沖壓 成型原理

沖壓成型原理第一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

1.1金屬塑性變形的基本概念

外力的作用下，金屬產(chǎn)生形狀和尺寸變化為變形，變形分為彈性變形與塑性變形．1.1.1塑性變形的物理概念

外力破壞原子間原有的平衡狀態(tài)，造成排列的畸變，引起金屬形狀和尺寸的變化。1.1.2塑性變形的基本方式

滑移\孿生\多晶體的塑性變形（變形后形成纖維組織、變形織構(gòu)）(如圖)第二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

1.1.3金屬的塑性與變形抗力１.塑性及塑性指標(biāo)

塑性：指金屬在外力的作用下，能穩(wěn)定的發(fā)揮塑性變形而不破壞其完整性的能力。塑性指標(biāo)：常用的塑性指標(biāo)2.變形抗力及其指標(biāo)

金屬產(chǎn)生塑性變形的力為變形力，金屬抵抗變形的力稱為變形抗力。通常以真實應(yīng)力作為變形抗力的指標(biāo)。第三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

1.1.4影響金屬的塑性與變形抗力的因素1.影響塑性的因素

內(nèi)因：化學(xué)成分的影響；組織結(jié)構(gòu)的影響

外因：變形溫度；變形速度；變形的應(yīng)力狀態(tài)

2.影響金屬變形抗力的主要因素

1)化學(xué)成分及組織的影響2)變形溫度對變形抗力的影響(如圖1.1.3)3)變形速度對變形抗力的影響4)變形程度對變形抗力的影響5)應(yīng)力狀態(tài)對變形抗力的影響1.1.5金屬塑性變形對組織和性能的影響

晶粒形狀和方位變化；產(chǎn)生應(yīng)力；產(chǎn)生加工硬化。

第四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日圖1.1.1晶體變形圖1.1.2多晶體的塑性變形第五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日第六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

1.2塑性變形的力學(xué)基礎(chǔ)

外力內(nèi)力

模具毛坯零件1.2.1點(diǎn)的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)１.應(yīng)力：內(nèi)力的強(qiáng)度，用σ表示。2.點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)(如圖1.2.1)3.應(yīng)變：微小六面體的變形，用ε表示。

主應(yīng)變

4.點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)

空間一點(diǎn)無論受多少個力，都可簡化為九個應(yīng)力分量。在靜力平衡時，根據(jù)剪應(yīng)力互等定理，可簡化為六個應(yīng)力分量。

主平面：剪應(yīng)力為零的平面。

主應(yīng)力：主平面上的應(yīng)力。第七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

5.主應(yīng)變及主應(yīng)變狀態(tài)

點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)主應(yīng)變狀態(tài)6.體積不變定律

該式說明：金屬塑性變形前后，只有形狀的變化，而無體積的變化。

三個推論：﹡塑性變形時，只有形狀的變化，而無體積的變化；﹡不論什么應(yīng)變狀態(tài)，其中一個主應(yīng)變的符號與另外兩個主應(yīng)變的符號相反；﹡已知兩個應(yīng)變就可求第三個應(yīng)變。第八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

1.2.2屈服準(zhǔn)則（塑性條件）

屈服準(zhǔn)則：材料進(jìn)入塑性狀態(tài)的力學(xué)條件。當(dāng)材料中的某點(diǎn)的應(yīng)力滿足屈服準(zhǔn)則，該點(diǎn)就進(jìn)入塑性狀態(tài)。

1.屈雷司加準(zhǔn)則2.密席思準(zhǔn)則3.工程上常采用屈服準(zhǔn)則通式：

第九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

1.2.3塑性變形時應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系

單向拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線(如圖1.2.2)

1.增量理論

2.全量理論

3.例：全量理論分析應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系

1)稱平面應(yīng)變(或稱平面變形),由上式可得出:2)材料受單向拉應(yīng)力,由上式可得:

第十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

變形時的硬化現(xiàn)象和硬化曲線1.硬化現(xiàn)象的表現(xiàn)形式:

材料的強(qiáng)度指標(biāo)隨變形程度的增加而增加,塑性隨之降低.

