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第一篇汽车车身冲压工艺第一章冲压工艺概论授课:廖抒华
第一章冲压工艺概论§1-1冲压工艺的特点及冲压工序的分类?一、冲压工艺的特点v优质、高产、低消耗、低成本的加工方法ü生产效率高,操作简便,便于实现机械化与自动化生产ü冲压质量稳定,具有较高的尺寸精度(由模具保证)ü能制造出其他金属加工方法所不能或难以加工的、形状复杂的零件ü材料利用率高,节能ü冲压件表面质量较好,便于后续表面处理ü冲压件有较好的互换性v冲压生产的局限性:模具制造费用高,不宜用于单件何小批量的零件生产v冲压生产的三大要素:板料、模具、冲压设备
二、冲压工序分类v按加工性质分类:分离工序、成形工序表1-1车身制造冲压工艺中的分离工序ü分离工序:使冲压件或毛坯在冲压过程中沿一定的轮廓相互分离,分离断面要满足一定的断面质量要求ü成形工序:板料在不产生破坏的前提下使毛坯发生塑性变形,获得所要求的形状及尺寸的零件
按加工性质分类(续)表1-2车身制造冲压工艺中的成形工序
二、冲压工序分类(续)?冲裁(含冲孔、落料、修边、剖切等)、弯曲、拉深、局部成形(含翻边、胀形、校平和整形工序等)v冲压四个基本工序:图1-1典型的冲压成形工序1-拉伸件;2-翻边件v复杂冲压件成形:四个基本工序组合图1-2复杂冲压件框板成形
表1-3几种汽车覆盖件的冲压工艺
§1-2金属塑性变形的力学规律一、变形物体的应力应变状态v变形体内任意点的应力状态ü剪应力互等:t=t,t=t,t=txyyx已知一点的三个主应力和三个yzzyzxxz剪应力即可确定该点的应力状态v主轴、主应力,三向应力、平面应力、单向应力状态v应变主轴、主应变ü塑性变形体积不变定律:e+e+e=01推理:塑性变形时,只可能有三向应变状态和平面应变状态,23而不可能有单向应变状态!二、塑性变形条件(屈服准则)v塑性变形条件(屈服准则)界定:对于复杂三向应力状态,只有当各个应力分量之间符合一定的关系时,该点才开始屈服,这种关系统称为塑性变形条件,或称屈服准则
二、塑性变形条件(屈服准则)(续)v屈斯加(Tresca)屈服准则:?任意应力状态下,只要最大剪应力达到某临界值时材料就屈服——最大剪应力理论(第三强度理论)v米塞斯(V.Mises)屈服准则:?任意应力状态下,当某点的等效应力达到某一临界值时,材料就开始屈服——形状改变比能理论(第四强度理论)v式(1-2)中消去s,可得:2式中:b—与s有关的系数,一般:1.0002≤b≤1.155在应力分量未知时,可取b=1.100
三、塑性应力应变关系v应力-应变关系特点:?弹性阶段:应力-应变关系是线性的、可逆的,弹性变形是可恢复的?塑性阶段:应力-应变关系是非线性的、不可逆的,应力应变不能简单叠加v塑性阶段单向拉伸应力应变曲线:?特点:应变不仅与应力有关,且和加载历史有密切关系。在dt内,应力与应变增量关系:图1-3单向拉伸应力应变曲线式中:de、de、de—主应变增量123v简化表达式(全量理论):
三、塑性应力应变关系(续)v几点结论(依据全量理论):ü当e=0时,称平面应变(或称平面变形),由式(1-4)可得出:s=(s+s)/2。2213ü当s=s=s时,由式(1-4)和利用体积不变条件e+e+e=0,可得e=e=e=1231231230。当材料上三个主应力相等,即三向等拉或等压时,材料不产生塑性变形,仅有弹性变形。ü当s>0,且s=s0时,材料受单向拉伸应力作用,利用式(1-4)可得。e>01231,且e=e=-e/2。当单向拉伸时,在拉应力作用方向上为伸长变形,其余23两方向为压缩变形,且为伸长变形之半。1ü当s=s>0,且s=0时,由式(1-4)得e=e>0和e=-2e=-2e,即材料1受两向等拉时,拉应力方向上为拉伸变形,而在材料厚度方向为压缩变形,2312312其值为伸长变形的两倍。ü当s>s>s时,由对式(1-4)分析可知,最大拉应力s方向上的变形一定1231是伸长变形,而在最小拉应力s方向上的变形一定是压缩变形。3ü当0<s<s<s时,由式(1-4)分析可知,在最小压应力s(绝对值最大)方1233向上的变形一定是压缩变形。而在最大压应力s(绝对值最小)方向上的变形1一定是伸长变形。
§1-3板材的冲压成形性能和成形极限图一、板料的冲压成形性能v冲压成形性能定义:板料对冲压成形工艺(各种冲压加工方法)的适应能力v板料成形两种失稳现象:?拉伸失稳:板料在拉应力作用下局部出现缩颈或断裂?压缩失稳:板料在压应力作用下出现起皱v成形极限定义:板料
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