冲压模具及冲模设计第二章 PPT讲稿.ppt

冲压模具及冲模设计第二章 第1页，共55页，编辑于2022年，星期五本章要求本章要求 通过学习，掌握板料的几个机械性能指标与板料冲压通过学习，掌握板料的几个机械性能指标与板料冲压性能之间的关系；了解板料冲压性能的几个工艺试验；熟性能之间的关系；了解板料冲压性能的几个工艺试验；熟悉常用金属材料的冲压性能。悉常用金属材料的冲压性能。2、课程内容、课程内容 (1)冷冲压变形的基本原理（塑性变形体积不变条件、屈服准冷冲压变形的基本原理（塑性变形体积不变条件、屈服准则）；则）；(2)冷冲压材料及其冲压成形性能（板料的基本性能与冷冲压材料及其冲压成形性能（板料的基本性能与冲压成形性能的关系、成形极限图）。冲压成形性能的关系、成形极限图）。3、考核知识点和考核要求、考核知识点和考核要求领会领会：板料的几个重要性能指标与冲压性能之间的关系；板料的几个重要性能指标与冲压性能之间的关系；识记识记：体积不变条件，屈服准则。：体积不变条件，屈服准则。1、学习目的和要求、学习目的和要求第2页，共55页，编辑于2022年，星期五第一节第一节 冷冲压变形的基本原理概述冷冲压变形的基本原理概述一、影响金属塑性和变形抗力的因素基本概念基本概念金属内金属内在性质在性质塑性塑性指金属在外力的作用下，能指金属在外力的作用下，能稳定地发生永久变形而不破坏其稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力。完整性的能力。变形抗力变形抗力指引起塑性变形的单位指引起塑性变形的单位变形力。变形力。变形温度变形温度应变速度应变速度变形的变形的力学状态力学状态第3页，共55页，编辑于2022年，星期五一、影响金属塑性和变形抗力的因素1.1.变形温度变形温度变形温度变形温度塑性塑性变形抗力变形抗力第4页，共55页，编辑于2022年，星期五1.1.变形温度变形温度变形温度变形温度回复与再结晶回复与再结晶原子动能增加原子动能增加金属的组织、结构发生变化金属的组织、结构发生变化扩散蠕变机理起作用扩散蠕变机理起作用晶间滑移作用增强晶间滑移作用增强一、影响金属塑性和变形抗力的因素第5页，共55页，编辑于2022年，星期五一、影响金属塑性和变形抗力的因素1.1.变形温度变形温度图2-1 碳钢塑性随温度变化曲线第6页，共55页，编辑于2022年，星期五 应变速率应变速率是指单位时间内应变的变化量。一般来是指单位时间内应变的变化量。一般来说，由于塑性变形需要一定的时间来进行，因此应变说，由于塑性变形需要一定的时间来进行，因此应变速率太大，塑性变形来不及在塑性变形体中充分扩展速率太大，塑性变形来不及在塑性变形体中充分扩展和完成，而是更多地表现为弹性变形，致使变形抗力和完成，而是更多地表现为弹性变形，致使变形抗力增大。又由于断裂抗力基本不受应变速率的影响，所增大。又由于断裂抗力基本不受应变速率的影响，所以变形抗力的增大就意味着塑性的下降，如图所示，以变形抗力的增大就意味着塑性的下降，如图所示，高速下的极限变形程度高速下的极限变形程度1 1显然小于低速时的显然小于低速时的2 2。2.2.应变速率应变速率一、影响金属塑性和变形抗力的因素第7页，共55页，编辑于2022年，星期五2.2.应变速率应变速率一、影响金属塑性和变形抗力的因素图2-2 应变速率对变形抗力和塑性的影响示意图1高速 低速第8页，共55页，编辑于2022年，星期五 塑性变形是在力的作用下产生的，宏观上是塑性变形是在力的作用下产生的，宏观上是力与塑性变形的关系，实际上是变形体微观质点力与塑性变形的关系，实际上是变形体微观质点应力和应变状态关系的表现。施加不同形式的力，应力和应变状态关系的表现。施加不同形式的力，在变形体中就有不同的应力状态和应变状态，从在变形体中就有不同的应力状态和应变状态，从而表现出不同的塑性变形行为。而表现出不同的塑性变形行为。3.3.应力、应变状态应力、应变状态一、影响金属塑性和变形抗力的因素第9页，共55页，编辑于2022年，星期五3.3.