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2 冲压成形的特点与基本规律 2.1 冲压成形的特点 (1) 平面应力状态多大多数的冲压变形都可以近似作为平面应力状态处理。(2) 伸长类变形多以拉应力作用为主的伸长类冲压成形多于以压应力为主的压缩类成形。(3) 静水压力影响小板料冲压成形时，毛坯中的内应力数值接近或等于材料的屈服应力。(4) 模具的约束作用大多数情况下板料毛坯都存在一定自由度，常常只有一侧表面与模具接触。冲压技术的研究(1) 冲压成形理论研究模拟板料的塑性变形过程，实现优化设计。(2) 冲压工艺研究精密冲压、软模成形、高能高速成形、超塑性成形及无模多点成形等。(3) 冲压模具研究材料技术、热处理、表面技术、加工技术、检测技术及模具CAD/CAM技术等。(4) 材料性能研究板材成形性、形状冻结性2.2 冲压成形中毛坯的分析 塑性变形区应力状态满足屈服准则的区域产生塑性变形不变形区没有满足屈服准则的区域不会产生塑性变形 已变形区已经完成了塑性变形的区待变形区暂不变形的将冲模的作用力传递给变形区的 冲压成形过程是不断变化的连续过程，各个区域之间可以相互转化。 a) 拉伸 b) 再次拉伸 c) 翻边 (d) 缩口 图2.1 冲压毛坯分析 2.3 冲压变形的分类 图2.2 冲压应力图 图2.3 冲压变图 吉田变形分类：拉深，胀形，翻孔，弯曲 划分冲压工艺成形区域 有三个基本参数，即 拉深系数d/D0（纵坐标）；翻边系数d0/d(横坐标)； 轴对称冲压件的旋转角θ , θ360o时属不封闭冲压成形。 1.当拉深系数d／D0从0增加到 1.0时， 胀形、翻边和扩孔工艺均转变为拉深， 2.当翻边系数d0／d从0增加到1.0时， 成形工艺由胀形转变为扩孔，而后又变为翻边。 3.当冲压件旋转角θ从360o逐渐减到0o时，则胀形、拉深工艺或胀形、扩孔和翻边工艺从封闭成形转变为不封闭成形，最后均转变为弯曲工艺 2.3.1 两向拉应力 时的应力状态 时的应力状态 2.3.2 两向压应力 时的应力状态 时的应力状态 2.3.3 两向异号应力 ，时的应力状态 ，时的应力状态 ，时的应力状态 ，时的应力状态 伸长类变形作用于冲压毛坯变形区内的拉应力的绝对值最大时，在这个方向上的变形一定是伸长变形，称为伸长类变形。压缩类变形作用于冲压毛坯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压缩变形，称为压缩类变形。 表21 伸长类变形和压缩类变形的比较 工艺项目 伸长类变形 压缩类变形 变形区的板厚 减薄 增厚 变形区的质量问题 变形程度过大引起变形区破坏 压应力作用下失稳起皱 成形极限 主要取决于板材的塑性 与板材厚度无关 可用伸长率及成形极限线判断 主要取决于传力区的承载能力 与板材抗失稳能力密切相关 与板材厚度有关 提高成形极限的措施 改善板材塑性 使变形均化，降低局部变形程度 工序间热处理 采用多道工序成形 改变传力区与变形区的力学关系 采用防起皱措施 2.4 冲压变形趋向性及其控制 2.4.1 冲压变形趋向性 2.4.1.1 弱区先变形 弱区先变形，变形区应为弱区原则对所有冲压成形过程都适用。 a) 开始缩口状态 b) 缩口中间状态 图2.4 缩口时的变形趋向性 图2.5 变形趋向性对冲压工艺的影响 在冲压成形过程中，弱区和强区在一定条件下可以相互转化。 2.4.1.2 变形区与相邻区相互影响  图2.6 伸长类曲面翻边时的诱发应力 图2.7 诱发应力引起的底面起皱变形 2.4.1.3 变形区尺寸与加工硬化影响 通常变形大的部位，金属材料的加工硬化也严重，即这部分的变形硬化也大于其相邻部分，结果使变形得以扩展。所以加工硬化性能较强的材料，可使变形区内应变的分布更趋均匀。 2.4.2 变形趋向性的控制 2.4.2.1 合理确定毛坯各部分的相对尺寸 2.4.2.2 改变模具工作部分的几何形状和尺寸 2.4.2.3 改变毛坯和模具之间的摩擦阻力2.4.2.4 降低变形区的变形抗力或提高传力区的强度 局部加热或局部深冷 图2.8 环形毛坯的变形趋向 F—冲压力 Q—压边力 —凸模圆角半径 —凹模圆角半径 2.5 冲压变形中的应力 2.5.1 加载应力 加载应力由模具作用于坯料上的外力或外力矩直接引起的内应力。 2.5.2 诱发应力 (1) 毛坯形状刚度的阻碍引起诱发应力。.9 (2) 毛坯的不均匀变形引起诱发应力2.10 图2.9 板料弯曲时的应力 图2.10 各向异性圆筒件拉伸时的诱发应力 2.5.3 残余应力 残余应力外力完全消失存在冲压件中的一种内应力形式。冲压件中的残余应力一定是以相互平衡的拉应力和压应力的形式