第一章板料冲压性能与成形工艺第一次课.ppt

* 冲压工艺及模具设计 第一章 板料冲压性能与成形极限 山东科技大学 冲压工艺及模具设计 第一章 板料冲压性能与成形极限 冲压工艺与模具设计 主讲人： 苏春建 机电学院材料成型专业 2、课程内容 （1）板料冲压性能的工艺试验(拉伸实验、胀形实验、模拟实验、相似实验)； （2）板料机械性能指标与冲压性能之间的关系(强度极限 、屈服极限 、屈强比 、均匀延伸率 、硬化指数n、厚向异性指数r、板平面各向异性指数 )； （3）板料的成形极限(失稳理论、成型极限图)； （4）常用材料的冲压性能。 1、学习目的和要求 通过学习，掌握板料的几个机械性能指标与板料冲压性能之间的关系；熟悉板料冲压性能的几个工艺试验，了解常用金属材料的冲压性能。 3、考核知识点和考核要求 领会：板料的几个机械性能指标与冲压性能之间的关系。 本节内容 1、板料冲压性能的工艺试验 板料的拉伸试验 板料的双向拉伸(胀形)试验 (杯突试验) 模拟试验 相似试验 2、板料机械性能指标与冲压性能之间的关系 1.1 板料冲压性能的工艺试验 板料冲压性能 是指板料对各种冲压成形加工的适应能力 常用工艺试验 1 板料的单向拉伸试验 通过拉伸试验可测材料的弹性、强度、延性、应变硬化和韧度等重要的力学性能指标，它是材料的基本力学性能。 试样的形状和尺寸 拉伸试验模拟 低碳钢材料(柱状试样)(D) 在板料三个不同方位上截取不同的试件(如图课本P6图1.2) 计算得到的拉伸曲线及各种性能指标 记录的数据 1) 屈服点附近，试样工作长度范围内试样的宽度b和相应剖面的厚度t以及屈服时的载荷大小Ps (或P0.2) 2) 最大载荷Pmax及相应的剖面尺寸bj和tj(即细颈出现时的尺寸) 3) 试样被拉断时，破坏载荷的数值及拉断试样工件长度lp和剖面尺寸bp，tp 计算出各个载荷P下的实际应力与实际应变，即 以实际应力为纵坐标，实际应变为横坐标，描绘出板料的应力应变拉伸曲线 ? ?s= ?0.2 ? ? ?s ?b ε ε ε ε ε ε 典型的拉伸曲线 通过板料的单向拉伸试验，可以得到板料如下的机械性能指标 1）屈服强度?s 或σ0.2 ： 对于拉伸曲线上有明显的屈服平台的材料，塑性变形硬化不连续，屈服平台所对应的应力即为屈服强度，记为?s ?s = Ps / F0 对于拉伸曲线上没有屈服平台的材料，塑性变形硬化过程是连续的，此时将屈服强度定义为产生0.2% 残余伸长时的应力，记为σ0.2 ?s = σ0.2 = P0.2 / F0 2）抗拉强度?b： 定义为试件断裂前所能承受的最大工程应力，以前称为强度极限。取拉伸图上的最大载荷，即对应于b点的载荷除以试件的原始截面积，即得抗拉强度之值，记为σb σb = Pmax／F0 3）细颈点应力?j：σj = Pmax／Fj 4）屈强比： σs / σb或σ0.2 / σb 5）细颈点应变： εj = ln(F0／Fj) 9) 硬化指数n：n= εj (后面可证明) 变形时的硬化现象和硬化曲线: 硬化现象的表现形式:材料的强度指标随变形程度的增加而增加,塑性随之降低. 加工硬化的结果:引起材料力学性能的变化. 加工硬化有利及不利方面:有利方面:板料硬化能够减小过大的局部变形,使变形趋于均匀,增大成形极限,同时也提高了材料的强度.不利方面:使进一步变形困难. 硬化曲线 单向拉伸硬化曲线可写成 其中n为硬化指数 6）延伸率?： 材料的塑性常用延伸率表示。测定方法如下：拉伸试验前测定试件的标距l0，拉伸断裂后测得标距为lp，然而按下式算出延伸率 7) 断面收缩率ψ： 断面收缩率ψ是评定材料塑性的主要指标。 8) 弹性模量E: 单纯弹性变形过程中应力与应变的比值。 10）厚向异性指数r： 厚向异性指数是指拉伸试验时，试样均匀伸长为15%左右情况下，宽度方向的应变与厚度方向的应变之比值，即：r= εb / εt 当材料的r=1时，称为厚向同性材料；当r≠1时，称为厚向异性材料 试验在板料中所取的方位不同，试验所得的厚向异性指数不一样，所以板料的厚向异性指数，最好取为三个不同方位试样所得数据的平均值。r0为纵向试样的厚向异性指数,即轧制方向 11）板平面各向异性指数△r： 由于板料在不同方位厚向异性不同，在板料平面内形成各向异性，即△r=r0+r900-2r450