2.加工硬化的結(jié)果

引起材料力學(xué)性能的變化.

3.加工硬化有利及不利方面

有利方面:板料硬化能夠減小過大的局部變形,使變形趨于均勻,增大成形極限,同時也提高了材料的強(qiáng)度

不利方面:使進(jìn)一步變形困難.

4.硬化曲線(如圖1.2.3)

第十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日圖1.2.1點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)

a)任意坐標(biāo)系;b)主軸坐標(biāo)系第十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日圖１.２.２單向拉應(yīng)力－應(yīng)變曲線第十三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日圖１.２.３幾種常用沖壓板料的硬化曲線第十四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

1.3各種沖壓成形方法的力學(xué)特點(diǎn)與分類

1.3.1變形毛坯的分區(qū)(如圖1.3.1)1.3.2變形區(qū)的應(yīng)力與應(yīng)變特點(diǎn)

1．沖壓毛坯兩向受拉應(yīng)力的作用

(可分兩種情況)：

（圖1.3.2Ⅰ象限）2．沖壓毛坯變形區(qū)受兩向壓應(yīng)力的作用

（圖1.3.2Ⅲ象限）第十五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

3．沖壓毛坯變形區(qū)受異號應(yīng)力的作用，而且拉應(yīng)力的絕對值大于壓應(yīng)力的絕對值。(可以分為兩種情況)

（圖1.3.2）4．沖壓毛坯變形區(qū)受異號應(yīng)力的作用而且壓應(yīng)力的絕對值大于拉應(yīng)力的絕對值。

(可以分為以下兩種情況)綜上所述：沖壓變形可分為伸長類變形和壓縮類變形第十六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

1.3.3沖壓成形過程中變形趨向性及其控制1、變形趨向性(如圖1.3.3)

弱區(qū)必先變形，變形區(qū)應(yīng)為弱區(qū)2、變形趨向性的控制

﹡改變坯料各部分的相對尺寸﹡改變模具工作部分的幾何形狀和尺寸﹡改變坯料和模具之間的摩擦阻力﹡改變坯料局部區(qū)域的溫度第十七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日第十八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日第十九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日A－變形區(qū)；B－傳力區(qū)；C－已變形區(qū)

圖１.３.３變形趨向性對沖壓工藝的影響第二十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

1.4板料沖壓成形性能及沖壓材料1.4.1板料的沖壓成形性能

沖壓成形性能:板料對各種沖壓成形加工的適應(yīng)能力.抗破裂性、貼模性、定形性成形極限沖壓件形狀尺寸精度1.4.2板料的沖壓成形性能試驗1、間接試驗（圖１.４.２）

伸長率、屈服點(diǎn)、屈強(qiáng)比、硬化指數(shù)、板厚方向性系數(shù)、板平面方向性2、直接試驗

脹形成形性能試驗、拉深成形性能試驗（圖１.４.１）第二十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

1、屈服極限

屈服極限小,材料容易屈服,則變形抗力小.2、屈強(qiáng)比

屈強(qiáng)比小,說明值小而值大3、伸長率

拉伸實驗中,試樣拉斷時的伸長率稱總伸長率4、硬化指數(shù)

單向拉伸硬化曲線可寫成其中n為硬化指數(shù)5、厚向異性指數(shù)

厚向異性指數(shù)是指單向拉伸試樣寬度應(yīng)變和厚度應(yīng)變之比6、板平面各向異性指數(shù)

1.4.3板料的力學(xué)性能與沖壓成形性能的關(guān)系第二十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

1.4.4常用沖壓材料及其力學(xué)性能黑色金屬金屬材料沖壓材料有色金屬非金屬材料