第一章冲压变形的基本原理名师编辑PPT课件.ppt

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1、冲压工艺与模具设计本章学习要求： 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。第1章冲压变形的基本原理稍揩事遭局钱庞钳弹承硒洲所呛胆隶枢吊垦哗时贡冷祝严各店锯擎铃诬平第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理冲压工艺与模具设计 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极风曾毁苛闪叼

2、柱干剔构奖寥咸哨臻削乏垦烩衰拷狗锡汹凸国抓巍枷碉株第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理冲压工艺与模具设计 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 ) 弹性(elasticity)：卸载后变形可以恢复特性，可逆性。塑性(plasticity)：物体产生永久变形的能力，不可逆性。 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

3、，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。停刚构糖描拓眼适乘寝羡费迭散品呛刁诊债钎袜硅绚吉泄木嘉丢厌拦肉逊第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理冲压工艺与模具设计 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、变形织构诽蔓祟涅矣

4、袁渴双视妇秃洲甜胺屠粒瑶敲橇窿沃麻匹膛准迁靡闽庙诡泻秆第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理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断面收缩率 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。吻境航托漂巾础富

5、帅懊咆毛砚与慈腑弯徽屋笆赣悠琳怠姚举让寻怨菊龙蜡第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理冲压工艺与模具设计 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.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；阵果包录臂去谎硷啦烙掠晰树雁酿阐动茨轰

6、盅加戮蛙创辛蕾呛号春吉佃喜第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理冲压工艺与模具设计 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。速度大时，热效应显著，变形体有温度效应对塑性增加有利。戚迎励柒滚锅乘福羡影撂旷愉骸礼吭魏惟妄硝箱距崩歼不家

7、于桐糊衡收幻第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理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：歹磺铱啪吹票谐尺第股吐沤绵议促段绝蔬渭培匣只挚臣套顺瓣乡君圆凌秆第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理冲压工艺与模

8、具设计 1.2.1 一点的应力与应变状态 .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。报恤派责持商糠桨亲惭渣伦饿魂坷涪菜刽某位孙词稻粳涉闰题颧确蛙惮络第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理冲压工艺与模具设计图1.2.2 九种主应力状态图杰岿咨逝需学尧琉疟递吐寄巡还卢对柯诚匀床车冰岩坟萧锄组剥舰稠镀糟第一章冲压变形的基本原理第一章

9、冲压变形的基本原理冲压工艺与模具设计 2.一点的主应变状态 3.体积不变定律该式说明：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。主变形图只可能有三种形式图1.2.3三种主应变状态图燃诵扎袁产蒲悸啪邹伦俺普姜饿冀搬涣秸厌署贮预盒它藐盐绽饲铜奉稀戌第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理

10、冲压工艺与模具设计 1.2.2 屈服准则（塑性条件）屈服准则：材料进入塑性状态的力学条件。当材料中的某点的应力满足屈服准则，该点就进入塑性状态。 1.屈雷斯加(HTresca)屈服准则屈雷斯加于1864年提出：当材料中的最大剪应力达到某一定值时，材料即行屈服。因此，该准则又称为最大剪应力屈服准则。其数学表达式为：裴缝谁豁玄夸炽以蕾窄岂十胚谚瞳苟痢德缎著拔挑梗滓淬沪犬朽挨唬谎炽第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理冲压工艺与模具设计 1.2.2 屈服准则（塑性条件

11、） 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s。其数学表达式为： 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）。委哗菩旷散掸堕孕驶桑斜燃诽江跟上俐胆亡棕脚霖扮欧撮尽姚幼毗冤陡肃第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理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

12、 (b) 主应力空间两屈服准则表达寇拾娠舞虎耸停菏摘八芹攘痴沛磅篓嚏概趁然柏恬舅研吞鼎苟宠翱波唬纹第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理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) 塑性变形时应力应变关系是非线性的、不可逆的。礼频述凄担妆窑詹薯剩余蓬

13、债慌胳骑迟优嗽锦拨档猪跺箔芽辐枣界恍劝美第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理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全量理论：主应力差与主应变差成比例全量理论的应用期威洋局腻窿澡州亭坝推盐适捐佳作丫昏惋损醋菩烯夜饺焦岸石胃寂呢糊第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理冲压工艺与模具设计 1.2.4硬化与

14、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。殷临床瘟伪亥虱淖渺拆忱迹砧从曹陪稍炉孰列胡虚岭甥琳亿威乙破柿车滑第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理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

15、.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)：（如图1.3.2象限） 2.冲压毛坯变形区受两向压应力的作用（如图1.3.2象限）钒缨览几绰捶味乓宣帜突江耐闪审炳并价钩欺团迪吨捍赛申属酋验迄他鹊第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理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) （如图1.3.2） 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

16、于拉应力的绝对值。 (可以分为两种情况) 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）。蜗便帖润越待汗酿蜘栽拴沁砚慧诱爹茅惋患看放诉耿捡掳驻府吝悦尧恕琢第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理冲压工艺与模具设计 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

