第一章 冲压变形的基本原理讲解
冲压原理及基本变形
（4）加預彎（如圖）
(5)外加調整 (6)設計上 選用彈性系數大， 屈服極限小、機械性能穩定 的材料。
沖壓原理及基本變形
2003.09.10
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四、彎曲U形件單邊間隙 t:材料厚度
Z=t+△+ct
△料厚正偏差
ct彎曲件高度和彎曲長度而決定之系數 c值一般有 0.04~0.15
五、彎曲問題：1、回彈 1、影響回因素：如前述 2、滑移 產生原因： （1）不對稱工件彎曲
沖壓原理及基本變形
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塑性變形:材料在力F2作用下，由OA變形 到OA2， 除去外力，只能回復到OA2’， 不能回復到OA，此時則產生塑性 變形。 （如圖） σ s為屈服極限, σb為強度極限
f
σs
沖壓原理及基本變形
材料拉伸曲線圖
σb
x
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三、 1
沖 孔
（2）沖孔面（見下圖）
落 料
沖壓尺寸曲光面尺寸決定，不管是落料還是沖孔。
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五、
間隙對沖裁質量影響：
T：料厚、Z：沖裁間隙 1，間隙 合適，b=(1/3-1/2)T （如右圖）
2，間隙過大，b<1/5T 光面少， 不易分離，（如右圖）
3，間隙過小，b>3/4T時，毛刺易掉， 易產生銅絲（如右圖）
b
4, 變形
c
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間隙對模具壽命影響：Z 受力F
磨損
在保証沖裁質量和尺寸前提下,Z 磨損 。
越好
Z 受力F 標准間隙： 銅材 3%－5%T， 不鏽鋼板 5%－8%T 、 八、 刀口沖子研磨： A3鋼
冲压工艺与模具设计章节自测题原题(修改)
第一章冲压变形的基本原理一. 填空题1、塑性变形的物体体积保持，其表达式可写成。
2、冲压工艺中采用加热成形方法，以增加材料能达到变形程度的要求。
3、压应力的数目及数值愈，拉应力数目及数值愈，金属的塑性。
4、在材料的应力状态中，压应力的成分，拉应力的成分，愈有利于材料塑性的发挥。
5、一般常用的金属材料在冷塑性变形时，随变形程度的增加，所有强度指标均，硬度也，塑性指标，这种现象称为加工硬化。
6、硬化指数n 值大，硬化效应就大，这对于变形来说就是有利的。
7、当作用于坯料变形区的拉应力的绝对值最大时，在这个方向上的变形一定是，故称这种变形为变形。
8、材料对各种冲压加工方法的适应能力称为材料的。
9、材料的冲压性能好，就是说其便于冲压加工，一次冲压工序的和大，生产率高，容易得到高质量的冲压件，模具寿命长等。
二、判断题（正确的打√，错误的打×）1、变形抗力小的软金属，其塑性一定好。
（）2、物体的塑性仅仅取决于物体的种类，与变形方式和变形条件无关。
（）3、物体某个方向上为正应力时，该方向的应变一定是正应变。
（）4、材料的塑性是物质一种不变的性质。
（）5、当坯料受三向拉应力作用，而且时，在最大拉应力方向上的变形一定是伸长变形，在最小拉应力方向上的变形一定是压缩变形。
（）三、问答题1、影响金属塑性和变形抗力的因素有哪些？影响金属塑性的因素有如下几个方面：2、请说明屈服条件的含义，并写出其条件公式。
3、什么是材料的机械性能？材料的机械性能主要有哪些？4、什么是板厚方向性系数？它对冲压工艺有何影响？5、什么是板平面各向异性指数Δ r ？它对冲压工艺有何影响？第二章冲裁工艺及冲裁模设计一、填空题1、从广义来说，利用冲模使材料叫冲裁。
它包括、、、、等工序但一般来说，冲裁工艺主要是指和工序。
2、冲裁根据变形机理的不同，可分为和。
3、冲裁变形过程大致可分为、、三个阶段。
4、冲裁件的切断面由、、、四个部分组成。
5、冲裁毛刺是在刃口附近的側面上材料出现时形成的。
冲压基础知识培训课件
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间隙( C)偏小，易拉穿工件，使模具加速磨损，降 低寿命；
