沖壓 成型原理

1、沖壓 成型原理第1頁，共26頁，2022年，5月20日，19點8分，星期一 1.1金屬塑性變形的基本概念 外力的作用下，金屬產(chǎn)生形狀和尺寸變化為變形，變形分為彈性變形與塑性變形1.1.1塑性變形的物理概念 外力破壞原子間原有的平衡狀態(tài)，造成排列的畸變，引起金屬形狀和尺寸的變化。1.1.2塑性變形的基本方式 滑移 孿生 多晶體的塑性變形（變形后形成纖維組織、變形織構(gòu)）(如圖)第2頁，共26頁，2022年，5月20日，19點8分，星期一 1.1.3金屬的塑性與變形抗力.塑性及塑性指標(biāo) 塑性：指金屬在外力的作用下，能穩(wěn)定的發(fā)揮塑性變形而不破壞其完整性的能力。 塑性指標(biāo)：常用的塑性指標(biāo) 2.變形抗力及

2、其指標(biāo) 金屬產(chǎn)生塑性變形的力為變形力，金屬抵抗變形的力稱為變形抗力。通常以真實應(yīng)力作為變形抗力的指標(biāo)。第3頁，共26頁，2022年，5月20日，19點8分，星期一 1.1.4影響金屬的塑性與變形抗力的因素 1.影響塑性的因素 內(nèi)因 ：化學(xué)成分的影響；組織結(jié)構(gòu)的影響 外因：變形溫度 ；變形速度 ；變形的應(yīng)力狀態(tài) 2.影響金屬變形抗力的主要因素 1)化學(xué)成分及組織的影響 2)變形溫度對變形抗力的影響(如圖1.1.3) 3)變形速度對變形抗力的影響 4)變形程度對變形抗力的影響 5)應(yīng)力狀態(tài)對變形抗力的影響1.1.5金屬塑性變形對組織和性能的影響 晶粒形狀和方位變化； 產(chǎn)生應(yīng)力； 產(chǎn)生加工硬化。第4

3、頁，共26頁，2022年，5月20日，19點8分，星期一圖1.1.1 晶體變形圖1.1.2多晶體的塑性變形第5頁，共26頁，2022年，5月20日，19點8分，星期一第6頁，共26頁，2022年，5月20日，19點8分，星期一 1.2 塑性變形的力學(xué)基礎(chǔ) 外力 內(nèi)力 模具 毛坯 零件1.2.1 點的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài).應(yīng)力：內(nèi)力的強度，用表示。 2.點的應(yīng)力狀態(tài)(如圖1.2.1) 3.應(yīng)變：微小六面體的變形，用表示。 主應(yīng)變 4.點的應(yīng)變狀態(tài) 空間一點無論受多少個力，都可簡化為九個應(yīng)力分量。在靜力平衡時，根據(jù)剪應(yīng)力互等定理，可簡化為六個應(yīng)力分量。 主平面：剪應(yīng)力為零的平面。 主應(yīng)力：主平面上的應(yīng)力

4、。第7頁，共26頁，2022年，5月20日，19點8分，星期一 5.主應(yīng)變及主應(yīng)變狀態(tài) 點的應(yīng)變狀態(tài) 主應(yīng)變狀態(tài)6.體積不變定律 該式說明：金屬塑性變形前后，只有形狀的變化，而無體積的變化。 三個推論： 塑性變形時，只有形狀的變化，而無體積的變化； 不論什么應(yīng)變狀態(tài)，其中一個主應(yīng)變的符號與另外兩個主應(yīng)變的符號相反； 已知兩個應(yīng)變就可求第三個應(yīng)變。第8頁，共26頁，2022年，5月20日，19點8分，星期一 1.2.2 屈服準(zhǔn)則（塑性條件） 屈服準(zhǔn)則：材料進(jìn)入塑性狀態(tài)的力學(xué)條件。當(dāng)材料中的某點的應(yīng)力滿足屈服準(zhǔn)則，該點就進(jìn)入塑性狀態(tài)。 1.屈雷司加準(zhǔn)則 2.密席思準(zhǔn)則 3.工程上常采用屈服準(zhǔn)則通式

