板料成形工艺和模具.ppt

第6章 塑性成形技术; 分为板料成形和体积成形两大类。板料成形是对金属板料在室温下加压获得所需形状和尺寸零件的成形方法，称为冲压或冷冲压。体积成形是对金属块料、棒料或厚板在高温或室温下进行成形加工的方法，塑性成形方法分类见表6-1。; 分类;;分类;6.1 板料成形方法及其模具 ;6.1.1 冲裁 ;;(2)主要变形区 ;;a ) v场 b) u场 图6－3 变形区云纹图;（3）变形区应力状态 ;图6－4 变形区应力状态;（4）冲裁力－行程曲线 ;;（5）冲裁件断面特征 ;图6-6 冲裁件断面特征 ;2）主要工艺参数 ;6.1.2 弯曲 1）弯曲变形特点（1）弯曲变形过程 图6-7显示了V形件弯曲变形过程。包括弹性弯曲，弹－塑性弯曲、塑性弯曲和校正弯曲四个阶段。 ;图6-7 弯曲变形过程;图6-9 弯曲变形区及应力状态变化;（2）主要变形区 板料主要变形区是曲率发生变??的圆角部分。此处，原正方形网格变成了扇形。在圆角区，板料内层受压缩短，外层受拉伸长。由内、外层表面至板料中心，各层的缩短和伸长程度不同，变形是极不均匀的。在缩短和伸长层之间存在一长度不变的应变中性层。 ;（3）变形区应力、应变状态 与板料相对宽度有关。b/t ≤3 称为窄板，弯曲时，变形区处于平面应力和立体应变状态；b/t ＞3 称为宽板，弯曲时，变形区处于平面应变和立体应力状态。 ;图6-10 变形区应力、应变状态;（4）弯曲力—行程曲线 图6-11显示了弯曲时的力—行程曲线。从曲线中可以看出，板料首先发生弹性弯曲，之后进入弹塑性和塑性弯曲。在此阶段，变形程度增大，硬化加剧，但与此同时变形区范围减小，故弯曲力基本不变或略有减小。当凸、凹模与板料贴合并进行校正弯曲时，弯曲力将急剧增大。 ;图6-11 弯曲力-行程曲线;（5）尺寸与厚度变化特征 以中性层为界，外层受拉伸长而厚度减薄，内层受压缩短使板料增厚。在r/t≤4时，中性层位置内移。结果使外层拉伸变薄区扩大，内层压缩增厚区减小，外层的减薄量大干内层的增厚量，从而使板料变薄，总长度有所增加。 ;2）主要工艺参数 弯曲加工中，相对弯曲半径r/t反映弯曲变形程度，当r/t≤(r/t)min时，弯曲件会开裂；r/t大时，回弹严重，制件形状与尺寸难控制。生产中，r/t是弯曲工艺计算和模具设计最主要工艺参数。（r/t)min表示弯曲加工极限。 ;6.1.3 拉深 1）拉深变形特点（1）拉深变形过程 如图6-12所示，凸模与毛坯接触时，毛坯首先弯曲，与凸模圆角接触处的材料发生胀形。凸模继续下降，法兰部分坯料在切向压应力、径向拉应力作用下通过凹模圆角向直壁流动，进行拉深变形。拉深是弯曲、胀形、拉深的变形过程。 ;图6-12 拉深变形过程;（2）主要变形区 如图6-13所示，拉深成形件可分为底部、壁部和法兰三个部分。在拉深过程中，底部为承力区，很少发生变形。壁部为传力区，也是已变形区。法兰部分是拉深的主要变形区。;图6-13 拉深件的区域划分;（3）变形区应力、应变状态 如图6-13所示，在拉深过程中，主要变形区坯料所受应力、应变状态为：切向应力和应变均为负；径向应力和应变均为正；在有压边存在时，厚向应力为负，应变为正。 ;（4）拉深力－行程曲线 由图6-14可见，变形初到中期，硬化使拉深力增大的速度超过法兰面积减小使拉深力降低的速度，拉深力增加。此后，面积减小使拉深力降低的速度超过加工硬化使拉深力增大的速度，拉深力下降。拉深力先增后降。 ;图6-14 拉深力-行程曲线;（5）拉深变形规律 图6-15显示了毛坯几何尺寸和板料成形工序类型的关系。由图可见，若毛坯底部带有底孔时，坯料在外力作用下可能产生拉深、胀形和内孔翻边三种形式的变形。坯料进行哪种形式的变形由金属的变形规律所决定，即金属的变形对应于最低的载荷值。 ;图6-15 拉深变形规律;2)主要工艺参数 拉深系数m＝d/D或它的倒数拉深比R＝D/d反映了拉深变形程度。当m≤mmin或R≥Rmax时，制件会开裂。在生产中，m或R是进行工艺计算和模具设计最主要工艺参数。mmin或Rmax表示拉深的加工极限。一般而言，圆筒形件的首次极限拉深系数mmin为0.5左右。 ;6.1.4 胀形1）胀形变形特点(1)胀形变形过程 如图6-16，凸模与毛坯接触，凹模圆角处坯料弯曲的同时，凸模底部毛坯产生胀形变形。坯料屈服后硬化，变形向外扩展。随后，材料全部进入塑性变形。胀形变形是弯曲、局部胀形以及由于加工硬化，贴模面积