间隙(C)偏大，拉深件精度变差，易起皱。 3)拉深系数 m=d/D ≮0.5～0.8 许多工件要经过多次拉深;
多次拉深造成加工硬化，穿插中间退火可消除硬化。
正装复合模
倒装复合模
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单工序模、复合模和连续模的特点比较
项目 冲压精度 原材料要求 冲压生产率
单工序模 一般较低
不严格 低
复合模
中、高级精度 除条料外，小件也 可用边角料
较高
连续模 中、高级精度
条料或卷料 高
实现操作机械化 自动化的可能性
较易，尤其适合于 在多工位压力机上 实现自动化
材料、半成品的供应方法
材料为卷材，通过抓钳供应器(空压供应器)连续供 应
半成品转入货架，通过推送器供应。
将半成品架(半成品冲压)移到冲压机主机的旁边， 供应半成品。
与依次传送式相比产品的成品率高。 由于搬运设备的惯量与刚性，不易实现高速化生产。 通用型机器的生产程序改变起来较为困难。
转移型生产工序实例
难，只能在单机上 容易，尤其适合于在单 实现部分机械操作 机上实现自动化
生产通用性
好，适合于中、小 批量生产及大型件 的大量生产
较差，仅适合于大 较差，仅适合于中、小
批量生产
型零件的大批量生产
冲模制造的复杂 性和价格
结构简单，制造周 期短，价格低
结构复杂，制造度 大，价格高
结构复杂，制造和调整 难度大，价格与工位数 成比例上升
冲压成形的基本理论讲解
黄铜 黄铜 磷青铜 纯铝 纯铝 纯铝 铝镁合金
第三章 冲压常用材料
1.2 冲压材料特征参数：
①﹑屈服强度、抗拉强度和屈强比
抗拉强度是计算冲压加工力的基本要素。所谓抗拉强度是实际拉伸试验过程中之最大荷重值除以试 验片开始时的断面积。即：? b = PMAX / A (kg/mm2 )
材料 类型
材料牌号
抗拉强度 ? b ( kg / mm 2 )
屈服强度 ? s (kg / mm 2 )
SPHC
热轧
SPHD
钢
SPHE
36
26
35
25
36
25
SPCC
33
冷轧 钢
SPCD
32
SPCE
31
SUS301 － CSP 1/2H
103
SUS301 － CSP 3/4H
124
SUS301 － CSP FH
第一章 冲压成形的基本理论
九、缩口 如图所示，在空心件外部施加压力，使局部直径缩 小，例如：不锈钢杯盖、罐类产品等
第一章 冲压成形的基本理论
十、卷圆 如图所示，用卷圆模具使空心件的边缘向外卷成圆 弧边缘，例如：罐类产品
第一章 冲压成形的基本理论
右图为一套简 易的开料模，我们 通过此动画更加形 象深刻地认识开料 冲压模具，看清模 具是如何运作。
延伸率 (%)
27 以上 30 以上 31 以上
45 46 47 18 12 9 21.6 47.0 35.6 12.8 7.8 13.8 2.2
加工硬化 值n
0.2 -
0.21 0.46 0.53 0.21 0.44 0.35 0.025 0.037 0.035 0.05
冲压工艺与模具设计-冲压变形的基本原理(第一章)
冲压工艺与模具设计-冲 压变形的基本原理(第一 章)
介绍冲压工艺与模具设计的基本原理，包括冲压工艺的定义和分类，冲压变 形的基本原理，主要影响因素，数学模型，力学分析以及冲压工艺的发展历 程。
基本概念
介绍冲压工艺与模具设计的基本概念，包括冲压的定义，模具的作用和设计 原则。
冲压工艺的分类
1 单次冲压
3 冲压过程中的应力状态
讲解冲压过程中材料受到的应力状态变化，如轧制、伸长、收缩等现象。
冲压变形的主要影响因素
材料特性
讲解材料硬度、延展性和塑 性等特性如何影响冲压变形。
模具设计
介绍模具结构、材料和润滑 等方面如何影响冲压变形。
工艺参数
讲解冲击力、冲次、冲压速 度等工艺参数如何影响冲压 变形。
冲压变形的数学模型
Hale Waihona Puke 1 冲压力学方程介绍冲压力学方程及其 在冲压过程中的应用。
2 流动规律方程
讲解流动规律方程在冲 压过程中的应用，以及 流动状态的控制方法。
3 变形显微组织变化
方程
介绍变形显微组织变化 方程及其在冲压过程中 的应用。
冲压变形的力学分析
1 应变分析
2 应力分析
讲解如何通过应变分析 来评估冲压变形的质量。
解释如何通过应力分析 来评估冲压件的性能和 可靠性。