5、： 第9頁，共26頁，2022年，5月20日，19點8分，星期一 1.2.3 塑性變形時應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系 單向拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線() 1.增量理論 2.全量理論 3.例：全量理論分析應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 1) 稱平面應(yīng)變(或稱平面變形),由上式可得出: 2) 材料受單向拉應(yīng)力,由上式可得: 第10頁，共26頁，2022年，5月20日，19點8分，星期一 變形時的硬化現(xiàn)象和硬化曲線 1.硬化現(xiàn)象的表現(xiàn)形式: 材料的強度指標(biāo)隨變形程度的增加而增加,塑性隨之降低. 2.加工硬化的結(jié)果 引起材料力學(xué)性能的變化. 3.加工硬化有利及不利方面 有利方面:板料硬化能夠減小過大的局部變形,使變形趨于均勻,增大成形極限

6、,同時也提高了材料的強度 不利方面:使進(jìn)一步變形困難. 4.硬化曲線(如圖1.2.3) 第11頁，共26頁，2022年，5月20日，19點8分，星期一圖1.2.1 點的應(yīng)力狀態(tài)a)任意坐標(biāo)系; b) 主軸坐標(biāo)系第12頁，共26頁，2022年，5月20日，19點8分，星期一圖.單向拉應(yīng)力應(yīng)變曲線第13頁，共26頁，2022年，5月20日，19點8分，星期一圖.幾種常用沖壓板料的硬化曲線第14頁，共26頁，2022年，5月20日，19點8分，星期一 1.3 各種沖壓成形方法的力學(xué)特點與分類 1.3.1 變形毛坯的分區(qū)(如圖1.3.1)1.3.2 變形區(qū)的應(yīng)力與應(yīng)變特點 1 沖壓毛坯兩向受拉應(yīng)力的作

7、用 (可分兩種情況)： 象限） 2沖壓毛坯變形區(qū)受兩向壓應(yīng)力的作用 象限）第15頁，共26頁，2022年，5月20日，19點8分，星期一 3沖壓毛坯變形區(qū)受異號應(yīng)力的作用，而且拉應(yīng)力的絕對值大于壓應(yīng)力的絕對值。(可以分為兩種情況) ）4沖壓毛坯變形區(qū)受異號應(yīng)力的作用而且壓應(yīng)力的絕對值大于拉應(yīng)力的絕對值。 (可以分為以下兩種情況)綜上所述： 沖壓變形可分為伸長類變形和壓縮類變形第16頁，共26頁，2022年，5月20日，19點8分，星期一 1.3.3 沖壓成形過程中變形趨向性及其控制1、變形趨向性(如圖1.3.3) 弱區(qū)必先變形，變形區(qū)應(yīng)為弱區(qū)2、變形趨向性的控制 改變坯料各部分的相對尺寸 改變

8、模具工作部分的幾何形狀和尺寸 改變坯料和模具之間的摩擦阻力 改變坯料局部區(qū)域的溫度第17頁，共26頁，2022年，5月20日，19點8分，星期一第18頁，共26頁，2022年，5月20日，19點8分，星期一第19頁，共26頁，2022年，5月20日，19點8分，星期一A變形區(qū)；B傳力區(qū)；C已變形區(qū)圖.變形趨向性對沖壓工藝的影響第20頁，共26頁，2022年，5月20日，19點8分，星期一 1.4 板料沖壓成形性能及沖壓材料 1.4.1 板料的沖壓成形性能 沖壓成形性能: 板料對各種沖壓成形加工的適應(yīng)能力. 抗破裂性、 貼模性、定形性 成形極限 沖壓件形狀尺寸精度1.4.2 板料的沖壓成形性能試

9、驗1、間接試驗（圖.） 伸長率、屈服點、屈強比、硬化指數(shù)、 板厚方向性系數(shù)、板平面方向性2、直接試驗 脹形成形性能試驗、拉深成形性能試驗（圖.）第21頁，共26頁，2022年，5月20日，19點8分，星期一 1、屈服極限 屈服極限 小,材料容易屈服,則變形抗力小.2、屈強比 屈強比小,說明 值小而 值大3、伸長率 拉伸實驗中,試樣拉斷時的伸長率稱總伸長率4、硬化指數(shù) 單向拉伸硬化曲線可寫成 其中n為硬化指數(shù)5、厚向異性指數(shù) 厚向異性指數(shù)是指單向拉伸試樣寬度應(yīng)變和厚度應(yīng)變之比6、板平面各向異性指數(shù)1.4.3 板料的力學(xué)性能與沖壓成形性能的關(guān)系第22頁，共26頁，2022年，5月20日，19點8分，星期一 1.4.4常用沖壓材料及其力學(xué)性能 黑色金屬 金屬材料沖壓材料 有色金屬 非金屬材料 坯料類型板料：大型零件條料：中小型零件卷料：大批量生產(chǎn)的自動送料塊料：少數(shù)鋼種和有色金屬