第一至四节 塑性变形的基本概念

动称为晶间变形，如图所示。 多晶体的晶内变形方式和单晶体一样，也是滑移和双晶。
二、塑性及塑性指标
1、塑性： 表示材料塑性变形能力，它是指固体材料在外力作用下发
生永久变形而不破坏其完整性能力。 2、塑性指标：
衡量金属塑性高低的参数，常用塑性指标为延伸率δ和断 面收缩率ψ。
第一节 塑性变形的基本概念 二、塑性及塑性指标
材料的冲压性能好，则材料的成形极限高、成形质量好、 便于冲压加工。 冲压成形性能是一个综合性的概念 成形极限
成形质量 二、冲压成形性能的试验方法 1、间接试验：
伸长率、屈服点、屈强比、硬化指数、板厚方向性系数、 板平面方向性。 2、直接试验：胀形成形性能试验、拉深成形性能试验
第四节 冲压成形性能与冲压材料
第二章 冲压变形理论基础
第一节 塑性变形的基本概念 塑性成形：
指固态金属在外力作用下产生塑性变形，获得所需形状、 尺寸及力学性能的毛坯或零件的加工方法。变形分为弹性变形 与塑性变形。 一、塑性成形的实质物理概念
外力破坏原子间原有的平衡状态，造成排列的畸变，引起 金属形状和尺寸的变化。变形方式：
1、单晶体的塑性变形 1）滑移变形
2、变形趋向性的控制： 1）改变坯料各部分的相对尺寸 2）改变模具工作部分的几何形状和尺寸 3）改变坯料和模具之间的摩擦阻力 4）改变坯料局部区域的温度
第二章 冲压变形理论基础
第四节 冲压成形性能与冲压材料
一、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称为材料的冲压成形 性能，它是冲压加工的依据。
大小次序是相对应的，即σ1＞σ2＞σ3，则有ε1＞ε2＞ε3。 4）若有两个应力分量相等，•则对应的应变分量也相等，即
若σ1＝σ2，则有ε1＝ε2。
第二章 冲压变形理论基础
第三节 金属塑性变形的基本特点 一、硬化规律 加工硬化：材料的强度指标随变形程度的增加而增加,塑性降低
有利:板料硬化能够减小过大的局部变形,使变形趋于均匀,增大 成形极限,同时也提高了材料的强度。不利:使进一步变形困难.
多晶体塑性变形示意图
r 0,且 t 0
2）冲压毛坯变形区受两向压应力的作用
最小压应力方向的变形为压缩，应力为 零的方向（料厚方向）变形为伸长变形， 材料会变厚，属压缩类冲压变形。
r
r
0,且 t 0,且 t
0 0
第三节 金属塑性变形的基本特点 ☆变形区的应力与应变特点
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。
单晶体的塑性变形
未受外界作用时，晶格内的原子处在平衡位置的状态； 晶体受到外力作用时，原子离开平衡位置，晶格发生弹性的 歪曲，若去除外力，晶格将回复到原始状态，此为弹性变形 阶段；但外力继续增加时，晶体内滑移面上的切应力达到一 定值后，晶体的一部分相对另一部分发生滑动，此时为弹塑 性变形；若去除外力，晶格的弹性歪曲回复，但滑移不能回 复，即产生塑性变形。
第二章 冲压变形理论基础
第二节 塑性力学基础
一、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： 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。
点的应力状态 a）任意坐标系 b）主轴坐标系
9种主应力状态图
3种主应变状态图
金属的应力-应变图 1-实际应力曲线 2-假象应力曲线
硬化曲线
A－变形区；B－传力区；C－已变形区 变形趋向性对冲压工艺的影响
方板拉深试验——最小阻力定律试验
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
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
第二节 塑性力学基础
三、金属塑性变形时的应力应变关系
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
对应拉应变，压应力不一定对应压应变； 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，应力分量的大小与应变分量的
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： σ=Aεn
二、卸载弹性恢复规律和反载软化现象
反载软化曲线
第三节 金属塑性变形的基本特点
三、冲压成形的力学特点与分类 ☆ 变形毛坯的分区
在冲压加工中，板料随着变形过程的进展，变形区的位置会 发生变化。
第三节 金属塑性变形的基本特点 三、冲压成形的力学特点与分类
r 0 , t 0且 r
0 r,t
0且
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。
r
0
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, t
0且
r
0 r , t 0且 r
综上所述： 冲压变形可分为伸长类变形和压缩类变形，成型主要靠材
料的伸长和厚度减薄、压缩与增厚实现。
第三节 金属塑性变形的基本特点
晶体内的一部分相对另一部分，沿原子排列紧密的晶面作 相对滑动，其变形过程如图所示。
2）双晶变形：晶体在外力作用下，晶体内一部分原子晶格相 对于另一部分原子晶格发生转动。
第一节 塑性变形的基本概念
一、塑性成形的实质物理概念
2、多晶体的塑性变形 多晶体是由大量的大小、形状、晶格排列位向各不相同的晶
粒所组成，可分为晶内变形和晶间变形。 晶粒内部的塑性变形称为晶内变形；晶粒之间相互移动或转
☆变形区的应力与应变特点 认为垂直板料表面应力为零，σt=0，毛坯变形区处于平面应力 状态，受相互垂直的两个主应力作用（径向-σr；切向-σθ） 1）冲压毛坯变形区受两向拉应力的作用
最大拉应力方向的变形为伸长，应力为
零的方向（料厚方向）变形为压缩变形， r
0,且 t
0
材料会变薄，属伸长类冲压变形。
三、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。 不同冲压工序对板料的机械性能的具体要求有所不同。
四、冲压材料 1）对冲压材料的要求
a．对冲压成形性能的要求 b．对材料厚度公差的要求 c．对表面质量的要求 2）常用冲压材料 黑色金属、有色金属、非金属材料
主应力状态 塑性变形可能出现九种主应力状态。
类似有应变状态的概念。一般认为金属材料在塑性变形时体积 不变，因此主应变状态图只有三种。
第二节 塑性力学基础
二、屈服条件 单向应力状态： σ=σS 一般应力状态：σ1-σ3=βσS
三、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，
四、冲压变形趋向性及其控制 1、冲压变形趋向性
在塑性变形中，毛坯在模具作用下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。为变形趋向性。弱区先变形，变区为弱区。
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。
3、塑性变形对金属组织和性能的影响
金属受外力作用产生塑性变形后不仅形状和尺寸发生变化， 而且其内部的组织和性能也将发生变化。一般会产生加工硬化 或应变刚现象：
金属的机械性能，随着变形程度的增加，强度和硬度逐渐 增加，而塑性和韧性逐渐降低；
晶粒会沿变形方向伸长排列形成纤维组织使材料产生各向 异性；
由于变形不均，会在材料内部产生内应力，变形后作为残 余应力保留在材料内部。