3 刚塑性分析
讲解刚塑性分析的基本 原理和在冲压过程中的 应用。
冲压工艺的发展历程
1
起源和发展
介绍冲压工艺的起源和初期发展，以及对工业生产的影响。
2
现代冲压工艺
讲解现代冲压工艺的发展趋势和技术创新，如数控冲压和自动化生产。
3
未来展望
展望冲压工艺的未来发展方向，如新材料应用和智能化生产。
第一章冲压变形的基本原理
第一章冲压变形的基本原理金属塑性变形的基本概念金属在外力作用下产生形状和尺寸的变化称为变形，变形分为弹性变形和塑性变形。
而冲压加工就是利用金属的塑性变形成形制件的一种金属加工方法。
要掌握冲压成形加工技术，首先必须了解金属塑性变形的一些基本原理。
1.1.1 塑性变形的物理概念所有的固体金属都是晶体，原子在晶体所占的空间内有序排列。
在没有外力作用时，金属中原子处于稳定的平衡状态，金属物体具有自己的形状与尺寸。
施加外力，会破坏原子间原来的平衡状态，造成原子排畸变图1.1.1，引起金属形状与尺寸的变化。
图1.1.1 晶格畸变a)无外力作用；b)外力作用产生弹性畸变；c)晶格滑移或孪动；d)外力卸去后的永久变形假若除去外力，金属中原子立即恢复到原来稳定平衡的位置，原子排列畸变消失和金属完全恢复了自己的原始形状和尺寸，则这样的变形称为弹性变形（图 1.1.1a ）。
增大外力，原子排列的畸变程度增加，移动距离有可能大于受力前的原子间距离，这时晶体中一部分原子相对于另一部分产生较大的错动（图 1.1.1c ）。
外力除去以后，原子间的距离虽然仍可恢复原状，但错动了的原子并不能再回到其原始位置（图），金属的形状和尺寸也都发生了永久改变。
这种在外力作用下产生不可恢复的永久变形称为塑性变形。
受外力作用时，原子总是离开平衡位置而移动。
因此，在塑性变形条件下，总变形既包括塑性变形，也包括除去外力后消失的弹性变形。
1.1.2塑性变形的基本形式金属塑性变形是金属在外力的作用下金属晶格先产生晶格畸变，外力继续加大时，产生晶格错动，而这种错动通常在晶体中采取滑移和孪动两种形式。
1.滑移当作用在晶体上的切应力达到一定数值后，晶体一部分沿一定的晶面，向着一定的方向，与另一部分之间作相对移动，这种现象叫滑移，图1.1.1。
金属的滑移面，一般都是晶格中原子分布最密的面，滑移方向则是原子分布最密的结晶方向，因为沿着原子分布最密的面和方向滑移的阻力最小。
冲压成形的基本理论讲解76页PPT
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读
冲压成形原理
– 4)三向压缩作用能抵消由于不均匀变形所引起的附加拉应力，防止表面 裂纹的产生。
冷冲压工艺与模具设计
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1.3 金属塑性变形的力学条件
• 一、弹塑性变形共存规律
• 二、硬化曲线（真实应力—应变曲线）
– 真实应力：塑变过程中，屈服应力在变化，即为真实应力。 – 真实应变：冲压塑性成形通常属于大变形，物体塑性变形是一个逐渐积累的结果。在这
• (单晶体)滑移：晶体一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分 作相对移动。
• 孪生：晶体一部分相对另一部分，对应于一定的晶面沿一 定方向发生转动。
• 晶间变形：在外力作用下，多晶体中各晶粒之间相对移动(滑动或 转动)而产生变形。
冷冲压工艺与模具设计
第3页，此课件共15页哦
1.1 金属塑性变形的概念
冷冲压工艺与模具设计
第14页，此课件共15页哦
• END
冷冲压工艺与模具设计
第15页，此课件共15页哦
缺陷） – 3、定形性：脱模后保持既得形状的能力。（回弹）
• 二、试验方法
– 1、间接试验：拉伸、硬度、金相等。
• 原则：用力学性能来描述冲压成形性能。
– 2、直接试验：模拟实验。
• 原则：模拟冲压加工，测试冲压成形性能。
• 方法： – 胀形成形性能试验：测杯突试验值IE（出现缩颈时的深度值） – 拉深成形性能试验：冲杯实验，得到不拉破时的最大毛坯直径。（极限拉深比）
冷冲压工艺与模具设计
第8页，此课件共15页哦
1.2 影响塑性和变形抗力的主要因素
• 三、变形速度对塑性变形的影响
• 变形速度：指单位时间内应变的变化量。
第一章 冲压变形的基本原理
