沖壓模具及設備第2章沖壓成形的理論基礎課件

1、第二章沖壓成形的理論基礎第二章沖壓成形的理論基礎第一節(jié)金屬塑性變形概述一、塑性變形的物理概念 作用于物體的外力除去以后，物體不能完全恢復到原有的形狀和尺寸，這樣的變形稱為塑性變形。二、塑性與變形抗力 塑性是指在外力的作用下產(chǎn)生永久變形而不破壞其完整性的能力。變形抗力是指在一定的變形條件下，引起物體塑性變形的單位變形力。第二章沖壓成形的理論基礎第一節(jié)金屬塑性變形概述三、塑性變形對金屬組織和性能的影響（1）形成了纖維組織（2）形成了亞組織（3）產(chǎn)生了內(nèi)應力（4）產(chǎn)生了加工硬化第二章沖壓成形的理論基礎 隨著變形程度的增加，金屬的強度、硬度和變形抗力逐漸提高，而塑性和韌性逐漸降低（見圖2-1），這種現(xiàn)

2、象稱為加工硬化。圖2-1第二章沖壓成形的理論基礎四、影響金屬塑性的因素（1）金屬的成分和組織結構（2）變形時的應力狀態(tài)（3）變形溫度（4）變形速度（5）尺寸因素五、超塑性概念第二章沖壓成形的理論基礎第二節(jié)塑性變形時的應力與應變一、應力與應變狀態(tài)1、點的應力狀態(tài) 為分析點的應力狀態(tài)，通常取改點周圍一個微小的六面體，一般情況下，該單元體存在大小和方向都不同的應力，其中每個應力又可分解為平行于坐標軸的三個分量，即一個正應力兩個切應力（見圖2-3）第二章沖壓成形的理論基礎圖2-3第二章沖壓成形的理論基礎圖2-4 以主應力表示點的應力狀態(tài)稱為主應力狀態(tài)，表示主應力個數(shù)及其符號的簡圖稱為主應力圖第二章沖壓

3、成形的理論基礎任何一種應力狀態(tài)都可以分解成兩種應力狀態(tài)圖2-5第二章沖壓成形的理論基礎主應力狀態(tài)對金屬塑性影響的順序圖2-6第二章沖壓成形的理論基礎主切應力及主切應力面圖2-7第二章沖壓成形的理論基礎主切應力面上的應力狀態(tài)圖2-8第二章沖壓成形的理論基礎1、點的應變狀態(tài) 變形體內(nèi)存在應力必伴隨有應變，點的應變狀態(tài)也是通過單元體的變形來表示的。如圖2-9。圖2-9第二章沖壓成形的理論基礎應變狀態(tài)的分解圖2-10第二章沖壓成形的理論基礎應變的大小可以通過物體變形前后尺寸的變化量來表示。圖2-11第二章沖壓成形的理論基礎根據(jù)體積不變定律，可以得出以下結論：1）塑性變形時，物體只有形狀和尺寸發(fā)生變化，

4、而體積保持不變。2）不論應變狀態(tài)如何，其中必有一個主應變的符號與其他兩個主應變的符號相反，這個主應變的絕對值最大，稱為最大主應變。3）當已知兩個主應變數(shù)據(jù)時，便可算出第三個主應變。第二章沖壓成形的理論基礎4）任何一種物體的塑性變形方式只有三種，與此相應的主應變狀態(tài)圖也只有三種，如圖2-12所示。圖2-12第二章沖壓成形的理論基礎二、塑性條件 決定受力物體質(zhì)點由彈性狀態(tài)向塑性狀態(tài)過渡的條件，稱為塑性條件。 屈雷斯加屈服條件可表達為密席斯屈服條件為可簡化為第二章沖壓成形的理論基礎三、塑性變形時應力與應變的關系 當采用簡單加載時，塑性變形的每一瞬間，主應力與主應變之間存在下列關系也可表示為第二章沖壓

5、成形的理論基礎第三節(jié)加工硬化與硬化曲線一、硬化現(xiàn)象與硬化曲線 硬化曲線實際上就是材料變形時的應力隨應變變化的曲線，可以通過拉伸、壓縮或脹形實驗等多種方法多次求得。圖2-13第二章沖壓成形的理論基礎幾種金屬在室溫下的硬化曲線圖2-14第二章沖壓成形的理論基礎用硬化直線代替硬化曲線圖2-15第二章沖壓成形的理論基礎二、卸載規(guī)律與反載軟化現(xiàn)象 硬化曲線反映了單向拉伸加載時材料的應力與應變之間的變化規(guī)律。如圖2-16為拉伸-卸載曲線。圖2-16第二章沖壓成形的理論基礎如果卸載后又反向加載，其應力應變關系將如圖2-17所示。圖2-17第二章沖壓成形的理論基礎第四節(jié)沖壓成形中的變形趨向性及其控制一、沖壓成

6、形中的變形趨向性 在沖壓成形過程中，坯料的各個部分在同一模具的作用下，卻有可能發(fā)生不同形式的變形，即有不同的變形趨向性。圖2-8第二章沖壓成形的理論基礎二、控制變形趨向性的措施（1）改變坯料各部分的相對尺寸（2）改變模具工作部分的幾何形狀和尺寸（3）改變坯料與模具接觸之間的摩擦阻力（4）改變坯料局部區(qū)域的溫度第二章沖壓成形的理論基礎圖2-19環(huán)形坯料的變形趨向第二章沖壓成形的理論基礎第五節(jié)沖壓材料及其沖壓成形性能一、材料的沖壓成形性能 1.成形極限 成形極限是指材料在沖壓成形過程中能達到的最大變形程度。 2.成形質(zhì)量 成形質(zhì)量是指材料經(jīng)沖壓成形以后所得到的沖壓件能夠達到質(zhì)量指標 第二章沖壓成形

7、的理論基礎二、板料的沖壓成形性能試驗板料的沖壓成形性能是通過試驗來確定的。1.間接試驗間接試驗有拉伸試驗、剪切試驗、硬度試驗和金相試驗等。圖2-20 拉伸試驗用標準樣件第二章沖壓成形的理論基礎實際應力曲線與假想應力曲線圖2-21第二章沖壓成形的理論基礎 通過拉伸試驗，可以測得板料的強度、剛度、塑性、各向異性等力學性能指標（1）強度指標（2）剛度指標（3）塑性指標（4）各向異性指標第二章沖壓成形的理論基礎1.直接試驗直接試驗是直接模擬某一種沖壓方式進行的，故試驗所得的結果較為可靠地鑒定板料的沖壓成形性能。第二章沖壓成形的理論基礎圖2-22（1）彎曲試驗第二章沖壓成形的理論基礎（2）脹形試驗 鑒定板料形成性能的常用試驗方法是杯突試驗。（3）拉深試驗 鑒定板料拉深成形性能的試驗方法主要有筒形件拉深試驗和球底錐形件拉深試驗。第二章沖壓成形的理論基礎對沖壓材料的基本要求1.具有良好的沖壓成形性能2.具有較高的表面質(zhì)量3.材料的厚度公差應符合國家標準第二章沖壓成形的