应力、应变状态应力、应变状态一、影响金属塑性和变形抗力的因素应力应力状态状态应变应变状态状态主应力主应力状态下状态下静水压力大静水压力大塑性越好塑性越好静水压力小静水压力小塑性越差塑性越差主应变主应变状态下状态下压应变成分多压应变成分多拉应变成分少拉应变成分少有利于材料有利于材料塑性发挥塑性发挥 当作用于坯料变形区的压应力的绝对值最大时，在这个当作用于坯料变形区的压应力的绝对值最大时，在这个方向上的变形一定是方向上的变形一定是压缩压缩变形，故称这种变形为压缩类变形。变形，故称这种变形为压缩类变形。当作用于坯料变形区的拉应力的绝对值最大时，在这当作用于坯料变形区的拉应力的绝对值最大时，在这个方向上的变形一定是个方向上的变形一定是 伸长伸长 变形，故称这种变形为伸长变形，故称这种变形为伸长类变形。类变形。第10页，共55页，编辑于2022年，星期五4.尺寸因素一、影响金属塑性和变形抗力的因素尺寸尺寸越大越大塑性越差塑性越差变形抗力越小变形抗力越小组织和化学成分不均组织和化学成分不均内部缺陷多内部缺陷多应力分布不均匀应力分布不均匀第11页，共55页，编辑于2022年，星期五 弹性变形时，物体体积的变化与平均应力成正弹性变形时，物体体积的变化与平均应力成正比。实践证明，塑性变形的物体之体积保持不变，比。实践证明，塑性变形的物体之体积保持不变，塑性变形以前的体积等于其变形后的体积，可表示塑性变形以前的体积等于其变形后的体积，可表示为为二、塑性变形体积不变条件1 12 23 30 0式中式中 1 1、2 2、3 3塑性变形时的三个主应塑性变形时的三个主应 变分量。变分量。第12页，共55页，编辑于2022年，星期五 由体积不变条件可看出，主应变图只可能有三类：由体积不变条件可看出，主应变图只可能有三类：具有一个正应变及两个负应变；具有一个正应变及两个负应变；具有一个负应变及两个具有一个负应变及两个正应变；正应变；一个主应变为零，另两个应变之大小相等符号一个主应变为零，另两个应变之大小相等符号相反。相反。二、塑性变形体积不变条件图2-3 主应变图第13页，共55页，编辑于2022年，星期五2 2三、塑性条件(屈服准则)屈雷斯加屈服准则屈雷斯加屈服准则(Tresca)的数学表达式是的数学表达式是maxmaxmaxmaxminmins s2 2式中式中 maxmax质点的最大切应力；质点的最大切应力；maxmax、minmin代数值最大、最小的主应力；代数值最大、最小的主应力；s s金属在一定的变形温度、变形速度下的屈服点。金属在一定的变形温度、变形速度下的屈服点。塑性条件塑性条件：受力物体内不同应力状态下的质点进入：受力物体内不同应力状态下的质点进入塑性状态并使塑性变形继续进行所需要遵守的条件也称塑性状态并使塑性变形继续进行所需要遵守的条件也称屈服准则。屈服准则。当受力物体内质点的最大切应力达到材料单向拉伸时屈当受力物体内质点的最大切应力达到材料单向拉伸时屈服点值的一半时，该点就发生屈服。服点值的一半时，该点就发生屈服。第14页，共55页，编辑于2022年，星期五式中式中 1 1、2 2、3 3 质点的三个主应力。质点的三个主应力。三、塑性条件(屈服准则)米塞斯屈服准则米塞斯屈服准则(Mises)的数学表达式是的数学表达式是（1 12 2）2 2（2 23 3）2 2（3 31 1）2 2或或1 当受力物体内质点的等效应力达到材料单向拉伸时屈服当受力物体内质点的等效应力达到材料单向拉伸时屈服点值时，该点就发生屈服。点值时，该点就发生屈服。()()()2第15页，共55页，编辑于2022年，星期五 增量理论又称流动理论，它可表述如下：在每一加增量理论又称流动理论，它可表述如下：在每一加载瞬间，应变增量主轴与应力主轴重合，应变增量与载瞬间，应变增量主轴与应力主轴重合，应变增量与应力偏量成正比，即应力偏量成正比，即四、塑性变形时应力与应变的关系=d11-md22-md33-m式中式中 d d瞬时常数，在加载的不同瞬时是瞬时常数，在加载的不同瞬时是 变化的；变化的；m m平均主应力（静水应力）。