板料成形性能与成形极限.ppt

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1、第第7章章 板料成形性能与成形极限板料成形性能与成形极限 板料成形性能是指板料对各种成形工艺的板料成形性能是指板料对各种成形工艺的适应能力。适应能力。板料成形性能主要包括成形性能、贴模性板料成形性能主要包括成形性能、贴模性能和定形性能。其总体构成所谓综合成形性能，能和定形性能。其总体构成所谓综合成形性能，也叫做广义成形性能。其中成形性能（抗破裂也叫做广义成形性能。其中成形性能（抗破裂性能）可视为狭义的冲压成形性能，它是目前性能）可视为狭义的冲压成形性能，它是目前生产中作为评定板料冲压成形性能的主要指标。生产中作为评定板料冲压成形性能的主要指标。贴模性能是指板料在冲压成形中取得模具贴模性能是指板

2、料在冲压成形中取得模具形状的能力。制件出现折皱、翘曲、塌陷和鼓形状的能力。制件出现折皱、翘曲、塌陷和鼓起等几何面缺陷均会使贴模性能降低。定形性起等几何面缺陷均会使贴模性能降低。定形性能是指制件脱模后保持其在模内既得形状的能能是指制件脱模后保持其在模内既得形状的能力，故亦称冻结性能。制件出现尺寸误差与形力，故亦称冻结性能。制件出现尺寸误差与形状误差使定形性降低，回弹是影响板料定形性状误差使定形性降低，回弹是影响板料定形性的最主要因素。的最主要因素。具体来说，板料冲压成形性能又可分为弯具体来说，板料冲压成形性能又可分为弯曲成形性能、拉深成形性能、胀形成形性能、曲成形性能、拉深成形性能、胀形成形性能

3、、扩孔成形性能和复合成形性能扩孔成形性能和复合成形性能等。板料发生失稳之前可以达到的最大变形板料发生失稳之前可以达到的最大变形程度叫做成形极限。板料在冲压过程中可能程度叫做成形极限。板料在冲压过程中可能出现两种失稳现象，一种是拉伸失稳，表现出现两种失稳现象，一种是拉伸失稳，表现为板料在拉应力作用下局部产生缩颈和破裂；为板料在拉应力作用下局部产生缩颈和破裂；另一种是压缩失稳，表现为板料在压应力作另一种是压缩失稳，表现为板料在压应力作用下起皱。用下起皱。弯曲、拉深、胀形和翻边各节中提到的弯曲、拉深、胀形和翻边各节中提到的工艺参数，最小相对弯曲半径工艺参数，最小相对弯曲半径r r minmin t

4、t、极限拉、极限拉深系数深系数mmminmin、最大胀形深度、最大胀形深度h hmaxmax和极限翻边系和极限翻边系数数K Kf fminmin等反映板料拉伸失稳前总体尺寸可以达等反映板料拉伸失稳前总体尺寸可以达到的最大变形程度，称为总体成形极限；而到的最大变形程度，称为总体成形极限；而在本章介绍的成形极限图，则是反映板料失在本章介绍的成形极限图，则是反映板料失稳前局部尺寸可达到的最大变形程度，称为稳前局部尺寸可达到的最大变形程度，称为局部成形极限。一般而言，板料的成形性能局部成形极限。一般而言，板料的成形性能越好，成形极限也就越高。越好，成形极限也就越高。7.1 7.1 板料成形性能的试验方

5、法与指标板料成形性能的试验方法与指标(1)(1)间接（力学性能）试验间接（力学性能）试验 间接反映板料成形性能的试验。主要有间接反映板料成形性能的试验。主要有:拉拉伸试验、剪切试验、扭转试验、硬度试验、伸试验、剪切试验、扭转试验、硬度试验、金相试验等，也称基本性能试验。金相试验等，也称基本性能试验。1 1）材料的力学性能及其主要参数）材料的力学性能及其主要参数 通过拉伸通过拉伸试验，可得到如下与板料成形性能有关的力试验，可得到如下与板料成形性能有关的力学性能指标：屈服点学性能指标：屈服点s s 、抗拉强度、抗拉强度b b 、屈、屈强比强比s s/b b 、加工硬化指数、加工硬化指数 n n、伸