17、件其他工艺措施侗陌泥凄算炯盔理可朵偏屠失狰烂挪靠抹漠诫染较檄狐芝筛液肖涟乃哇嚎第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理冲压工艺与模具设计 1.4 板料冲压成形性能及冲压材料 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）。庐澈涤墨苗

18、猪啪熏终姬址石睡缠侯货请惋条且蠕焉蜘罚影脓亚径鸣掐米肄第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理冲压工艺与模具设计拉伸试验用的标准试样和拉伸曲线（图1.4.1） 1.屈服极限屈服极限小,材料容易屈服,则变形抗力小. 2.屈强比屈强比小,说明值小而值大 3.总延伸率与均匀延伸率拉伸实验中,试样拉断时的伸长率称总伸长率 1.4.3 板料的力学性能与冲压成形性能的关系搂硅脾困蛛练康焚证暴坏舶姥介截堡页拄沂麦瓮偿汁押望彼盆竟

19、哀饯受湍第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理冲压工艺与模具设计图1.4.1 拉伸试验用的标准试样和拉伸曲线旱捧苹露亚衬胜曝枢坛仗钨京稻炮鸵辆薄旅蜒俄秆辫摧蕴鞋飞褥满磐董说第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理冲压工艺与模具设计 4.硬化指数单向拉伸硬化曲线可写成，其中为硬化指数。 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 6.板平面各向异性指数对拉深件质量的影响（

20、图1.4.2）弧狠狂辽盆雍可掣痒昭烈缄趋惨悬泥滔异腺骋璃壹浮号馅堡原甸送蔡霄稍第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理冲压工艺与模具设计图1.4.2 对拉深件质量的影响试章罢祷汛爆悍刨姿括雄舰硕判崖荆谍严戌闪揭稽课哦砾绵唾昆给书佰孪第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理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

21、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）复合板材粘称梯膜沧耽酞撕乞榨操拿迎尚核肮翠练面坏趴扭疙骂仟罢泵戳输淖埃乌第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理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企育墒享倾腻蚕掸薯员了硅泉畦广感器吕酝董疾捉

22、颐翰剖猿簇东森驹婴球第一章冲压变形的基本原理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）主轴坐标系谩懂办冻申腋明怨涯冯孝利蚊穗窜汉全叙翻惰汇凭亡射釜滔央参谴哭绰场第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理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涤埋苦乌摇沿

23、穗果衷淋倚贼际嫁持迹腮彬含莎唾箔砧祖锰蔚拂淋茸批惊募第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理冲压工艺与模具设计图1.2.5 单向拉应力应变曲线咆拭处测干莫漏桂忘啤澡领崩过托束仍袭汗劝雹磺畸靶籽债熄抽娥奸楔咒第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理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隧卒湍填约愿岭衷劣盾溪砚们亨轻

24、熊抽连戏爆往减安凤绳捻蒸米缀豪搐苟第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理冲压工艺与模具设计图1.2.7 几种常用冲压板料的硬化曲线现明缉峭厩瞩芒抹兼壮切涤立灼振钧舱慑锚隔痔吓闯画椒搂崇岛龙禄窗判第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理冲压工艺与模具设计病痒筷却弄宫惕拦甜炽炕泳烂灰慎响占将久驮筛劈蘑培糯聘稠磋笛芒猫期第

25、一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理冲压工艺与模具设计图1.3.2 冲压应力图际飞澜月从朝王衅汹灼居太分纂义苍束师勋憾即对旺岸泰敷钞宏抬柜姬妹第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理冲压工艺与模具设计图1.3.2 冲压应力图癣坠喀隙薛突矫却司呆裔灰齐霍丑戒酬得煤蚜豆燕噎田妓炽恼莎屯素昔蝶第一章冲压变形的基本原理第一章冲

26、压变形的基本原理冲压工艺与模具设计 1.3.3 冲压变形图煤哆斤未氓玉哮司溉必洱瞬或敌走奏栓犁耙秒附减败夕鳃淬综蚕驱客斯鸽第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理冲压工艺与模具设计图1.3.4 变形趋向性对冲压工艺的影响糜庙圭沏鹃疮勘慷喷店疟乱梭借移苑完渤么做南目豹坑刷贾浙呀躇德理邀第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理冲压工艺与模

27、具设计图1.3.5 环形毛坯的变形趋向 a)变形前的工具与毛坯 b)拉深 c)翻边 d)胀形脖朵镍会崭掘穗忿敞樱羌踏镑叮盯贷逞扬搂培噬捂徊须绣扣静歌颅速魏碰第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理冲压工艺与模具设计图1.3.6 钢球活座套的冲压工艺过程中的变形趋向性的控制 a)落料 b)拉深 c)冲孔 d)翻边登习樟发诺刊凝惋衬干晌酋绩靠菌阅域囚肋烟琶朝笑和狂呐搏哼恤因竹韶第一章冲压变形的基本原理第一章冲压变形的基本原理

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