平均主应力（静水应力）。第16页，共55页，编辑于2022年，星期五 全量理论认为，在比例加载（也称简单加载，全量理论认为，在比例加载（也称简单加载，是指在加载过程中所有外力从一开始起就按同一比是指在加载过程中所有外力从一开始起就按同一比例增加）的条件下，无论变形体所处的应力状态如例增加）的条件下，无论变形体所处的应力状态如何，应变偏张量各分量与应力偏张量各分量成正比，何，应变偏张量各分量与应力偏张量各分量成正比，即即四、塑性变形时应力与应变的关系1 1-m m1-m2 2-m m2-m3 3-m m3-m 1 11-m2 22-m3 33-m 由于塑性变形时体积不变，即由于塑性变形时体积不变，即m m0 0，所以上式，所以上式可写成可写成式中式中 比例系数，它与材料性质和加载历程有比例系数，它与材料性质和加载历程有 关，而与物体所处的应力状态无关。关，而与物体所处的应力状态无关。第17页，共55页，编辑于2022年，星期五四、塑性变形时应力与应变的关系1 1）可根据偏应力（可根据偏应力（）的正负判断某个方向的主应变的正负，当某）的正负判断某个方向的主应变的正负，当某个方向的偏应力为正值是，则该方向的主应变为正值；个方向的偏应力为正值是，则该方向的主应变为正值；2 2）若某点的主应力的顺序为若某点的主应力的顺序为 ，则该点主应变的顺序为，则该点主应变的顺序为 ，且，且 ；3 3）当变形体处于三向等拉或等压的应力状态当变形体处于三向等拉或等压的应力状态（即（即 ）时，不会产生任何塑性变形（即）时，不会产生任何塑性变形（即 )；4 4）当变形体处于单向拉伸应力状态（即当变形体处于单向拉伸应力状态（即 ）时，）时，则有则有 ；5 5）当变形体处于二向等拉的平面应力状态（当变形体处于二向等拉的平面应力状态（）时，则）时，则有有 ；6 6）当变形体处于平面应变状态（当变形体处于平面应变状态（）时，则其第二主应力）时，则其第二主应力 。第18页，共55页，编辑于2022年，星期五五、冷冲压成形中的硬化现象图2-4 几种材料的硬化曲线 加工硬化使材料加工硬化使材料的所有强度、硬度指的所有强度、硬度指标增加，同时塑性指标增加，同时塑性指标降低。标降低。第19页，共55页，编辑于2022年，星期五五、冷冲压成形中的硬化现象 为了实用上的需要，在塑性力学中经常采用直线和为了实用上的需要，在塑性力学中经常采用直线和指数曲线来近似代替实际硬化曲线，如图所示为四种简指数曲线来近似代替实际硬化曲线，如图所示为四种简化类型化类型。图2-5 硬化曲线的简化类型）幂指数硬化曲线）刚塑性硬化曲线）刚塑性硬化直线）理想刚塑性水平直线第20页，共55页，编辑于2022年，星期五 一般来说，材料的塑性是有限的。当拉伸变形达一般来说，材料的塑性是有限的。当拉伸变形达到某一量之后，便开始失去稳定，产生缩颈，继而发到某一量之后，便开始失去稳定，产生缩颈，继而发生破裂，这就是所谓的塑性拉伸失稳。生破裂，这就是所谓的塑性拉伸失稳。六、塑性拉伸失稳及极限应变1.1.塑性拉伸失稳的概念塑性拉伸失稳的概念图2-6 单向拉伸试验）拉断后的试样）试验曲线第21页，共55页，编辑于2022年，星期五六、塑性拉伸失稳及极限应变2.2.单向拉伸缩颈的条件及极限应变单向拉伸缩颈的条件及极限应变（1 1）分散性缩颈）分散性缩颈 板料单向拉伸时，瞬时载荷为板料单向拉伸时，瞬时载荷为 F F1 1A A 式中式中 1 1 实际应力；实际应力；A A 板料的瞬时断面积。板料的瞬时断面积。第22页，共55页，编辑于2022年，星期五六、塑性拉伸失稳及极限应变2.2.单向拉伸缩颈的条件及极限应变单向拉伸缩颈的条件及极限应变 （2 2）集中性缩颈条件）集中性缩颈条件 根据根据HillHill理论，当板料的应理论，当板料的应力变化率等于厚度的减薄率时，此处的变形不能向外转力变化率等于厚度的减薄率时，此处的变形不能向外转移，便开始产生集中性缩颈。