间接试验和直接试验
3．板料的机械性能与冲压成形性能的关系
板料的强度指标越高，产生相同变形量的力就越大；
塑性指标越高，成形时所能承受的极限变形量就越大； 刚度指标越高，成形时抵抗失稳起皱的能力就越大。
屈强比 s / b 屈强比小,说明 s 值小而
b
值大
第一章 冲压变形的基本原理
第一章 冲压变形的基本原理
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 应力状态对塑性变形的影响,塑性变形可能出现九种
一般认为金属材料在塑性变形时体积不变，可证明满足：
ε
1
+ε
2
+ ε
3
= 0
因此主应变状态图只有三种。
第一章 冲压变形的基本原理
三、塑性力学基础（续）
2．金属的屈服条件 屈服——塑性状态，主要取决于两方面的因素： （1）在一定的变形条件（变形温度和变形速度）下材料的物理 机械性质——转变的根据； （2）材料所处的应力状态——转变的条件。 单向应力状态： ζ =ζ
第一章 冲压变形的基本原理
第一章 冲压变形的基本原理
环形毛坯的变形趋向 （ａ）变形前的模具与毛坯（ｂ）拉深（ｃ）翻边（ｄ）胀形
第一章 冲压变形的基本原理
硬化曲线
第一章 冲压变形的基本原理
图2—16钢球活座套的冲压工艺实例 a)落料b)拉深c)冲孔d)翻边
冲压模具设计(1-3)
• 有对色优金质属碳：素铜结及构其合薄金钢、板铝及，其国合家金、原镁则合规金、定钛，合钢金等。 非板金旳属表材面料质：量纸可板分、胶为木Ⅰ板(、特塑别料高板、级纤旳维精板和整云表母面等。 ),Ⅱ(高级旳精整表面),Ⅲ(较高旳精整表面
成形质量
材料旳冲压性能好是指便于冲压加工,详细而言指: 成形极限高(成形过程中材料能到达旳最大变形程度,即抗破裂性好)
成形质量好(形状尺寸精度,厚度变化,表面质量以及成形后旳物理机械性能， 即贴模性、定形性好)
第一章 冲压工艺概述
直接反应，但需 专业设备或工装
第三节 冲压变形理论基础
五、冲压材料及其冲压成形性能（续） 以便，易行
例如： 室温下奥氏体不锈钢旳塑性很好，能经受很大旳
变形而不破坏，但它旳变形抗力却非常大；
过热和过烧旳金属与合金，其塑性很小，甚至完 全失去塑性变形旳能力，而变形抗力也很小；
室温下旳铅，塑性很高而变形抗力又小。
变形抗力：
使金属产生塑性变形旳力为变形力，金属抵 抗变形旳力称为变形抗力。
塑性与变形抗力是两个不同旳概念：
第一章 冲压工艺概述
第三节 冲压变形理论基础
三、塑性力学基础（续）
3．金属塑性变形时旳应力应变关系（续） 几点讨论结论
（1）应力分量与应变分量符号不一定一致， 即拉应力不一定 相应拉应变，压应力不一定相应压应变；举例。 （2）某方向应力为零其应变不一定为零； （3）在任何一种应力状态下，应力分量旳大小与应变分量旳 大小顺序是相相应旳，即б1＞б2＞б3，则有ε1＞ε2＞ε3。 （4）若有两个应力分量相等， 则相应旳应变分量也相等，即 若б1＝б2，则有ε1＝ε2。
第一章 冲压变形的基本原理
冲压工艺与模具设计
图1.2.1 一点的应力状态
（a）受力物体 （b）任意坐标系（c） 主轴坐标系
冲压工艺与模具设计
1.2.4 屈服准则的几何表示 （a）平面上两屈服准则表达 (b) 主应力空间两屈服准则表达
冲压工艺与模具设计
图1.2.5 单向拉应力－应变曲线
冲压工艺与模具设计
图1.2.6 实际应力曲线与假象应力曲线
冲压工艺与模具设计
1.2 塑性变形的力学基础
外力
内力
模具
毛坯
零件
毛坯的变形都是模具对毛坯施加外力所引起内力或由
内力直接作用的结果。应力就是毛坯内单位面积上作用的
内力。应力应理解为一极小面积上的内力与该面积比值的
极限，即:
lim P dP
F0 F dF
冲压工艺与模具设计
1.2.1 一点的应力与应变状态 １.一点的应力状态:
冲压工艺与模具设计
1.2.3 塑性变形时应力与应变的关系 物体受力产生变形, 所以应力与应变之间一定
存在着某种关系。 弹性变形时, 应 力E与应变之间的关系是线性的、
可逆的, 变形是可以恢复的。 （胡克定律 ）
单向拉伸应力-应变曲线(如图1.2.5)
冲压工艺与模具设计
1.2.3 塑性变形时应力与应变的关系 增量理论 : 瞬间的应变增量与相应应力的关系
1.屈雷斯加(H·Tresca)屈服准则
