(1-3)冲压变形理论基础剖析.ppt

第三节 冲压变形理论基础 本节结束 复习上次课内容 如何选择冲压设备？ 第一章 冲压模具设计与制造基础 塑性：表示材料塑性变形能力。它是指固体材料在外力作用下发生永久变形而不破坏其完整性能力。 一、塑性变形的基本概念 塑性指标：衡量金属塑性高低的参数。常用塑性指标为延伸率δ和断面收缩率ψ。 第一章 冲压模具设计与制造基础 变形：弹性变形、塑性变形。 金属受外力作用产生塑性变形后不仅形状和尺寸发生变化，而且其内部的组织和性能也将发生变化。一般会产生加工硬化或应变刚现象： 二、塑性变形对金属组织和性能的影响 金属的机械性能，随着变形程度的增加，强度和硬度逐渐增加，而塑性和韧性逐渐降低； 晶粒会沿变形方向伸长排列形成纤维组织使材料产生各向异性； 由于变形不均匀，会在材料内部产生内应力，变形后作为残余应力保留在材料内部。 1．点的应力与应变状态 为了全面、完整地描述变形区内各点的受力和变形情况。 三、塑性力学基础 应力——正应力、剪应力 应力状态： 主应力状态： 类似有应变状态的概念。一般认为金属材料在塑性变形时体积不变， 因此主应变状态图只有三种。 通常是围绕该点取出一个微小（正）六面体（即所谓单元体），用该单元体上三个相互垂直面上的九个应力分量来表示。已知该九个应力分量，则过此点任意切面上的应力都可求得。 塑性变形可能出现九种主应力状态。 2．金属的屈服条件 三、塑性力学基础（续） 屈服——塑性状态，主要取决于两方面的因素： （1）在一定的变形条件（变形温度和变形速度）下材料的物理机械性质——转变的根据； （2）材料所处的应力状态——转变的条件。 单向应力状态： σ=σS 一般应力状态：σ1-σ3=βσS 式中 σ1、σ3 、σS——最大主应力、最小主应力和屈服应力； β——应力状态系数 ，一般近似取1.1。 3．金属塑性变形时的应力应变关系 三、塑性力学基础（续） 弹性变形阶段：应力与应变之间的关系是线性的、可逆的，与加载历史无关； 塑性变形阶段：应力与应变之间的关系则是非线性的、不可逆的，与加载历史有关。 全量理论： （1）应力分量与应变分量符号不一定一致，即拉应力不一定对应拉应变，压应力不一定对应压应变； （2）某方向应力为零其应变不一定为零； （3）在任何一种应力状态下，应力分量的大小与应变分量的大小次序是相对应的，即б1＞б2＞б3，则有ε1＞ε2＞ε3。 （4）若有两个应力分量相等，则对应的应变分量也相等，即若б1＝б2，则有ε1＝ε2。 几点讨论结论： 3．金属塑性变形时的应力应变关系（续） 三、塑性力学基础（续） 1．硬化规律 四、金属塑性变形的一些基本规律 加工硬化： 硬化曲线： σ=Aεn 塑性降低，变形抗力提高。能提高变形均匀性。 实际应力曲线或真实应力曲线。表示硬化规律。 这种变化规律可近似用指数曲线表示。 n—硬化指数，n越大，表示在冷变形过程中，材料的变形抗力随变形程度的增加而迅速的增大，同时材料的均匀变形能力增强。 2．卸载弹性恢复规律和反载软化现象 四、金属塑性变形的一些基本规律（续） 反载软化曲线 3．体积不变条件 四、金属塑性变形的一些基本规律（续） 金属材料在塑性变形时，体积变化很小，可以忽略不计。 一般认为金属材料在塑性变形时体积不变，可证明满足： ε1 +ε2 + ε3 = 0 4．最小阻力定律 四、金属塑性变形的一些基本规律（续） 在塑性变形中，破坏了金属的整体平衡而强制金属流动，当金属质点有向几个方向移动的可能时，它向阻力最小的方向移动。 在冲压加工中，板料在变形过程中总是沿着阻力最小的方向发展。这就是塑性变形中的最小阻力定律。 4．最小阻力定律（续） 控制变形的趋向性： 开流 和 限流 开流： 在需要金属流动的地方减少阻力，使其顺利流动。如加大圆角半径和间隙、减小摩擦等。 限流： 在不需要金属流动的地方增大阻力，限制金属流动。如减小圆角半径和间隙、增大摩擦等。 弱区先变形，变形区为弱区 板料各区的划分： 变形区，传力区， 不变形区，已变形区 4．最小阻力定律（续） 限制变形的趋向性措施： （1）材料本身的特性 冲压工序的性质 （2）板料的应力状态 工艺参数 模具结构参数（如凸模、凹模工作部分的圆角半径，摩擦和间隙等。 局部加热或深冷：降低变形区的变形抗力，提高传力区强度。 1．冲压成形性能 五、冲压材料及其冲压成形性能 材料的冲压成形性能： 材料的冲压性能好 成形极限高 成形质量好 便于冲压加工 材料对各种冲压加工方法的适应能力。冲压加工的依据。 伸长类变形： 当作用在坯料变形区的拉应力的绝对值最大时，在此方向上发