这就是产生集中性缩颈的移，便开始产生集中性缩颈。这就是产生集中性缩颈的条件，可表达为条件，可表达为 d11dttd3第23页，共55页，编辑于2022年，星期五六、塑性拉伸失稳及极限应变3.3.双向拉伸缩颈的条件及极限应变双向拉伸缩颈的条件及极限应变图2-7 板料双向拉伸第24页，共55页，编辑于2022年，星期五六、塑性拉伸失稳及极限应变3.3.双向拉伸缩颈的条件及极限应变双向拉伸缩颈的条件及极限应变 （1 1）缩颈条件）缩颈条件 板料开始产生分散性颈缩失稳时，板料开始产生分散性颈缩失稳时，d dF F1 10 0，d dF F2 20 0，类似于单向拉伸时的情况，求导可得到双，类似于单向拉伸时的情况，求导可得到双向拉伸时的分散性失稳条件为向拉伸时的分散性失稳条件为d d1 11 11 1d d2 22 22 2第25页，共55页，编辑于2022年，星期五 与单向拉伸一样，产生集中性缩颈的条件是：与单向拉伸一样，产生集中性缩颈的条件是：板料的应力变化率与厚度的减薄率相等，表达式为板料的应力变化率与厚度的减薄率相等，表达式为六、塑性拉伸失稳及极限应变3.3.双向拉伸缩颈的条件及极限应变双向拉伸缩颈的条件及极限应变d d1 11 1-d d3 3d dt tt td d2 22 2-d d3 3d dt tt t第26页，共55页，编辑于2022年，星期五（2 2）失稳极限应变）失稳极限应变六、塑性拉伸失稳及极限应变3.3.双向拉伸缩颈的条件及极限应变双向拉伸缩颈的条件及极限应变 板料冲压成形时，坯料内部的应力和应变状态一板料冲压成形时，坯料内部的应力和应变状态一般都不均匀且不断变化的，因此，研究板料塑性拉伸般都不均匀且不断变化的，因此，研究板料塑性拉伸失稳条件及极限应变，对分析解决冲压成形工艺问题失稳条件及极限应变，对分析解决冲压成形工艺问题有直接的指导意义。有直接的指导意义。第27页，共55页，编辑于2022年，星期五 在冲压成形过程中，材料的最大变形限度称为成形在冲压成形过程中，材料的最大变形限度称为成形极限。极限。第二节第二节 冷冲压材料及其冲压成形性能冷冲压材料及其冲压成形性能一、板料的冲压成形性能1.1.成形极限成形极限 板材对冲压成形工艺的适应能力叫做板材对冲压成形工艺的适应能力叫做板材的冲压板材的冲压成形性能成形性能。主要内容：成形极限和成形质量。主要内容：成形极限和成形质量。第28页，共55页，编辑于2022年，星期五 冲压成形失效实际上是塑性变形失稳在冲压工序中冲压成形失效实际上是塑性变形失稳在冲压工序中的具体表现，其形式可归结为两大类，的具体表现，其形式可归结为两大类，一类拉伸失效一类拉伸失效，表现为坯料局部出现过度变薄或破裂；表现为坯料局部出现过度变薄或破裂；一类是受压失效一类是受压失效，表现为板料产生失稳起皱。表现为板料产生失稳起皱。一、板料的冲压成形性能1.1.成形极限成形极限图2-8 起皱与破裂的实例第29页，共55页，编辑于2022年，星期五 ）板料的贴模性，指板料在冲压过程中取得模具）板料的贴模性，指板料在冲压过程中取得模具形状的能力，成形过程中发生的内皱、翘曲、塌陷和鼓形状的能力，成形过程中发生的内皱、翘曲、塌陷和鼓起等几何面缺陷均会使贴模性降低。起等几何面缺陷均会使贴模性降低。）板料的定形性（也叫冻结性），指零件脱模）板料的定形性（也叫冻结性），指零件脱模后保持其在模内既得形状的能力。后保持其在模内既得形状的能力。）板料性能的各向异性，特别是板平面方向与）板料性能的各向异性，特别是板平面方向与板厚方向的性能差异的大小，是影响冲压成形后板厚板厚方向的性能差异的大小，是影响冲压成形后板厚变化的重要因素。变化的重要因素。一、板料的冲压成形性能2.2.成形质量成形质量第30页，共55页，编辑于2022年，星期五 ）板料表面的原始状态、晶粒大小、冲压时材料粘模）板料表面的原始状态、晶粒大小、冲压时材料粘模的情况等都将是影响工件的表面质量。