第2章冲压成形的特点与基本规律汇编.pptVIP

金属塑性变形的微观机理 2.2.1 一点的应力应变状态 一点的应力状态 一点的应变状态 冲压变形的应力应变特点 2.2.1 一点的应力状态 一点的应力状态 ——过一点有无数的截面，这一点的各个截面上应力情况的集合，称为这点的应力状态 应力的维数 三向应力状态 ——三个主应力都不为零的应力状态。 二向应力状态 ——一个主应力为零的应力状态。 单向应力状态 ——一个主应力不为零的应力状态。 一维应变与位移的关系 应变与位移的关系—几何方程 单元体上的应力张量 剪应力互等定理 过一点的两个正交面上，如果有与相交边垂直的剪应力分量，则两个面上的这两个剪应力分量一定等值、方向相对或相离。 三、冲压成形的应力应变特点 1.屈雷斯加(H·Tresca)屈服准则 屈雷斯加于1864年提出 ——当材料中的最大剪应力达到某一定值时，材料即行屈服。因此，该准则又称为最大剪应力屈服准则。 表达式： 几何表示：正六棱柱面 平面应力时的屈服轨迹 2. 密席斯(Von Mises)屈服准则 密席斯于1913年提出了另一屈服准则： ——当材料中的等效应力达到某一定值时，材料就开始屈服。由单向拉伸试验可确定该值，该值为材料的屈服点σs。 表达式 几何表示：圆柱形 两种屈服准则的比较 2.2.4 硬化与硬化曲线 硬化的概念——材料的强度指标随变形程度的增加而增加，塑性随之降低。 硬化曲线 实际应力曲线与假象应力曲线 几种常用冲压板料的硬化曲线 硬化指数 表明材料冷变形硬化的重要参数。 图1.2.6实际应力曲线与假象应力曲线 图1.2.7 硬化曲线 二、冲压变形趋向性的主要内容 弱区先变形 变形区与其相邻区相互影响 变形区尺寸与加工硬化影响 三、冲压变形趋向性的控制措施 合理确定毛坯各部分的相对尺寸 改变模具工作部分的几何形状和尺寸 改变毛坯和模具之间的摩擦阻力 降低变形区的变形抗力或提高传力区的强度 首次拉深 再次拉深 2 变形区与相邻区相互影响 冲压毛坯变形区产生与外力方向一致的内应力，并产生相应的变形与位移。 诱发应力越大、屈服极限越低的相邻区将可能转变成弱区，首先发生塑性变形。 变形区的变形与位移受到相邻区域的影响或牵制，从而在邻近区域产生诱发应力。 相邻区形状与尺寸不同→诱发应力大小、相邻区变形方式不同（屈服极限）→变形趋向性不同。 2 变形区与相邻区相互影响 曲面翻边时的诱发应力 底面起皱变形 毛坯两侧直壁受拉应力，在两侧翼曲面部位上产生诱发拉应力，在底面上产生诱发压应力。 变形缺陷： ——在底面上产生压应力作用下的失稳起皱； ——在两侧翼面上产生因拉应力过度的开裂。 3 变形区尺寸与加工硬化影响 板料是连续的，且厚度和性能均匀一致，变形性质相同时，由于加工硬化现象，使得变形区内应变分布也趋于均匀。 并且板料材料的加工硬化性能越强，变形区内应变的分布更趋均匀。 弱区先变形以及加工硬化 ——使得变形区应变分布均匀，可提高板料的冲压成形性能。 1 合理确定毛坯各部分的相对尺寸 外径D0、内孔 d0及凸模直径dp环形毛坯具有的三种变形趋向性： 拉深 翻边 胀形 外径D0、内孔 d0都比较小，且D0/dp1.5～2，d0/dp 0.15，宽度为D0－dp的外环部分成为弱区，为外径收缩的拉深变形。 外径D0、内孔 d0都比较大，且D0/dp2.5，d0/dp 0.2~0.3，宽度为dp－d0的内环部分成为弱区，得到外径不变，内孔扩大的翻边变形。 外径D0比较大、内孔 d0比较小或为零，且D0/dp2.5，d0/dp 0.15，中间部分材料为弱区，得到外径不变，中间部分变薄的胀形变形。 弱区 弱区 弱区 2 改变模具工作部分的几何形状和尺寸 凸模圆角半径↑、凹模圆角半径↓→翻边阻力↓、拉深阻力↑→有利于翻边变形。 凸模圆角半径↓、凹模圆角半径↑ →拉深变形阻尼↓、翻边阻力↑→有利于拉深变形。 生产中常采用修磨圆角的方法来控制毛坯的变形趋向性。 3 改变毛坯和模具之间的摩擦阻力 增大压边力Q，使毛坯与压边圈和凹模表面间的摩擦力增大，将有利于实现翻边或胀形而不利于拉深变形。 减小压边力Q，在毛坯和凹模之间加润滑油，可以减小毛坯与压边圈和凹模表面间的摩擦阻力，有利于拉深变形。 4 降低变形区的变形抗力或提高传力区的强度 采用局部加热或局部深冷的方法，可以降低变形区的变形抗力或提高传力区的强度，两者都能达到控制变形趋向的目的，可以使一次成形时的成形极限增大。 如在拉深或缩口时对变形区局部加热，在不锈钢毛坯拉深时对传力区局部深冷，都能增大一次成形的成形极限。 热运动加剧，临界分切应力降低；热振动加剧，原子不稳定，容易从一个平衡位置到另一平衡位置 环形毛坯的变形趋向 F—冲压力 Q—压边力 Rp—凸模圆