6、长率、伸长率 、塑性应变比塑性应变比 等，其中：等，其中：=b b/t t =lnln（b b0 0/b b）/lnln（t t0 0/t t）2 2）材料力学性能与板料成形性能的关系）材料力学性能与板料成形性能的关系a.a.屈强比屈强比 s s/b b 越小，板料拉深性能越好。越小，板料拉深性能越好。b.b.塑性应变比塑性应变比 值越大，板料拉深性能好。值越大，板料拉深性能好。c.c.伸长率伸长率 越大，板料的弯曲与内孔翻边性能越大，板料的弯曲与内孔翻边性能越好。越好。d.d.加工硬化指数加工硬化指数 n n值越大，胀形性能越好。值越大，胀形性能越好。3 3）用间接试验反映材料成形性能存在的

7、缺陷）用间接试验反映材料成形性能存在的缺陷 间接（力学性能）试验方法简单成熟，标准化间接（力学性能）试验方法简单成熟，标准化程度高。但是，由于试验是在单向应力状态下程度高。但是，由于试验是在单向应力状态下进行的，故其不能反映应力状态对板料成形性进行的，故其不能反映应力状态对板料成形性能的影响，也不能定量反映板料对不同成形工能的影响，也不能定量反映板料对不同成形工序的成形性能。序的成形性能。（2 2）直接（模拟）试验）直接（模拟）试验 针对特定工艺的试验。有：胀形（杯突）试针对特定工艺的试验。有：胀形（杯突）试验、拉深与拉深载荷试验、扩孔试验、弯曲试验、拉深与拉深载荷试验、扩孔试验、弯曲试验、锥

8、杯试验、凸耳试验等。验、锥杯试验、凸耳试验等。1)1)拉深与拉深载荷试验拉深与拉深载荷试验a.a.拉深试验拉深试验 如图如图7-1,7-1,将圆片试样压置于凹模与将圆片试样压置于凹模与压边圈之间，通过凸模对其进行拉深成形。需压边圈之间，通过凸模对其进行拉深成形。需要采用不同直径的试样，并按照逐级增大直径要采用不同直径的试样，并按照逐级增大直径的操作程序进行拉深试验，以测定拉深杯体底的操作程序进行拉深试验，以测定拉深杯体底部圆角附近的壁部不产生破裂时允许使用的最部圆角附近的壁部不产生破裂时允许使用的最大试样直径大试样直径(D(D0 0)maxmax ，试验结束后用，试验结束后用(D(D0 0)m

9、axmax计算计算极限拉深比极限拉深比LDRLDR。图图7-1 拉深试验方法拉深试验方法b.b.拉深载荷试验拉深载荷试验 对圆片状试样进行拉深对圆片状试样进行拉深时，试样直径时，试样直径D D0 0与最大拉深力与最大拉深力F Fpmaxpmax,以及以及与拉破试样的极限拉深力与拉破试样的极限拉深力F Fpfpf之间均具有近之间均具有近似线性关系，利用这种关系，对多种不同似线性关系，利用这种关系，对多种不同直径的试样进行试验测定直径的试样进行试验测定F Fpmaxpmax和和F Fpfpf以后，以后，可以求出杯体底部圆角附近壁部不产生破可以求出杯体底部圆角附近壁部不产生破裂时允许使用的最大试样直