的情况等都将是影响工件的表面质量。）板料的加工硬化性能，以及变形的均匀性，直）板料的加工硬化性能，以及变形的均匀性，直接影响成形后材料的物理力学性能。接影响成形后材料的物理力学性能。一、板料的冲压成形性能2.2.成形质量成形质量第31页，共55页，编辑于2022年，星期五二、板料冲压成形性能的测定 板材的冲压成形性能可以通过试验进行测定评价。试验板材的冲压成形性能可以通过试验进行测定评价。试验方法通常分为：方法通常分为：力学试验力学试验、金属学试验金属学试验和和工艺试验工艺试验。工艺试验工艺试验是指模拟某一类实际成形方式中的应力状是指模拟某一类实际成形方式中的应力状态和变性特点来成形小尺寸试样的板料冲压试验，所以态和变性特点来成形小尺寸试样的板料冲压试验，所以工艺试验也成为模拟试验。工艺试验也成为模拟试验。第32页，共55页，编辑于2022年，星期五 胀形试验也称杯突试胀形试验也称杯突试验验ErichsenErichsen试验），图试验），图是是GBGBT T41561984“41561984“金属杯突试验方法金属杯突试验方法”的示的示意图。意图。二、板料冲压成形性能的测定（1 1）胀形试验）胀形试验图2-10 杯突试验杯突试验值杯突试验值IEIE越大越大胀形成形性能胀形成形性能及拉伸成形性能越好及拉伸成形性能越好凸模压凸模压入深度入深度第33页，共55页，编辑于2022年，星期五 测定或评价板料扩孔成形性能时，常采用圆柱测定或评价板料扩孔成形性能时，常采用圆柱形平底凸模扩孔试验（形平底凸模扩孔试验（KWIKWI扩孔试验）。扩孔试验）。二、板料冲压成形性能的测定（2 2）扩孔试验）扩孔试验图2-11 扩孔试验扩孔率扩孔率越大越大扩孔成形扩孔成形性能越好性能越好第34页，共55页，编辑于2022年，星期五 这是模拟拉深变形这是模拟拉深变形区的应力和变形状态，区的应力和变形状态，将楔形板料试样拉过模将楔形板料试样拉过模口，在模壁压缩下使之口，在模壁压缩下使之成为等宽的矩形板条，成为等宽的矩形板条，在试样不断裂的条件下，在试样不断裂的条件下，b bB B越小，拉深性能越小，拉深性能越好。越好。二、板料冲压成形性能的测定（3 3）拉深性能试验）拉深性能试验1 1）拉楔试验）拉楔试验图2-12 拉楔试验第35页，共55页，编辑于2022年，星期五二、板料冲压成形性能的测定（3 3）拉深性能试验）拉深性能试验 也叫也叫SwiftSwift拉深试验、拉深试验、LDRLDR试试验，是采用验，是采用50mm50mm的平底凸模将的平底凸模将试样拉深成形，图是试样拉深成形，图是GBGBT T15825.3-1995“15825.3-1995“金属薄板成形金属薄板成形性能与试验方法拉深与拉深载荷性能与试验方法拉深与拉深载荷试验试验”的示意图。的示意图。图2-13 冲杯试验2 2）冲杯试验）冲杯试验极限拉深比极限拉深比LDRLDR越大越大材料的拉深材料的拉深性能越好性能越好第36页，共55页，编辑于2022年，星期五 也叫也叫TZPTZP法，图是法，图是GBGBT15825.21995“T15825.21995“金金属薄板成形性能与试验属薄板成形性能与试验方法通用试验规程方法通用试验规程”的的示意图。示意图。二、板料冲压成形性能的测定（3 3）拉深性能试验）拉深性能试验3 3）拉深力对比试验）拉深力对比试验 图2-14 TZP试验)落料）拉深）夹紧）破裂 材料特性值材料特性值T T越大，材越大，材料的拉深性能越好。料的拉深性能越好。第37页，共55页，编辑于2022年，星期五二、板料冲压成形性能的测定（4 4）弯曲试验）弯曲试验 图是图是GBGBT T15825.5-1995“15825.5-1995“金属金属薄板成形性能与试验薄板成形性能与试验方法方法 弯曲试验弯曲试验”示示意图意图。图2-16 弯曲试验最小相对弯曲半径最小相对弯曲半径越小，弯曲成形性越小，弯曲成形性能越好。能越好。