力屈达雷到斯某加一于定1m值a8x 6时412 ，(年 m材提ax 料出 mi即n:) 当行K材屈料服中。的因最此大，剪该应准 则又称为最大剪应力屈服准则。其数学表达式为:
冲压工艺与模具设计
1.2.2 屈服准则（塑性条件） 2. 密席斯(Von Mises)屈服准则 密席斯于1913年提出了另一屈服准则: 当材料
冷冲压变形的基本原理概述教案
[教学内容] 第一章概述2.1 冷冲压变形的基本原理概述[教学目的] 1、掌握2、理解[教学重点] 1、掌握2、理解[教学难点] [教学方法] 讲授法[教学时数] 2课时第一章[主要内容] 如下概述2.1 冷冲压变形的基本原理概述[教学内容] 2.2冷冲压材料及其冲压成型性能3.1冲裁概述[教学目的] 1、[教学重点] 1、[教学难点] [教学方法] 讲授法[教学时数] 2课时[主要内容] 如下2.2冷冲压材料及其冲压成型性能3.1冲裁概述[教学内容] 3.2冲裁过程的分析[教学目的] 1、[教学重点] 1、[教学难点] [教学方法] 讲授法[教学时数] 2课时[主要内容] 如下3.2冲裁过程的分析断面特征[教学内容] 3.3冲裁模间隙[教学目的] 1、[教学重点] 1、[教学难点] [教学方法] 讲授法[教学时数] 2课时[主要内容] 如下3.3冲裁模间隙[教学内容] 3.4冲裁模[教学目的] 1、[教学重点]掌握[教学难点] [教学方法] 讲授法[教学时数] 2课时[主要内容] 如下3.4冲裁模尺寸类型0.02 = 0.02（满足间隙公差条件）孔距尺寸：=L±=18±0.125×2×0.09 = (18±0.023)mm落料：校核：0.016 + 0.025 = 0.04 > 0.02（不能满足间隙公差条件）因此，只有缩小，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，由此可取：δr≤0.4(Zmax-Zmin) =0.4×0.02=0.008mmδA≤0.6(Zmax-Zmin) =0.6×0.02=0.012mm故：三、例2如图2.4.3所示的落料件，其中d = 22±0.14mmZmin=0.10mm, Zmax=0.14mm由公差表查得：尺寸80mm，选x = 0.5；尺寸15 mm，选x = 1；其余尺寸均选x = 0.75。
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冲压工艺与模具设计
1.2.1 一点的应力与应变状态
１.一点的应力状态： 是指通过变形体内某点的单元体所有截面上的应力的
有或无、大小、方向等情况。
冲压工艺与模具设计
图1.2.2 九种主应力状态图
冲压工艺与模具设计
2.一点的主应变状态
主变形图只可能有三种形式
3.体积不变定律
图1.2.3三种主应变状态图
冲压工艺与模具设计
图1.4.2 △γ对拉深件质量的影响
冲压工艺与模具设计
1.4.4常用冲压材料及其力学性能
1.冲压常用的材料
黑色金属
金属材料
冲压材料
有色金属
非金属材料
2. 冲压用新材料及其性能 1）高强度钢板 2）耐腐蚀钢板 3）双相钢板 4）涂层板 5）复合板材
冲压工艺与模具设计
图1.1.1 晶格畸变 (a)无外力作用；(b)外力作用产生弹性畸变； (c)晶格滑移或孪动；(d)外力卸去后的永久变形
1.4.1 板料的冲压成形性能
冲压成形性能: 板料对各种冲压成形加工的适应能力。 抗破裂性、 贴模性、定形性
成形极限 冲压件形状尺寸精度
1.4.2板材冲压成形试验的试验方法
板料冲压性能试验方法通常分为三种类型：力学试验、金 属学试验（统称间接试验）和工艺试验（直接试验）。
冲压工艺与模具设计
1.4.3 板料的力学性能与冲压成形性能的关系
r θ 0,且 t 0 （如图1.3.2Ⅲ象限）
θ r 0,且 t 0
冲压工艺与模具设计
3.冲压毛坯变形区受异号应力的作用，而且拉应力的绝对值
大于压应力的绝对值。(可以分为两种情况)
r 0 θ , t 0且 r θ
（如图1.3.2）
物体受力产生变形，所以应力与应变之间一定存在着某种关系。
弹性变形时，应力与应变之间的关系是线性的、可逆的，变形是可
以恢复的。
E
（胡克定律 ）
单向拉伸应力-应变曲线(如图1.2.5)
塑性变形时应力应变关系是非线性的、不可逆的。
