冲压成型.pptx

,#,单击此处编辑母版标题样式,会计学,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,冲压成型,第,1,页,/,共,39,页,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,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。,第,2,页,/,共,39,页,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,第,3,页,/,共,39,页,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。,第,4,页,/,共,39,页,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,2.,变形温度对塑性和变形抗力的影响,3.,变形速度对塑性和变形抗力的影响,第,5,页,/,共,39,页,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：,第,6,页,/,共,39,页,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。,图一点的应力状态（,a,）受力物体 （,b,）任意坐标系（,c,）主轴坐标系,第,7,页,/,共,39,页,图九种主应力状态图,第,8,页,/,共,39,页,例：全量理论分析应力应变关系,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。,例：全量理论分析应力应变关系,图一点的应力状态（a）受力物体 （b）任意坐标系（c）主轴坐标系,变形毛坯的分区(如图),塑性(plasticity)：物体产生永久变形的能力，不可逆性,拉伸实验中,试样拉断时的伸长率称总伸长率,断面收缩率,一点的应力与应变状态,变形毛坯的分区(如图),2)材料受单向拉应力,由上式可得:,图对拉深件质量的影响,变形抗力：是塑性变形的难易程度。,4 板料冲压成形性能及冲压材料,5）复合板材,2）耐腐蚀钢板,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,图三种主应变状态图,第,9,页,/,共,39,页,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,(,H,Tresca,),屈服准则,2.,密席斯,(,Von Mises,),屈服准则,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,）。,第,10,页,/,共,39,页,塑性变形时应力与应变的关系,单向拉伸应力,-,应变曲线,(,如图,),增量理论,全量理论,例：全量理论分析应力应变关系,1),称平面应变,(,或称平面变形,),由上式可得出,:,2),材料受单向拉应力,由上式可得,:,第,11,页,/,共,39,页,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,）,几种常用冲压板料的硬化曲线（,如图,）,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。,第,12,页,/,共,39,页,冲压成形时变形毛坯的力学特点与分类,变形毛坯的分区,(,如图,),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,象限）,2.,冲压毛坯变形区受两向压应力的作用,（如图,象限）,第,13,页,/,共,39,页,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）,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,),综上所述：冲压变形可分为伸长类变形和压缩类变形（,如图,）。,第,14,页,/,共,39,页,冲压成形过程中变形趋向性及其控制,1.,变形趋向性,(,如图,),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,图,）,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,第,15,页,/,共,39,页,1.4,板料冲压成形性能及冲压材料,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,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）。,第,16,页,/,共,39,页,拉伸试验用的标准试样和拉伸曲线（,图,）,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,板料的力学性能与冲压成形性能的关系,第,17,页,/,共,39,页,图拉伸试验用的标准试样和拉伸曲线,第,18,页,/,共,39,页,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（,图,）,第,19,页,/,共,39,页,图,对拉深件质量的影响,第,20,页,/,共,39,页,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,第,21,页,/,共,39,页,图晶格畸变,(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,第,22,页,/,共,39,页,图一点的应力状态,（,a,）受力物体 （,b,）任意坐标系（,c,）主轴坐标系,第,23,页,/,共,39,页,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,第,24,页,/,共,39,页,图单向拉应力应变曲线,第,25,页,/,共,39,页,图实际应力曲线与假象应力曲线,第,26,页,/,共,39,页,图几种常用冲压板料的硬化曲线,第,27,页,/,共,39,页,第,28,页,/,共,39,页,图冲压应力图,第,29,页,/,共,39,页,图冲压应力图,第,30,页,/,共,39,页,冲压变形图,第,31,页,/,共,39,页,图,变形趋向性对冲压工艺的影响,第,32,页,/,共,39,页,图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,第,33,页,/,共,39,页,图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,第,34,页,/,共,39,页,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。,图一点的应力状态（,a,）受力物体 （,b,）任意坐标系（,c,）主轴坐标系,第,35,页,/,共,39,页,图九种主应力状态图,第,36,页,/,共,39,页,塑性变形时应力与应变的关系,单向拉伸应力,-,应变曲线,(,如图,),增量理论,全量理论,例：全量理论分析应力应变关系,1),称平面应变,(,或称平面变形,),由上式可得出,:,2),材料受单向拉应力,由上式可得,:,第,37,页,/,共,39,页,塑性变形时，只有形状的变化，而无体积的变化；,金属材料,图一点的应力状态（a）受力物体 （b）任意坐标系（c）主轴坐标系,冲压毛坯两向受拉应力的作用,常用冲压材料及其力学性能,弹性(elasticity)：卸载后变形可以恢复特性，可逆性,一点的应力与应变状态,4 板料冲压成形性能及冲压材料,成形极限 冲压件形状尺寸精度,2)材料受单向拉应力,由上式可得:,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,第,38,页,/,共,39,页,第,39,页,/,共,39,页,