服强度 材料在试验过程中力不增加（保持恒
定）仍能继续伸长（变形）时的应力，叫 屈服强度。屈服点越低，最后产品的形状 越好。
n值 n值，即加工硬化指数，代表材料抵抗 继续形变的能力。
加工硬化指数n是评定板料伸长类成形性能的 一个重要参数，n值大，拉伸失稳时的极限应变大； 这对于胀形、扩孔、内凹曲线翻边等伸长类成形
法，简单、可靠，并能清楚反映材料受外力时 表现出的弹性、塑性和断裂三个过程。因此， 拉伸试验是评价板材基本力学性能及成形性能 的主要试验方法。
拉伸试验是利用图所示尺寸符合要求的标准 试样，在拉伸试验机上进行拉深，得到应力— —应变曲线，经过数据处理，从而得到与成形 性能有关的参数：σs、σs/σb、σb、δ、ψ、n、 r值等。