冲压工艺及模具设计经典教材-冲压工艺及模具设计-第2章冲压成形的特点.ppt

在生产中防止和消除压应力下起皱的措施有： (1) 如果起皱部位在成形过程中始终具有平面或其他规则的形状，有条件在垂直于板面方向对起皱部位施加压力时，可以采用防起皱的压料装置(如压边圈等)增强毛坯的抗起皱能力，使这部分毛坯产生足够大的压缩变形以保证它顺利地完成靠模位移运动。 (2) 加大径向拉应力使毛坯的靠模位移部位产生足够的径向伸长，由体积不变条件，在与之垂直的圆周方向必然产生压缩变形，从而使靠模位移运动可以顺利进行，达到防止起皱的目的。这种办法是曲面形状零件冲压成形时防止内皱的主要措施之一。 2.7.2 不均匀拉力下起皱 板料在不均匀拉力作用下也会发生起皱。 如图2.17所示为方形板料毛坯沿对角线方向施加拉力时，在板料中央发生起皱。作用在方形毛坯对角线上的拉力，对毛坯的总体来说是不均匀的：在角部的作用比较集中，即毛坯角部的拉应力最大，它所引起的伸长变形及与之垂直方向上的压缩变形也大 图2.17 方形板料对角拉伸时起皱 拉力的大小、不均匀的程度、拉力作用点的距离与板材的厚度等因素影响到起皱形成的波纹高度、宽度与长度。板材的硬化性能影响拉应力不均匀分布的程度，而板材的各向异性影响横向压缩变形的大小，都影响到起皱过程与结果。 2.7.3 剪力下起皱 如果作用在冲压毛坯某个部位上有两个方向相反的拉力，而且这两个拉力又不处在同一个直线上时，这两个拉力就构成了一对剪力。板料毛坯在剪力的作用下，如果条件具备也会出现起皱现象。图2.18所示就是伸长类曲面翻边时，在冲压毛坯的侧壁上出现剪力作用下的起皱。 图2.18 伸长类曲面翻边时起皱 剪力作用下的起皱主要发生在薄板大型非轴对称曲面类零件(如汽车覆盖件等)的冲压成形过程。在这类零件冲压时，由于凸模是三维曲面形状，凹模口部、凹模工作面和压料面多样而复杂，以及拉伸筋的配置等原因，使凹模口内的板料随位置不同而受到不同大小的拉力，产生剪力并引起毛坯起皱。 习 题 1. 结合图2.2和图2.3，说明圆形坯料拉伸时，若坯料厚度保持不变是何种变形类型？若板料厚度增加(或减小)是何种变形类型？并说明理由。 2. 为什么拉伸成形既可能属于伸长类变形，也可能属于压缩类变形？如何区分？ 3. 从受力状态、材料厚度变化、破坏形式等方面比较伸长类变形和压缩类变形的特点。 4. 用“弱区先变形，变形区应为弱区”的规律说明圆形坯料拉伸成形的条件。 5. 如何控制冲压过程中的变形趋向？ 6. 诱发应力是如何产生的？它对坯料的变形过程有何影响？ 7. 冲压过程中的破坏有哪几种形式？如何防止破坏的产生？ 8. 起皱对冲压过程有什么影响？如何减轻或消除冲压过程中的起皱现象？ 2.1 冲压成形的特点 冲压成形主要具有如下特点： (1) 平面应力状态多 由于冲压成形板料毛坯的尺寸特点，模具对毛坯的作用力一般作用于板料的表面，产生数值不大且垂直于板面方向的单位压力，但此单位压力已足以产生使板材塑性变形的内应力。由于垂直于板面方向上的单位压力数值远小于板面方向上的内应力，因此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 相对于板面尺寸，冲压毛坯的厚度很小，压应力作用下的抗失稳能力也很差，在没有抗失稳装置(如压边圈等)的约束作用下较难顺利地冲压成形，因此在各种冲压成形方法中，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 在体积成形(如模锻、挤压等)时，毛坯的内应力有时可能超过其屈服应力许多倍，不可忽视变形区应力状态中的静水压力(即应力球张量)对成形极限和变形抗力的影响。而板料冲压成形时，毛坯中的内应力数值接近或等于材料 的屈服应力，有时甚至小于板料的屈服应力，因此处理静水压力的方式和方法都不同，有些情况下静水压力甚至可以忽略不计(但精冲时的静水压力作用不可忽视)。 (4) 模具的约束作用轻 体积成形(如模锻)时，靠毛坯全面接触与制件形状完全相同的模腔而实现强制成形。而在冲压成形中，模具对板料毛坯作用力所形成的约束程度较轻，大多数情况下板料毛坯都存在一定的自由度，常常只有一侧表面与模具接触，而另一侧表面是非接触的自由表面。甚至有时板料变形部分的两侧表面都不与模具接触，此时的变形则是靠模具对其相邻部分施加外力来实现，如球面和锥面零件成形时的悬空部分等。 冲压技术的研究也有一些新的特点 ： (1) 冲压成形理论研究 充分进行冲压成形过程的应力应变分析和板料变形规律研究，利用计算机数值分析方法(有限元FEM等)模拟板料的塑性变形过程，预测工艺方案的可行性及可能出现的质量问题，实现优化设计。 (2) 冲压工艺研究 利用现代测试技术和控