10、径和相应的载裂时允许使用的最大试样直径和相应的载荷极限拉深比。荷极限拉深比。图图72 拉深载荷试验图拉深载荷试验图2 2）扩孔试验）扩孔试验 如图如图7-3,7-3,试验时，将中心带有预制试验时，将中心带有预制圆孔试样置于凹模与压边圈之间压紧，通过凸圆孔试样置于凹模与压边圈之间压紧，通过凸模将其下部试样压入凹模，使预制圆孔直径不模将其下部试样压入凹模，使预制圆孔直径不断扩大，直至孔缘局部发生开裂停止凸模运动。断扩大，直至孔缘局部发生开裂停止凸模运动。测量试样孔径的最大值和最小值，用它们计算测量试样孔径的最大值和最小值，用它们计算扩孔率扩孔率作为金属板料的扩孔性能指标。作为金属板料的扩孔性能指标

11、。图图7-3 扩孔试验扩孔试验3 3）弯曲试验）弯曲试验 如图如图7-4,7-4,采用一系列具有不同底采用一系列具有不同底部弧面半径的凸模，将试样按照规定的弯曲角部弧面半径的凸模，将试样按照规定的弯曲角成形后，采用肉眼使用成形后，采用肉眼使用5 5倍放大镜观察，检查倍放大镜观察，检查其变形区外侧表面，观察到裂纹或显著凹陷后，其变形区外侧表面，观察到裂纹或显著凹陷后，在实际弯曲半径上增加安全裕度作为试样的最在实际弯曲半径上增加安全裕度作为试样的最小弯曲半径，以该表面不产生裂纹或显著凹陷小弯曲半径，以该表面不产生裂纹或显著凹陷时的最小相对弯曲半径时的最小相对弯曲半径r rmin min/t t作为

12、金属薄板的作为金属薄板的弯曲性能指标。弯曲性能指标。图图7-4 弯曲试验弯曲试验 4)4)锥杯试验锥杯试验 如图如图7-5,7-5,圆片试样放在锥形圆片试样放在锥形凹模孔内，通过钢球对试样进行复合成形，凹模孔内，通过钢球对试样进行复合成形，即锥杯成形，发生破裂时停机即锥杯成形，发生破裂时停机,测量锥杯口测量锥杯口部最大外径部最大外径D Dmaxmax和最小外径和最小外径D Dminmin，用它们，用它们计算锥杯值计算锥杯值CCVCCV作为金属薄板的作为金属薄板的“拉深拉深+胀形胀形”复合成形性能指标。复合成形性能指标。图图7-5 锥杯试验锥杯试验5)5)用模拟试验反映材料成形性能存在的缺陷用模

13、拟试验反映材料成形性能存在的缺陷 直接或模拟试验能反映板料对某特定工艺的直接或模拟试验能反映板料对某特定工艺的成形性能。但是成形性能。但是,它不具有一般性它不具有一般性 。此外。此外,它只它只能反映材料宏观平均性能能反映材料宏观平均性能,不能反映材料的局不能反映材料的局部性能。部性能。(3)(3)板料成形极限图及其应用板料成形极限图及其应用 成形极限图（成形极限图（FLDFLD）或成形极限线（）或成形极限线（FLCFLC）是评定金）是评定金属板料局部成形能力重要工具，在分析冲压成形的破属板料局部成形能力重要工具，在分析冲压成形的破裂问题时经常使用。裂问题时经常使用。1)FLD1)FLD的涵义的

14、涵义 冲压成形时，金属板料上缩颈或破裂区冲压成形时，金属板料上缩颈或破裂区表面应变量称为表面极限应变量。如图表面应变量称为表面极限应变量。如图7-6,7-6,二维应变坐二维应变坐标系中，用不同应变路径下表面极限应变量连成曲线标系中，用不同应变路径下表面极限应变量连成曲线或勾画出条带形区域称为成形极限曲线或勾画出条带形区域称为成形极限曲线(Forming Limit(Forming Limit CurveCurve，缩写，缩写FLC)FLC)，极限应变量与极限曲线共同构成成，极限应变量与极限曲线共同构成成形极限图形极限图(Forming Limit Diagram(Forming Limit D