冲压工艺与模具设计
1.2.3 塑性变形时应力与应变的关系
增量理论 ： 瞬间的应变增量与相应应力的关系
冲压工艺与模具设计
1.1.3金属的塑性与变形抗力 1.塑性及塑性指标
塑性：指金属在外力的作用下，能稳定的发挥塑性变形而不 破坏其完整性的能力。
塑性指标：常用的塑性指标有
延伸率
LK L0 100பைடு நூலகம்% L0
断面收缩率 A0 AK 100 %
A0
2.变形抗力 金属产生塑性变形的力为变形力，金属抵抗变形的力称为变
冲压工艺与模具设计
1.2.4硬化与硬化曲线
1.硬化 材料的强度指标随变形程度的增加而增加,塑性随之降低。
2.硬化曲线 实际应力曲线与假象应力曲线 （如图1.2.6） 几种常用冲压板料的硬化曲线（如图1.2.7）
硬化指数是表明材料冷变形硬化的重要参数，对板料的冲
压性能以及冲压件的质量都有较大的影响。
1 2 3 0
该式说明：金属塑性变形前后，只有形状的变化，而无体
积的变化。
三个推论：
﹡塑性变形时，只有形状的变化，而无体积的变化；
﹡不论什么应变状态，其中一个主应变的符号与另外两个
主应变的符号相反；
﹡已知两个应变就可求第三个应变。
冲压工艺与模具设计
1.2.2 屈服准则（塑性条件）
冲压工艺与模具设计
1.3冲压成形时变形毛坯的力学特点与分类
1.3.1 变形毛坯的分区(如图1.3.1)
1.3.2 变形区的应力应变特点
1. 冲压毛坯两向受拉应力的作用
(可分两种情况)：
r θ 0,且 t 0 θ r 0,且 t 0
（如图1.3.2Ⅰ象限）
2.冲压毛坯变形区受两向压应力的作用
速度大时，热效应显著，变形体有温度效应对塑性增加有利。
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1.2 塑性变形的力学基础
外力
内力
模具
毛坯
零件
毛坯的变形都是模具对毛坯施加外力所引起内力或由
内力直接作用的结果。应力就是毛坯内单位面积上作用的
内力。应力应理解为一极小面积上的内力与该面积比值的
极限，即：
lim P dP
2.变形温度对塑性和变形抗力的影响
1）温度升高，回复与再结晶； 2）温度升高，原子热运动加剧；
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1.1.4影响金属的塑性与变形抗力的主要因素
2.变形温度对塑性和变形抗力的影响
3）温度升高，原子热振动加剧（热塑性）； 4）温度升高，晶界强度下降；
3.变形速度对塑性和变形抗力的影响
速度大时，塑性变形来不及扩展。没有足够时间回复、再结晶， 塑性降低变形抗力增大。
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图1.2.1 一点的应力状态
（a）受力物体 （b）任意坐标系（c） 主轴坐标系
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1.2.4 屈服准则的几何表示 （a）平面上两屈服准则表达 (b) 主应力空间两屈服准则表达
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图1.2.5 单向拉应力－应变曲线
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图1.2.6 实际应力曲线与假象应力曲线
1.1.1塑性变形的物理概念 外力破坏原子间原有的平衡状态，造成原子排列的畸变，
引起金属形状和尺寸的变化。变形的实质是原子间的距离产生 变化。
塑性变形：金属形状和尺寸产生永久改变，这种改变不可 恢复，该变形称为塑性变形。
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1.1.2 塑性变形的基本方式 单晶体：滑移（slip)、孪生 (twinning) 多晶体的塑性变形: 晶内、晶间(如图) 变形后形成的组织改变：纤维组织、变形织构
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第一章 冲压变形的基本原理
本章学习要求：
1.掌握金属塑性变形的基本概念； 2.掌握板料冲压性能和常见的冲压材料； 3.了解塑性变形的力学基础和冲压成形方法的力学特点。
