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1、2冲压成形的特点与基本规律2冲压成形的特点与基本规律2冲压成形的特点与基本规律2.1冲压成形的特点(1)平面应力状态多大多数的冲压变形都可以近似作为平面应力状态处理。(2)伸长类变形多以拉应力作用为主的伸长类冲压成形多于以压应力为主的压缩类成形。(3)静水压力影响小板料冲压成形时，毛坯中的内应力数值接近或等于材料的屈服应力。(4)模具的约束作用小大多数状况下板料毛坯都存在肯定自由度，经常只有一侧表面与模具接触。冲压技术的探讨方向：(1)冲压成形理论探讨模拟板料的塑性变形过程，实现优化设计。(2)冲压工艺探讨精密冲压、软模成形、高能高速成形、超塑性成形及无模多点成形等。(3)冲压模具探讨材料技术
2、、热处理、表面技术、加工技术、检测技术及模具CAD/CAM技术等。(4)材料性能探讨板材成形性、形态冻结性。2.2冲压成形中毛坯的分析20冲压工艺与模具设计塑性变形区应力状态满意屈服准则的区域(正在产生塑性变形的区域)不变形区没有满意屈服准则的区域(不会产生塑性变形)已变形区已经完成了塑性变形的区域待变形区暂不变形的区域传力区将冲模的作用力传递给变形区的区域冲压成形过程是不断变更的连续过程，各个区域之间可以相互转化。（八）拉伸（b）再次拉伸（c）翻边（d）缩口图2.1冲压毛坯分析2.3冲压变形的分类20第2章冲压成形的特点与基本规律212122冲压工艺与模具设计图2.2冲压应力图图2.3冲压应
3、变图吉田变形分类：拉深，胀形，翻孔，弯曲划分冲压工艺成形区域有三个基本参数，即拉深系数dD0（纵坐标）；翻边系数dd（横坐标）；轴对称冲压件的旋转角,lt;360o时属不封闭冲压成形。22第2章冲压成形的特点与基本规律231.当拉深系数d/DO从0增加到1.O时，胀形、翻边和扩孔工艺均转变为拉深，2.当翻边系数dd从0增加到1.0时，成形工艺由胀形转变为扩孔，而后又变为翻边。3.当冲压件旋转角从360o渐渐减到Oo时，则胀形、拉深工艺或胀形、扩孔和翻边工艺从封闭成形转变为不封闭成形，最终均转变为弯曲工艺2.3.1两向拉应力?r?0,?t?0时的应力状态？?r?0,?t?0时的应力状态2.3.2
4、两向压应力?r?0,?t?0时的应力状态?r?0,?t?0时的应力状态2.3.3两向异号应力？r?0?0,?0?0?0?0,?,?,?,?r?r?时的应力状态时的应力状态时的应力状态时的应力状态23,?,?,?rr?Or?r?O?r24冲压工艺与模具设计伸长类变形：作用于冲压毛坯变形区内的拉应力的肯定值最大时，在这个方向上的变形肯定是伸长变形，称为伸长类变形。压缩类变形：作用于冲压毛坯变形区内的压应力的肯定值最大时，在这个方向上的变形肯定是压缩变形，称为压缩类变形。表2-1伸长类变形和压缩类变形的比较2.4冲压变形趋向性及其限制24第2章冲压成形的特点与基本规律252.4.1冲压变形趋向性2.