15、iagram，缩写，缩写FLD)FLD)。图图7-6 成形极限图（成形极限图（FLD）2)2)成形极限图（成形极限图（FLDFLD）试验）试验 将一侧表面制有网将一侧表面制有网格的试样置于凹模与压边圈之间，压紧拉深筋格的试样置于凹模与压边圈之间，压紧拉深筋以外的材料，试样中部在外力作用下产生变形以外的材料，试样中部在外力作用下产生变形（见图（见图7-77-7），其表面上的网格圆发生变形，当），其表面上的网格圆发生变形，当某个局部产生缩颈或破裂时，停止试验，测量某个局部产生缩颈或破裂时，停止试验，测量缩颈区或破裂区附近的网格圆长轴和短轴尺寸，缩颈区或破裂区附近的网格圆长轴和短轴尺寸，计算板料允许

16、的局部表面极限主应变量（计算板料允许的局部表面极限主应变量（e e1 1、e e2 2）或（）或（1 1、2 2）。）。图图7-7 试验简图试验简图 下述两种方法可获得不同应变路径下表面下述两种方法可获得不同应变路径下表面极限主应变。极限主应变。a.a.改变试样与凸模接触面间润滑条件改变试样与凸模接触面间润滑条件 测定测定FLD右半部分（双拉变形区，即右半部分（双拉变形区，即e e1 10 0、e e2 200或或1 10 0、2 200）。）。b.b.采用不同宽度的试样采用不同宽度的试样 用来测定成形极限图用来测定成形极限图的左半部分（拉的左半部分（拉-压变形区，即压变形区，即e e1 10

17、 0、e e2 200或或1 10 0、2 200）。）。网格变形后形状如图网格变形后形状如图7-87-8所示，长轴为所示，长轴为d d1 1、短轴为短轴为d d2 2,将将d d1 1和和d d2 2近似视为试样平面内一点上近似视为试样平面内一点上的两个主应变方向。的两个主应变方向。图图7-8 网格圆畸变网格圆畸变根据测量结果，计算试样表面极限应变。根据测量结果，计算试样表面极限应变。如图如图7-9,7-9,以表面应变以表面应变e e2 2(或或2 2)为横坐标、表为横坐标、表面应变面应变e e1 1（或（或1 1）为纵坐标，建立表面应变坐）为纵坐标，建立表面应变坐标系。在标系。在e e1

18、1-e e2 2坐标系中，习惯将坐标系中，习惯将e e1 1和和e e2 2分度比分度比例为例为1 1：2 2，而在，而在1 1-2 2坐标系中两者分度一般坐标系中两者分度一般相同。将试验测定表面极限应变量（相同。将试验测定表面极限应变量（e e1 1、e e2 2）或（或（1 1、2 2）标绘在表面应变坐标系中。）标绘在表面应变坐标系中。根据表面极限应变量在坐标系中的分布特根据表面极限应变量在坐标系中的分布特征，将它们连成适当的曲线（图征，将它们连成适当的曲线（图7-9a7-9a）或构成）或构成条带形区域（图条带形区域（图7-9b7-9b），即为成形极限曲线），即为成形极限曲线（FLCFLC

19、）。）。图图7-9 成形极限图（成形极限图（FLD）标绘）标绘 注：注：表面极限应变量表面极限应变量 3)3)成形极限图的应用成形极限图的应用 根据成形极限图，将板料根据成形极限图，将板料划分为三个区域：安全区、破裂区和临界区。划分为三个区域：安全区、破裂区和临界区。不同工艺，不同工艺参数都会导致板料表面应不同工艺，不同工艺参数都会导致板料表面应变量的不同，从而可以根据该工艺所处成形极变量的不同，从而可以根据该工艺所处成形极限图的位置，确定板材在冲压成形过程中抵抗限图的位置，确定板材在冲压成形过程中抵抗局部缩颈或破裂的能力。具体而言局部缩颈或破裂的能力。具体而言,成形极限图成形极限图有如下用途