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1.1金属塑性变形的基本概念 1.2金属塑性变形的力学基础 1.3冲压成形时变形毛坯的力学特点与分类 1.4板料冲压成形性能及冲压材料
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• 4.硬化指数
•
单向拉伸硬化曲线可写k成 n n
数。
，其中 为硬化指
• 5.厚向异性指数
•
厚向异性指数是指单向拉伸试样宽度应变和厚度
应变之比
b /t
( 0 90 2 45 ) / 2
• 6.板平面各向异性指数
对拉深件质量的影响 （图1.4.2）
形抗力。 塑性与变形抗力是两个不同的概念：
塑性：反映变形的能力。 变形抗力：是塑性变形的难易程度。
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1.1.4影响金属的塑性与变形抗力的主要因素
1.化学成份和组织对塑性和变形抗力的影响
化学成分：铁、碳、合金元素、杂质元素。 组织：单项组织、多向组织。组织的不同塑性和变形抗力会 有很大的差别。 钢的制造工艺：
( 2
3 )2
( 3
1)2
s
3.屈服准则的几何表示 在平面应力状态时，屈服准则可用屈服轨迹来表示（如
图1.2.4）。
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1.2.4 屈服准则的几何表示 （a）平面上两屈服准则表达 (b) 主应力空间两屈服准则表达
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1.2.3 塑性变形时应力与应变的关系
θ 0 r , t 0且 θ r
4.冲压毛坯变形区受异号应力的作用，而且压应力的绝对值
大于拉应力的绝对值。 (可以分为两种情况)
r
0
θ, t
0且 θ
r
θ 0 r , t 0且 r θ
综上所述：冲压变形可分为伸长类变形和压缩类变形 （如图1.3.3）。
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1.3.3 冲压成形过程中变形趋向性及其控制
1.变形趋向性(如图1.3.4) 弱区必先变形，变形区应为弱区
2.变形趋向性的控制 ﹡合理地确定毛坯尺寸（图1.3.5
图1.3.6 ）
﹡正确设计模具工作部分形状和尺寸
﹡改变毛坯与模具表面的摩擦条件
﹡其他工艺措施
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1.4 板料冲压成形性能及冲压材料
K
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1.2.2 屈服准则（塑性条件）
2. 密席斯(Von Mises)屈服准则
密席斯于1913年提出了另一屈服准则：当材料中的等效应力达到某 一定值时，材料就开始屈服。由单向拉伸试验可确定该值，该值为材料 的屈服点σs。其数学表达式为：
i
1 2
(1 2 )2
d1 d 2 d 2 d3 d3 d1 C 1 2 2 3 3 1
全量理论 ： 主应力差与主应变差成比例
1 2 2 3 3 1 C 1 2 2 3 3 1
全量理论的应用
2 0时， 2 (1 3 ) / 2 10,且 2 3 0时， 10, 2 3 (1/ 2)1
拉伸试验用的标准试样和拉伸曲线（图1.4.1）
1.屈服极限
屈服极限 s 小,材料容易屈服,则变形抗力小.
2.屈强比
屈强比小,说明 s值小而 b值大
3.总延伸率 与均匀延伸率 u
拉伸实验中,试样拉断时的伸长率称总伸长率
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图1.4.1 拉伸试验用的标准试样和拉伸曲线
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1.1金属塑性变形的基本概念
在外力的作用下，金属产生的形状和尺寸变化称为变形， 变形分为弹性变形(elastic deformation)与塑性变形(plastic deformation )．