rmin t0第38页，共55页，编辑于2022年，星期五 图是图是GBGBT T15825.615825.61995“1995“金属薄板成形性能与试金属薄板成形性能与试验方法锥杯试验验方法锥杯试验”的示意图，的示意图，取冲头直径取冲头直径D DP P与试样直径与试样直径D D0 0的比的比值为值为0.350.35。二、板料冲压成形性能的测定（5 5）锥杯试验）锥杯试验图2-17 锥杯试验锥杯试验值锥杯试验值CCVCCV越小越小拉深拉深胀形胀形成形性能越好成形性能越好第39页，共55页，编辑于2022年，星期五 在单向拉伸试验中试在单向拉伸试验中试样开始产生局部集中变形样开始产生局部集中变形（刚出现颈缩时）的伸长（刚出现颈缩时）的伸长率，称为均匀伸长率，记率，称为均匀伸长率，记作作b b。三、板料的基本性能与冲压成形性能的关系1.1.伸长率伸长率图2-18 单向拉伸试验曲线 b b表示板料产生均匀表示板料产生均匀变形或稳定变形的能力，变形或稳定变形的能力，伸长类变形工序中，伸长类变形工序中，其值其值越大，则极限变形程度越越大，则极限变形程度越大。大。第40页，共55页，编辑于2022年，星期五 屈服极限屈服极限小，材料小，材料容易屈服，成形后回弹小，容易屈服，成形后回弹小，贴模性和定形性较好。如在贴模性和定形性较好。如在弯曲工序中，若材料的弯曲工序中，若材料的s s低，则低，则s sE E小，卸载时小，卸载时的回弹变形也小，这有利的回弹变形也小，这有利于提高弯曲件的精度。于提高弯曲件的精度。三、板料的基本性能与冲压成形性能的关系2.2.屈服极限屈服极限s s图2-18 单向拉伸试验曲线第41页，共55页，编辑于2022年，星期五 屈强比屈强比s s/b b对板料冲压成形性能影响较大。对板料冲压成形性能影响较大。s s/b b小，即材料易进入塑性变形（需要较小的小，即材料易进入塑性变形（需要较小的力），而又不容易产生破裂（需要较大的力），力），而又不容易产生破裂（需要较大的力），这对所有冲压成形都是有利的。这对所有冲压成形都是有利的。三、板料的基本性能与冲压成形性能的关系3.3.屈强比屈强比s s/b b第42页，共55页，编辑于2022年，星期五 硬化指数硬化指数n n表示材料在冷塑性变形中材料硬化的程表示材料在冷塑性变形中材料硬化的程度。度。n n值大的材料，硬化效应就大值大的材料，硬化效应就大，这意味着在变形过程，这意味着在变形过程中材料局部变形程度的增加会使该处变形抗力较快增大，中材料局部变形程度的增加会使该处变形抗力较快增大，这样就可以补偿该处因截面积减小而引起的承载能力的这样就可以补偿该处因截面积减小而引起的承载能力的减弱，制止了局部集中变形的进一步发展，致使变形区减弱，制止了局部集中变形的进一步发展，致使变形区扩展，从而使应变分布趋于均匀化。也就是提高了板料扩展，从而使应变分布趋于均匀化。也就是提高了板料的局部抗失稳能力和板料成形时的总体成形极限。的局部抗失稳能力和板料成形时的总体成形极限。三、板料的基本性能与冲压成形性能的关系4.4.应变硬化指数应变硬化指数ns s/b b较小，则较小，则n n值较大。值较大。第43页，共55页，编辑于2022年，星期五三、板料的基本性能与冲压成形性能的关系5.5.塑性应变比塑性应变比 塑性应变比是指板料试样单向拉伸时，宽向应变塑性应变比是指板料试样单向拉伸时，宽向应变b b与厚向应变与厚向应变t t之比（又称板厚方向性系数），即之比（又称板厚方向性系数），即式中式中b b0 0、b b、t t0 0与与t t分别为变形前后试样的宽度与厚度。分别为变形前后试样的宽度与厚度。t tb blnln0bb0ttr r值越大，拉深成形性能越好。值越大，拉深成形性能越好。板厚方向性系数的平均值板厚方向性系数的平均值：式中式中r r0 0、r r9090、r r4545分别为板材的纵向、横向及分别为板材的纵向、横向及4545方向的板厚方向性方向的板厚方向性系数。系数。第44页，共55页，编辑于2022年，星期五三、板料的基本性能与冲压成形性能的关系6.6.