20、有如下用途:a.a.分析危险点的位置分析危险点的位置(见图见图7-107-10和图和图7-11)7-11)b.b.分析破裂产生的原因分析破裂产生的原因,指导工艺或模具的改指导工艺或模具的改进进c.c.进行冲压进行冲压(结构结构)件的极限设计件的极限设计d.d.保证大批量生产的稳定性保证大批量生产的稳定性e.e.板料成形计算机模拟的判据板料成形计算机模拟的判据(见图见图7-127-12和图和图7-13)7-13)a）应变状态图）应变状态图 b）板厚应变分布）板厚应变分布图图7-10 筒形件拉深件的应变状态图筒形件拉深件的应变状态图a）应变分布）应变分布 b）应变状态图）应变状态图图图7-11 胀

21、形件的应变状态图胀形件的应变状态图图图7-12 轿车翼子板成形轿车翼子板成形 过程数值模拟过程数值模拟图图7-13 散热器片成形散热器片成形过程数值模拟过程数值模拟7.2 7.2 现代冲压成形的分类理论现代冲压成形的分类理论 冲压成形时，在应力状态满足屈服准则的冲压成形时，在应力状态满足屈服准则的区域将产生塑性变形，称为塑性变形区（区域将产生塑性变形，称为塑性变形区（A A区）区）。不同工序，随着外力作用方式和毛坯及模具。不同工序，随着外力作用方式和毛坯及模具的形状、尺寸的不同，变形区所处的部位也不的形状、尺寸的不同，变形区所处的部位也不相同。应力状态不满足屈服准则的区域，不会相同。应力状态不

22、满足屈服准则的区域，不会产生塑性变形，称为非变形区。根据变形情况，产生塑性变形，称为非变形区。根据变形情况，非变形区又可进一步分为已变形区非变形区又可进一步分为已变形区(B)(B)、待变形、待变形区区(C)(C)和不变形区和不变形区(D)(D)。有时已变形区和不变形。有时已变形区和不变形区还起传力的作用，可称其为传力区区还起传力的作用，可称其为传力区(B(B、C)C)。图图7-147-14所示为拉深、翻边、缩口、扩口和弯曲所示为拉深、翻边、缩口、扩口和弯曲变形过程中毛坯各区的分布。变形过程中毛坯各区的分布。(1)冲压成形时毛坯的区域划分冲压成形时毛坯的区域划分 a)拉深拉深 b)内缘翻边内缘翻

23、边 c)缩口缩口 d)扩口扩口 e)弯曲弯曲图图7-14 冲压成形时毛坯各区划分举例冲压成形时毛坯各区划分举例(2)(2)冲压成形的力学分类冲压成形的力学分类 变形区的主应力状态图和主应变状态图不仅变形区的主应力状态图和主应变状态图不仅从力学方面决定了冲压工序的性质，而且与成从力学方面决定了冲压工序的性质，而且与成形极限、成形质量以及所需的变形力与变形功形极限、成形质量以及所需的变形力与变形功有密切的关系。它是制定成形工艺、设计模具有密切的关系。它是制定成形工艺、设计模具和确定极限参数的主要依据。研究冲压成形过和确定极限参数的主要依据。研究冲压成形过程，必须全面、清晰地了解整个变形区内的应程，

24、必须全面、清晰地了解整个变形区内的应力应变状态特征以及在应力、应变场中连续变力应变状态特征以及在应力、应变场中连续变化的规律。这样才能从本质上揭示各成形方式化的规律。这样才能从本质上揭示各成形方式之间的力学特点，并根据这些特点对各种成形之间的力学特点，并根据这些特点对各种成形方法分类。方法分类。图图7-15 平面应力状态屈服轨迹上的应力分类图平面应力状态屈服轨迹上的应力分类图 根据变形区板料所受应力和应变状态，可分根据变形区板料所受应力和应变状态，可分为两大类：伸长类成形和压缩类成形。为两大类：伸长类成形和压缩类成形。当作用于变形区内平均应力当作用于变形区内平均应力mm 0,0,即拉应即拉应力

