冲压工艺学(全)

第二章 冲压变形基础
2.1 冲压变形中的应力与变形特点
冲压过程中，板料毛坯的塑性变形，都是 模具对毛坯施加的外力所引起的内力或内力直 接作用的结果作用的结果。一定的力的作用方 式和力的大小都对应着一定的变形。因此，为 了研究和分析金属的塑性变形过程，首先必须 了解毛坯内的作用力与塑性变形间的关系。
2022/3/23
第一章 概述
4. 工序分类
分离工序：
冲压件与板料沿一定轮廓线相互分离，同时冲压件分 离断面也要满足一定要求。如落料、冲孔、裁剪、切边、 剖切等。
成形工序：
冲压毛坯在不破坏的情况下发生塑性变形，并转化成所 要求的成品形状。同时，应满足尺寸精度方面的要求，如弯 曲、拉深、胀形、翻边、扩口、缩口、拉弯及旋压等。
板厚方向及纬向（切向、周向）作主轴方向，常用 r t
来表示主应力状态。
应力状态的简化:
因为板料变形时，厚度Leabharlann Baidu向应力与其它两个方向应力相比很小或为
零，即 t 0 ，故通常按平面应力状态（两向应力状态）处理，平面
应力状态的分析比三向应力问题要简单一些。 为了研究方便，把板料平面内相互垂直的两个应力看作主应力，二
（2）仿真技术的发展和应用是冲压发展必须借助的手段；
（3）自动化和灵活性要求是冲压发展必须考虑的因素；
（4）复合材料应用将推动冲压向前进步；
（5）新工艺的出现带动行业进步，这些新工艺是：
A、复合材料成形工艺；
B、多种厚度激光拼焊板坯的冲压技术；
C、内高压胀管技术；
D、轻合金成形技术；
14
E、数字化成形技术。
者即为使毛坯变形区产生塑性变形的应力。
19
2022/3/23
第二章 冲压变形基础
2.应变
冲压过程中，毛坯的形状和尺寸都发生变化，变化的大 小可用应变表示。线应变与切应变。
1）相对应变
相对应变为变形长度与原始长度之比
l 100% l l 100%
l
l
这种变形表示方法没有考虑材料的变形是一个逐渐积累
的过程，因此其计算结果与实际情况比较是有误差的，且变
形量越大，误差越大，因此只能用于小变形中。（<10%）
20
2022/3/23
第二章 冲压变形基础
2）真实应变（对数应变） 真实应变为为变形后长度与变形前长度之比取对数
d dl
l
3）相对应变与真实应变关系
l dl
冲压工艺学
目录
第一章 概述 第二章 冲压变形基础 第三章 冲裁 第四章 弯曲 第五章 胀形 第六章 直壁形状零件的拉深 第七章 曲面形状零件的拉深 第八章 翻边
2
2022/3/23
第一章 概述
1. 定义
冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对板料 施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件 的一种压力加工方法。又称为冷冲压或板料冲压。
16
2022/3/23
1.应力
第二章 冲压变形基础
若 P是表示作用在物体某一微元面积 F上的内力，则 应力S是内力 p与面积 F（当F趋于零时）比值的极限：
lim S
P dP
F0 F dF
全应力 S 可分解为三个应力： 一个正应力（与平面垂直）+两个剪切力（与平面相切）
17
2022/3/23
第二章 冲压变形基础
10
2022/3/23
分离工序
第一章 概述
11
2022/3/23
成形工序
第一章 概述
12
2022/3/23
第一章 概述
5. 冲压技术的现状与发展
现状：
我国是冲压加工的大国（2004年，仅汽车、冰箱和空调的冲压件消耗 的钢材就超过七百万吨，占全国消耗钢材的1/10以上，占全国冷轧板材的 70％，可见我国的冲压有很大的市场需求和商机，发展前景广阔），冲压 产能有很大发展，但冲压行业的基础仍然薄弱，仍以传统型为主，国际竞 争力不足。主要表现在：
冲压设备
冲压零件
冲压模具
工艺条件
3
2022/3/23
2. 应用
第一章 概述
冷冲压广泛用于汽车、电机、电器、仪表及日常生 活用品中，在国防工业中占有重要地位。
冲压件比例： 精密机械中80－85％； 仪器、仪表、电机60－70％ 汽车60－75%； 自行车、缝纫机、手表80％； 电视机、收录机、摄像机90％
（1）工艺原始创新能力不足；
（2）轿车覆盖件冲压模具设计等关键代表性技术的自主开发能力薄弱；
（3）材料和能源利用率偏低，耗材耗能较严重；
（4）冲压企业集中度不足、设备陈旧、数字化水平低等。
13
2022/3/23
第一章 概述
面临的挑战：
（1）产品集约化生产、个性化发展、节能性与环保性要求，将促使冲压行 业出现新一轮的技术革新和改造；
毛坯内的每一个点的应力状态可由九个应力分量确定:
yxx
xy y
xz yz
zx
zy
z
由于剪应力是互等的，即：
xy yx xz zx yz zy
所以只需六个应力分量即可确定一点的应力状态。
18
2022/3/23
第二章 冲压变形基础
总可以找到三个互相垂直的平面，其上仅有正应力而无 剪应力，这三个应力叫主应力。在冲压变形中，用主应力来 表示应力状态很方便，一般取其变形坯料的经向（径向）、
4
2022/3/23
冲压件—汽车产品
第一章 概述
5
2022/3/23
冲压件—家用产品
第一章 概述
6
2022/3/23
第一章 概述
冲压件—军工用品
7
2022/3/23
第一章 概述
冲压件—其它工业产品
8
2022/3/23
第一章 概述
3. 特点
应用范围广
金属材料－非金属材料（胶木、有机玻璃、纸板、皮革 …) 仪表零件（百分之几克）－汽车覆盖件、飞机蒙皮、锅炉封头
生产率高、材料利用率高
一般可达几－几十件/分，高速冲床几百－几千件/分； 一般不需加热；材料利用率可达70－85％以上。
产品质量稳定
加工精度高，互换性好， 一般不需进一步加工。
便于操作、易于实现机械化、自动化
缺点
模具要求高、制造复杂、周期长、制造费昂贵，因而在小批量生产中 受到限制。生产中有噪音。
9
2022/3/23
第一章 概述
发展出路和特征：
加强基础、提升技术和强化创新
（1）突出“精、省和净”； （2）冲压成形更加“科学化、数字化和可控化”； （3）冲压成形可以实现全过程控制； （4）产品从设计开始即进入控制，考虑工艺； （5）冲压生产的灵活性和柔性； （6）复合技术的应用。
15
2022/3/23