板平面方向性系数板平面方向性系数(凸耳参数凸耳参数)rr 板料经轧制后其力学、物理性能在板平面内出现各向异板料经轧制后其力学、物理性能在板平面内出现各向异性，称为板平面方向性。在表示板材力学性能的各项指标中，性，称为板平面方向性。在表示板材力学性能的各项指标中，板厚方向性系数对冲压性能的影响比较明显，故板平面方向板厚方向性系数对冲压性能的影响比较明显，故板平面方向性的大小一般用板厚方向性系数性的大小一般用板厚方向性系数r r在几个方向上的平均差值在几个方向上的平均差值rr来衡量，规定为来衡量，规定为r2 2r r0 0+r+r9090-2r-2r4545 rr越大，表示板平面内各向异性越大，拉深时越大，表示板平面内各向异性越大，拉深时产生产生凸耳现象越严重凸耳现象越严重。第45页，共55页，编辑于2022年，星期五 应变速率敏感系数应变速率敏感系数m m是材料在单向拉伸过程中变是材料在单向拉伸过程中变形抗力的增长率和应变速率的比值。如果形抗力的增长率和应变速率的比值。如果m m值大，则值大，则板料变形抗力的增长率高，局部应变容易向周围转移扩散，板料变形抗力的增长率高，局部应变容易向周围转移扩散，有利于抑制成形时的颈缩或破裂。常温下普通低碳钢的有利于抑制成形时的颈缩或破裂。常温下普通低碳钢的m m值很小，对冲压成形性能影响不十分明显，但值很小，对冲压成形性能影响不十分明显，但m m值对某值对某些合金板料和高强钢板的冲压成形性能影响较大。些合金板料和高强钢板的冲压成形性能影响较大。三、板料的基本性能与冲压成形性能的关系7.7.应变速率敏感系数应变速率敏感系数m第46页，共55页，编辑于2022年，星期五三、板料的基本性能与冲压成形性能的关系板料单向拉伸性能与冲压成形性能的关系板料单向拉伸性能与冲压成形性能的关系第47页，共55页，编辑于2022年，星期五四、成形极限图及其应用1.1.成形极限图的概念和试验方法成形极限图的概念和试验方法 成形极限图（成形极限图（Forming Limit DiagramsForming Limit Diagrams，缩写为，缩写为FLDFLD）或成形极限曲线（）或成形极限曲线（Forming Limit CurvesForming Limit Curves，缩写为，缩写为FLCFLC）着眼于复杂零件的每一变形局部，它是板料在不着眼于复杂零件的每一变形局部，它是板料在不同应变路径（即不同的应变比同应变路径（即不同的应变比）下的局部失稳极限应）下的局部失稳极限应变变1 1和和2 2构成的条带形区域或曲线，如图所示，构成的条带形区域或曲线，如图所示，FLDFLD全面、全面、直观地反映了不同应变状态下板料的成形性能，是对板料成直观地反映了不同应变状态下板料的成形性能，是对板料成形性能的一种定量描述，它是形性能的一种定量描述，它是定性和定量研究板料的局部定性和定量研究板料的局部成形性能的有效手段成形性能的有效手段。第48页，共55页，编辑于2022年，星期五四、成形极限图及其应用1.1.成形极限图的概念和试验方法成形极限图的概念和试验方法图2-19 成形极限图第49页，共55页，编辑于2022年，星期五 实际应用的成形极限实际应用的成形极限图（图图（图2-202-20）通常采用刚）通常采用刚性半球头凸模胀形实验的方性半球头凸模胀形实验的方法来制作，参见法来制作，参见GBGBT T1825.81995“1825.81995“金属薄板金属薄板成形性能与试验方法成形性能与试验方法 成成形极限图试验形极限图试验”。四、成形极限图及其应用1.1.成形极限图的概念和试验方法成形极限图的概念和试验方法图2-20 理论成形极限图第50页，共55页，编辑于2022年，星期五 FLDFLD的应用是采用等量比的应用是采用等量比较的方法进行的。在被分析对较的方法进行的。