25、的绝对值最大时，在这个方向上的变形属伸力的绝对值最大时，在这个方向上的变形属伸长变形，称这种冲压成形为伸长类成形。长变形，称这种冲压成形为伸长类成形。当作用于变形区内平均应力当作用于变形区内平均应力mm 0,r r00和和r r00。在平面应。在平面应力状态屈服轨迹上的应力分区图（图力状态屈服轨迹上的应力分区图（图7-157-15）中处于中处于AOHAOH和和HOGHOG范围内，在应变分区图范围内，在应变分区图（图（图7-167-16）中处于）中处于AOCAOC和和AONAON范围内，与此范围内，与此相对应的工序是翻边和胀形等。相对应的工序是翻边和胀形等。2 2）变形区受双向压应力作用）变形区

26、受双向压应力作用 可有以下两种可有以下两种情况：情况：r r00和和r r000r r和和 r r00 。这两种情况在应力分区图中。这两种情况在应力分区图中处于处于GOFGOF和和AOBAOB范围，在应变分区图中处于范围，在应变分区图中处于MONMON和和CODCOD范围，相对应的工序有扩口等。范围，相对应的工序有扩口等。4 4）变形区受异号应力作用且压应力绝对值大）变形区受异号应力作用且压应力绝对值大于拉应力绝对值，分两种情况：于拉应力绝对值，分两种情况：00r r和和 r r00 。这两种情况在应力分布区图中处。这两种情况在应力分布区图中处于于EOFEOF和和BOCBOC范围，在应变分区图

27、中处于范围，在应变分区图中处于MOLMOL和和DOEDOE范围，相对应的工序有拉深等。范围，相对应的工序有拉深等。（3 3）冲压成形力学分类的意义及作用）冲压成形力学分类的意义及作用 从变形力学特点将成形工序进行科学的分从变形力学特点将成形工序进行科学的分类，研究其变形规律和本质差别，有利于找类，研究其变形规律和本质差别，有利于找出其共性问题和解决问题的途径和方法。提出其共性问题和解决问题的途径和方法。提高伸长类成形和压缩类成形方法的成形极限高伸长类成形和压缩类成形方法的成形极限的途径与方法是不一样的，以下分别加以讨的途径与方法是不一样的，以下分别加以讨论。论。1)1)提高伸长类成形极限的措施

28、提高伸长类成形极限的措施a a提高材料的塑性提高材料的塑性 成形前退火、多次成形成形前退火、多次成形的中间退火，都是为了消除材料硬化，提高的中间退火，都是为了消除材料硬化，提高材料塑性，从而提高极限变形程度。材料塑性，从而提高极限变形程度。b b减小变形不均匀的程度减小变形不均匀的程度 使变形趋向均匀，使变形趋向均匀，减小局部的集中变形，可以使总的变形程度减小局部的集中变形，可以使总的变形程度加大。例如，胀形时均匀而有效的润滑可使加大。例如，胀形时均匀而有效的润滑可使变形更均匀，有利于提高总的变形程度。另变形更均匀，有利于提高总的变形程度。另外，与硬化指数外，与硬化指数n n关系密切，原材料关

29、系密切，原材料n n值大，值大，能够防止产生过分集中的局部变形，使胀形、能够防止产生过分集中的局部变形，使胀形、翻边、扩口等的极限变形程度得到提高。翻边、扩口等的极限变形程度得到提高。c c消除局部硬化层或引起应力集中的因素消除局部硬化层或引起应力集中的因素 用整修或切屑方法去除冲裁断面的硬化层、粗用整修或切屑方法去除冲裁断面的硬化层、粗糙的断裂面及毛刺，或者将毛刺侧贴靠弯曲凸糙的断裂面及毛刺，或者将毛刺侧贴靠弯曲凸模、翻边凸模一边，可防止伸长类成形的开裂，模、翻边凸模一边，可防止伸长类成形的开裂，提高成形极限提高成形极限 2 2）提高压缩类成形极限的措施）提高压缩类成形极限的措施a a降低变

