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研究生课程考试答题册

得分：

姓 名 张力文
学 号 2013250143
考试科目 金属塑性成型力学基础
考试日期 2014年7月

西北工业大学研究生院

材料硬化指数对冲压成型模拟的影响
钣金通过冷冲压工艺加工成形已成为最重要的机械加工工艺之一，在现代工业生产中占有重要的地位。在汽车、拖拉机、电器、电子、仪表、国防、航空航天以及日用品中随处可见到冷冲压产品，如不锈钢饭盒，搪瓷盆，高压锅，汽车覆盖件，冰箱门板，金属接插件，电脑机箱，枪炮弹壳等。据不完全统计，冲压件在汽车、拖拉机行业中约占60%，在电子工业中约占85%，而在日用五金产品中占到约90%。可见，金属薄板冲压件在人们日常生活中的重要性，研究冲压件成形显得至关重要。冲压件的成形质量与材料的力学性能直接相关，因此研究材料参数即塑性本构关系对冲压件成形性能的影响也变得尤为重要，使工程师能对材料的冲压性能有正确的评定。其中材料的公称拉伸强度、屈服应力、延伸率、硬化指数、各向异性系数等参数都或多或少的对材料成形直接相关。
其中，硬化指数n是表明材料冷变形硬化的重要参数，对材料的冲压性能以及冲压件，拉伸件质量都有较大的影响。定义为板料在塑性变形过程中变形强化能力的一种量度，对双对数坐标平面上，是材料真实应力应变曲线的斜率。应变硬化指数n定义为：在单抽拉伸应力作用下真实应力与真实塑性应变数学方程式中的真实塑性应变指数。
方程表示为：
式中为真实应力；
K为强化系数；
为真实应变；
材料在不同温度下有不同的硬化指数。选取的材料性能如下表：
材料
杨氏模量 E/MPa
泊松比
v
屈服强度

强化系数
K
塑性应变比r
硬化模量

08Al

0.25
180-220
507.73
1.5-1.7
2000

UG三维建模和dynaform成型模拟如下：

零件图

工具移动曲线图

压边力图

当n=0.20时材料成型极限图和厚度变化图

成型极限图
黄色和红色为开裂，绿色部分为安全区

厚度分布图

当n=0.36时材料成型极限图和厚度分布图

成型极限图

厚度分布图
分析总结
硬化指数n大时，表示冷变形时硬化显著，对后续变形工序不利，有时还必须增加中间退火工序以消除硬化，使后续变形得以进行。但n值大时也是有利的，它能使工件获得较好的刚度且提高工件的承载能力。
硬化指数n小时，冲压易变形且屈服强度增加不多，材料有良好的塑性变形能力。