在被分析对象的零件板坯上复制上述网格，象的零件板坯上复制上述网格，用待分析的工艺方法对板坯进用待分析的工艺方法对板坯进行成形，测量并计算成形零件行成形，测量并计算成形零件中需分析的若干点的应变值，中需分析的若干点的应变值，将它们标注在相应的成形极限将它们标注在相应的成形极限图上，便可直观地得到所分析图上，便可直观地得到所分析点的变形情况优劣的结论。点的变形情况优劣的结论。四、成形极限图及其应用2 2.成形极限图的应用成形极限图的应用图2-22 用成形极限图 进行分析的方法第51页，共55页，编辑于2022年，星期五五、冷冲压材料及其在图样上表示方法1.1.冲压加工常用的板料种类冲压加工常用的板料种类冲压加工常用的板料种类冲压加工常用的板料种类金属材料铁金属薄钢板碳素结构钢、优质碳素钢、低合金高强度钢等不锈钢板铬钢、铬镍基钢非铁金属铝及其合金板纯铝、防锈铝、硬铝铜及其合金板钛及其合金板纯铜、黄铜、青铜钛合金非金属材料纸板、布、皮革、胶木板、橡胶板、塑料板、纤维板、云母板、复合板等冲压用新材料高强度钢板、表面处理钢板、叠层复合板第52页，共55页，编辑于2022年，星期五 冲压用原材料大部分以板料、带料的形式供货，其冲压用原材料大部分以板料、带料的形式供货，其规格包含尺寸规格与性能规格两方面的内容。尺寸规格指规格包含尺寸规格与性能规格两方面的内容。尺寸规格指长度、宽度、厚度及极限偏差，国标对不同种类的板料和长度、宽度、厚度及极限偏差，国标对不同种类的板料和带料的长度、宽度、厚度都规定了统一的标准系列，选用带料的长度、宽度、厚度都规定了统一的标准系列，选用时可参照有关标准。时可参照有关标准。板料的性能规格是指对其表面质量和某些成形性能指板料的性能规格是指对其表面质量和某些成形性能指示进行的分级规定。示进行的分级规定。五、冷冲压材料及其在图样上表示方法2 2.常用板料的规格常用板料的规格第53页，共55页，编辑于2022年，星期五五、冷冲压材料及其在图样上表示方法1)GB/T 708-19881)GB/T 708-1988规定了冷轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量规定了冷轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差，其中将钢板厚度精度分为及允许偏差，其中将钢板厚度精度分为AA高级精度、高级精度、BB较高较高精度、精度、CC普通精度三级。普通精度三级。2 2）GB/T13237-1991GB/T13237-1991规定厚度规定厚度4mm4mm以下的优质碳素结构钢冷轧以下的优质碳素结构钢冷轧薄钢板和钢带，其表面质量分为薄钢板和钢带，其表面质量分为高级的精整表面、高级的精整表面、较高级的精整表面、较高级的精整表面、普通的精整表面三级。普通的精整表面三级。3 3）GB/T5213-2001GB/T5213-2001深冲压用冷轧薄钢板和钢带标准，规定冲压深冲压用冷轧薄钢板和钢带标准，规定冲压性能分为性能分为ZZ最深拉深级、最深拉深级、SS深拉深级、深拉深级、PP普通拉深级三级。普通拉深级三级。4 4）规定铝镇静钢）规定铝镇静钢08Al08Al按拉深质量分为按拉深质量分为ZFZF拉深最复杂零件、拉深最复杂零件、HFHF拉深很复杂零件、拉深很复杂零件、FF拉深复杂零件三级。拉深复杂零件三级。2 2.常用板料的规格常用板料的规格第54页，共55页，编辑于2022年，星期五五、冷冲压材料及其在图样上表示方法3 3.板料在图样上的表示板料在图样上的表示 在冲压工艺资料和图样上，对材料的表示方法有特殊在冲压工艺资料和图样上，对材料的表示方法有特殊的规定。现以优质碳素结构钢冷轧薄钢板标记为例。的规定。现以优质碳素结构钢冷轧薄钢板标记为例。例例:08:08钢，尺寸钢，尺寸1.0mm1000mm1500mm1.0mm1000mm1500mm，较高精度，较高精度，较高级的精整表面，深拉深级的冷轧钢板表示为较高级的精整表面，深拉深级的冷轧钢板表示为1.010001500GB7088808GB1323791钢板钢板第55页，共55页，编辑于2022年，星期五