30、形区变形抗力、摩擦阻力和提高传降低变形区变形抗力、摩擦阻力和提高传力区承载能力力区承载能力 如减小压边力、加大凹模圆角如减小压边力、加大凹模圆角半径、改善润滑条件或采用降低变形区变形半径、改善润滑条件或采用降低变形区变形抗力的特种拉深方法：例如差温拉深、径向抗力的特种拉深方法：例如差温拉深、径向加压液压拉深等。加压液压拉深等。b b防止毛坯变形区的失稳起皱防止毛坯变形区的失稳起皱 如减小凹模如减小凹模圆角半径、适当增大压边力或采用合理的压边圆角半径、适当增大压边力或采用合理的压边间隙。对易产生内皱的拉深件（如锥形、球形间隙。对易产生内皱的拉深件（如锥形、球形或抛物线拉深件），可采用拉深筋、弧形

31、压边或抛物线拉深件），可采用拉深筋、弧形压边圈或反拉深等。圈或反拉深等。c c采用降低变形区变形抗力为主要目的的退采用降低变形区变形抗力为主要目的的退火软化处理火软化处理 如多次拉深时的中间退火等。如多次拉深时的中间退火等。伸长类成形与压缩类成形对比见表伸长类成形与压缩类成形对比见表7-17-1。表表7-1 伸长类成形与压缩类成形的对比伸长类成形与压缩类成形的对比项项 目目伸伸长类长类成形成形压缩类压缩类成形成形变变形区形区应应力、力、应变应变关关系系拉拉应应力力绝对值绝对值最大方向最大方向对应对应的的变变形一定是伸形一定是伸长变长变形形压应压应力力绝对值绝对值最大方向最大方向对应对应的的变变

32、形一定是形一定是压缩变压缩变形形变变形区料厚形区料厚变变化化减薄减薄增厚增厚 质质量量问题问题表表现现形式形式变变形区因受拉形区因受拉过过度而破裂度而破裂变变形区受形区受压严压严重而失重而失稳稳起起皱皱；传传力区拉破或受力区拉破或受压压失失稳皱稳皱褶褶成形极限影响因素成形极限影响因素主要受材料塑性（主要受材料塑性（、）限）限制，与制，与、n值值关系密切关系密切 受材料力学性能影响（受材料力学性能影响（s、s/b），毛坯相对厚度），毛坯相对厚度、模具、模具参数（参数（rp、rd）影响大）影响大提高成形极限方法提高成形极限方法提高板料塑性；使提高板料塑性；使变变形均匀；形均匀；一般少用多次成形方法

33、一般少用多次成形方法提高提高传传力区的承力区的承载载能力；提高能力；提高变变形区抗形区抗压缩压缩失失稳稳能力；常用能力；常用多次成形方法多次成形方法典型工序典型工序胀胀形、翻形、翻边边、扩扩口、弯曲口、弯曲（外（外层层）等）等拉深、拉深、缩缩口、弯曲（内口、弯曲（内层层）等）等（4 4）吉田分类图）吉田分类图 生产中将弯曲、拉深、胀形和翻边称为四生产中将弯曲、拉深、胀形和翻边称为四种最典型、最常用的板料成形工序。为了分种最典型、最常用的板料成形工序。为了分析、认识这些基本成形工序之间的关系，以析、认识这些基本成形工序之间的关系，以及板料几何尺寸与形状对成形工序性质的影及板料几何尺寸与形状对成形

34、工序性质的影响，日本吉田清太等人通过试验得到了图响，日本吉田清太等人通过试验得到了图7-7-1717所示的冲压成形分类图。所示的冲压成形分类图。图图7-17 冲压成形分类图冲压成形分类图 由图中可见，用圆柱形凸模冲压成形时，成形由图中可见，用圆柱形凸模冲压成形时，成形方式与几何参数方式与几何参数d dp pD D（拉深系数）和（拉深系数）和d d0 0d dp p（翻（翻边系数）有关。用边系数）有关。用d d0 0d dp p作横坐标，作横坐标，d dp pD D作纵坐作纵坐标，便可得到图标，便可得到图7-177-17中（中（I I）区所示的回转对称）区所示的回转对称形状成形时的冲压成形区域图