5、4.1.1弱区先变形弱区先变形，变形区应为弱区原则对全部冲压成形过程都适用。（八）起先缩口状态(b)缩中间状态图2.4缩口时的变形趋向性图2.5变形趋向性对冲压工艺的影响在冲压成形过程中，弱区和强区在肯定条件下可以相互转化。2526冲压工艺与模具设计2.4.1.2变形区与相邻区相互影响26第2章冲压成形的特点与基本规律27图2.6伸长类曲面翻边时的诱发应力图2.7诱发应力引起的底面起皱变形2.4.1.3变形区尺寸与加工硬化影响通常变形大的部位，金属材料的加工硬化也严峻，即这部分的变形硬化也大于其相邻部分，结果使2728冲压工艺与模具设计变形得以扩展。所以加工硬化性能较强的材料，可使变形区内应变
6、的分布更趋匀称。2.4.2变形趋向性的限制2.4.2.1合理确定毛坯各部分的相对尺寸2.4.2.2变更模具工作部分的几何形态和尺寸2.4.2.3变更毛坯和模具之间的摩擦阻力2.4.2.4降低变形区的变形抗力或提高传力区的强度局部加热或局部深冷28第2章冲压成形的特点与基本规律29图2.8环形毛坯的变形趋向F冲压力Q压边力R凸凸模圆角半径R凹凹模圆角半径2.5冲压变形中的应力2.5.1加载应力2930冲压工艺与模具设计加载应力由模具作用于坯料上的外力或外力矩干脆引起的内应力。2.5.2诱发应力(1)毛坯形态刚度的阻碍引起诱发应力。图2.9(2)毛坯的不匀称变形引起诱发应力。图2.10图2.9板料
7、弯曲时的应力图2.10各向异性圆筒件拉伸时的诱发应力2.5.3残余应力残余应力外力完全消逝后仍存在于冲压件30第2章冲压成形的特点与基本规律31中的一种内应力形式。冲压件中的残余应力肯定是以相互平衡的拉应力和压应力的形式存在。2.11残余应力引起纵向开裂图2.6冲压成形中的破坏2.6.1变形区破坏2.6.2传力区破坏3132冲压工艺与模具设计图2.12变形区破坏图2.13传力区破坏2.6.3局部破坏（八）拉伸壁裂(b)拉伸筋处开裂a)b)图2.14局部破坏2.6.4残余应力破坏32第2章冲压成形的特点与基本规律332.7冲压成形中的起皱变形过程中在毛坯内部压应力、不匀称拉力或剪力作用下简单产生
8、失稳，表现为冲压件表面起皱。2. 7.1压应力下起皱图2.15拉伸球面时法兰边起皱图2.16拉伸锥面时的内皱3334冲压工艺与模具设计2.7.2不匀称拉力下起皱图2.17方形板料对角拉伸时起皱2.7.3剪力下起皱图2.18伸长类曲面翻边时起皱剪力作用下的起皱主要发生在薄板大型非轴对34第2章冲压成形的特点与基本规律35称曲面类零件(如汽车覆盖件等)的冲压成形过程。在生产中，常用变更毛坯形态、冲压方向、压料面的形态、拉伸筋的布置等，变更拉力的作用形式，防止剪力的产生，消退起皱现象。2.8板材成形性能与试验2.8.1板材成形性能3536冲压工艺与模具设计2.8.2成形性能试验36第2章冲压成形的特
9、点与基本规律372.8.3板材拉伸试可以测出:屈服强度，抗拉强度，颈缩应力，断裂应力，伸长率，断面收缩率，真实应变2.8.4n值、r值与成形性能硬化指数n：板材的硬化曲线可以采纳幕指数方程来表述，式中K指数。n的意义：（1）变形强化实力的一种量度（2）在双对数坐标平面上，硬化指数n是材料真实应力应变关系曲线的斜率3738冲压工艺与模具设计（3）缩颈点真实应变（匀称应变的极限值），即11=jn,j,极限变形程度，成形工序的道数，对拉伸类工艺是有利的。n对于评定冲压成形性能来说具有极为重要的实际意义n值的测定可按GB5027-85规定测量塑性应变比r：产生匀称变形阶段的拉伸试样宽度与厚度上的真实应
10、变之比。反映了板材由于各向异性，板平面方向与板厚方向的变形实力差异。r=l各向同性，rl各向异性。rl平面方向易变形，rl厚度方向易变形r值大对压缩类成形具有良好的作用n值反映拉伸类工艺的成形性能，r值反映压缩类工艺的成形性能38第2章冲压成形的特点与基本规律392.8.5板材成形极限成形极限板材不发生塑性失稳破坏时的极限应变值。拉伸失稳如颈缩，压缩失稳如起皱成形极限曲线(Forming1.imitCurves)板平面内两个主应变1和2的极限值。也称成形极限图(Fonning1.imitDiagrams),常用F1.C或F1.D表示。成形极限曲线是对板材成形性能的一种定量描述，同时也是对冲压工
11、艺成败性的一种推断曲线。建立成形极限曲线的试验方法一一临界基准网格圆在变形前后的直径变更3940冲压工艺与模具设计习题1.结合图2.2和图2.3,说明圆形坯料拉伸时，若坯料厚度保持不变是何种变形类型？若板料厚度增加(或减小)是何种变形类型？并说明理由。2.为什么拉伸成形既可能属于伸长类变形，也可能属于压缩类变形？如何区分？3.从受力状态、材料厚度变更、破坏形式等方面比较伸长类变形和压缩类变形的特点。4.用弱区先变形，变形区应为弱区的规律说明圆形坯料拉伸成形的条件。5 .如何限制冲压过程中的变形趋向？6 .诱发应力是如何产生的？它对坯料的变形过程有何影响？7 .冲压过程中的破坏有哪几种形式？如何防止破坏的产生？8 .起皱对冲压过程有什么影响？如何减轻或消退冲压过程中的起皱现象？40