35、。根据参数形状成形时的冲压成形区域图。根据参数d d0 0d dp p和和d dp pD D的变化，该部分图形划分为：的变化，该部分图形划分为：-拉深成形区；拉深成形区；-胀形成形区；胀形成形区；-扩孔区；扩孔区；-圆孔翻边区；其中圆孔翻边区；其中 、和和共同组成伸共同组成伸长类翻边区。长类翻边区。除回转对称形状零件外，更多是非对称零件。冲除回转对称形状零件外，更多是非对称零件。冲压非对称零件时，变形最剧烈且最容易发生破裂部压非对称零件时，变形最剧烈且最容易发生破裂部位是侧壁转角处。把这些转角部位视为局部轴对称位是侧壁转角处。把这些转角部位视为局部轴对称区域，用该部位变形性质代表零件成形方式，

36、转角区域，用该部位变形性质代表零件成形方式，转角成为又一个影响成形方式几何参数。成为又一个影响成形方式几何参数。=0=0时，成时，成形方式转变为弯曲，可将四种典型成形方式用几何形方式转变为弯曲，可将四种典型成形方式用几何参数参数d d0 0d dp p、d dp pD D和和联系在一起如图联系在一起如图7-177-17所示。吉田所示。吉田图的提出，有助于分析、认识成形工序之间的关系，图的提出，有助于分析、认识成形工序之间的关系，研究几何条件对成形工艺的影响，也为划分成形性研究几何条件对成形工艺的影响，也为划分成形性能打下了基础。能打下了基础。(5)(5)冲压成形性能划分冲压成形性能划分 如前所

37、述，目前主要用抗破裂性能作为评定如前所述，目前主要用抗破裂性能作为评定板料成形性能的指标。根据成形方式不同，可板料成形性能的指标。根据成形方式不同，可对冲压成形性能作以下划分。对冲压成形性能作以下划分。图图7-177-17划分了四种成形，而其中的分界线实质划分了四种成形，而其中的分界线实质上就是不同成形方式下的成形极限。由于成形上就是不同成形方式下的成形极限。由于成形极限需要根据破裂形式确定，所以板料在不同极限需要根据破裂形式确定，所以板料在不同的冲压成形区域，具有不同的抗破裂性。成形的冲压成形区域，具有不同的抗破裂性。成形区域图同时划分了板料的成形性能。在四种成区域图同时划分了板料的成形性能

38、。在四种成形方式中，破裂有三种典型形式：形方式中，破裂有三种典型形式：破裂拉应力超过材料抗拉强度（即破裂拉应力超过材料抗拉强度（即拉拉 b b)引起的破裂。引起的破裂。破裂伸长率超过材料允许值（即破裂伸长率超过材料允许值（即)引起的破裂。引起的破裂。弯曲破裂外层材料伸长率超过材料允许值弯曲破裂外层材料伸长率超过材料允许值（即（即外外)引起的破裂。引起的破裂。表表7-27-2列出了四种典型冲压成形方式、变形列出了四种典型冲压成形方式、变形区的应变方式、破裂形式和冲压成形性能之间区的应变方式、破裂形式和冲压成形性能之间的对应关系。的对应关系。应变方式应变方式 破裂形式破裂形式伸长类伸长类压缩类压缩类弯曲弯曲破裂破裂胀形和胀形成形胀形和胀形成形性能性能拉深和拉深成拉深和拉深成形性能形性能破裂破裂扩孔（或伸长类扩孔（或伸长类翻边）和扩孔成翻边）和扩孔成形性能形性能弯曲破裂弯曲破裂弯曲和弯曲弯曲和弯曲成形性能成形性能表表7-2 应变方式、破裂形式和成形方法及成形性能的关系应变方式、破裂形式和成形方法及成形性能的关系