沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)(第二版)課件 (第2章)沖壓加工基_第1頁
沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)(第二版)課件 (第2章)沖壓加工基_第2頁
沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)(第二版)課件 (第2章)沖壓加工基_第3頁
沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)(第二版)課件 (第2章)沖壓加工基_第4頁
沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)(第二版)課件 (第2章)沖壓加工基_第5頁
已閱讀5頁,還剩101頁未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

冷沖壓工藝及模設(shè)計(jì)備課講義

課程名稱冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)2

.

課程編號(hào)

1111400.

學(xué)時(shí)學(xué)分

48(4)學(xué)時(shí)3學(xué)分.

專業(yè)層次材料成型及控制工程.

備課教材

《沖壓工藝與沖模設(shè)計(jì)》.

呂建強(qiáng)主編西電版2021授課班級(jí)

材控1201

.授課日期

2023年2~5月.

授課教師呂建強(qiáng).

歸口系部材料成型系.

版次

01.

第2章沖壓加工基礎(chǔ)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,對(duì)由金屬薄板制成的沖壓產(chǎn)品的需求量將會(huì)越來越大,因此,學(xué)習(xí)、研究和發(fā)展冷沖壓技術(shù),對(duì)我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展和民族振興具有極大的意義。沖壓工藝方案是在分析沖壓件工藝性的基礎(chǔ)上,確定沖壓工序性質(zhì)、工序數(shù)目、工序順序、工序組合及其它輔助工序,即確定沖壓件的工藝路線。正確的工藝路線對(duì)于沖壓件質(zhì)量、生產(chǎn)效率、模具設(shè)計(jì)制造和經(jīng)濟(jì)成本具有重大意義。2.1沖壓工序的分類

沖壓加工的零件,由于其形狀、尺寸、精度要求、生產(chǎn)批量等各不相同,因此生產(chǎn)中所采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的,相應(yīng)的沖壓工序也有不同的分類。1、按沖壓變形的性質(zhì)分按照沖壓變形的性質(zhì)分可以分為分離工序和成形工序。分離工序是將板料或毛坯沿一定的輪廓進(jìn)行斷裂分離加工,以獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓件(沖裁件)的工序,又稱為沖裁工序。分離工序種類:落料、沖孔、切斷、切邊、剖切、切舌、切口、整修(精修)、精沖等。(1)

分離工序落料沖孔切斷切邊剖切切舌整修(精修)精沖成形工序是指在不破壞坯料的條件下使坯料產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀、尺寸的沖壓件的工序,也稱為變形工序。成形工序種類:彎曲、拉深、翻邊、脹形、起伏成形、縮口、擴(kuò)口、旋壓、校形、卷邊、擠壓等。(2)

成形工序彎曲拉深變薄拉深翻孔翻邊脹形起伏成形縮口擴(kuò)口旋壓校平整形卷邊拉彎扭轉(zhuǎn)擠壓2、

按沖壓工序的組合方式分(1)單工序在沖壓的—次工作行程中,只完成單一沖壓內(nèi)容的工序。單工序中所使用的模具稱為單工序模。(2)復(fù)合工序復(fù)合工序是在沖壓的一次工作行程中,在模具的同一工位上同時(shí)完成兩種或兩種以上沖壓內(nèi)容的工序。復(fù)合工序所使用的模具稱為復(fù)合模。(3)連續(xù)工序連續(xù)工序是在沖壓的一次工作行程中,在不同的二個(gè)以上工位依次完成兩種或兩種以上沖壓內(nèi)容的工序。連續(xù)工序中所使用的模具稱為連續(xù)模(又稱級(jí)進(jìn)模)。2.2金屬?zèng)_壓變形的基本概念1、

彈性變形與塑性變形金屬在外力作用下產(chǎn)生形狀和尺寸的變化稱為變形,變形分為彈性變形和塑性變形。而沖壓加工就是利用金屬的塑性變形成形制件的一種金屬加工方法。要掌握沖壓成形加工技術(shù),設(shè)計(jì)沖壓工藝和沖壓模具,必須了解板料沖壓時(shí),金屬塑性變形的一些基本原理。使金屬產(chǎn)生變形的外力稱為變形力。除去外力,金屬中原子立即恢復(fù)到原來穩(wěn)定平衡的位置,原子排列畸變消失和金屬完全恢復(fù)原始形狀和尺寸,則這樣的變形稱為彈性變形。若作用于物體的外力卸載后,物體并不能完全恢復(fù)自己的原始形狀和尺寸,這樣的變形稱為塑性變形(也稱為殘余變形)。金屬材料在外力作用下,既能產(chǎn)生彈性變形,又能從彈性變形發(fā)展到塑性變形,是一種具有彈塑性的工程材料。2、

多晶體塑性變形1)晶體和多晶體從金屬學(xué)的觀點(diǎn)來看,所有的固態(tài)金屬都是晶體。工業(yè)上常用的金屬中,最常見的晶格結(jié)構(gòu)有面心立方結(jié)構(gòu)、體心立方結(jié)構(gòu)和密排六方結(jié)構(gòu)。2、

多晶體塑性變形1)晶體和多晶體從金屬學(xué)的觀點(diǎn)來看,所有的固態(tài)金屬都是晶體。工業(yè)上常用的金屬中,最常見的晶格結(jié)構(gòu)有面心立方結(jié)構(gòu)、體心立方結(jié)構(gòu)和密排六方結(jié)構(gòu)。2、

多晶體塑性變形1)晶體和多晶體從金屬學(xué)的觀點(diǎn)來看,所有的固態(tài)金屬都是晶體。工業(yè)上常用的金屬中,最常見的晶格結(jié)構(gòu)有面心立方結(jié)構(gòu)、體心立方結(jié)構(gòu)和密排六方結(jié)構(gòu)。晶體缺陷是指實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中和理想的晶體點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)發(fā)生偏差的區(qū)域。根據(jù)晶體缺陷的幾何形態(tài)特征,一般將之分成三大類:a)點(diǎn)缺陷如空位、間隙原子、溶質(zhì)原子。2)晶體的缺陷b)線缺陷如位錯(cuò)。c)面缺陷如晶界、相界、孿晶界、堆垛層錯(cuò)。3、塑性變形的基本形式1)滑移滑移是指當(dāng)作用在晶體上的剪切應(yīng)力達(dá)到一定數(shù)值后,晶體的一部分沿一定的晶面和晶向相對(duì)晶體的另一部分產(chǎn)生了相對(duì)滑動(dòng)。我們把它們分別稱為滑移面和滑移方向。2)孿生孿生是在一定的剪切應(yīng)力作用下,晶體的一部分相對(duì)于另一部分沿著一定的晶面(孿生面)和晶向(孿生方向)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)果。3)晶間變形多晶體在外力作用下除了每個(gè)晶粒會(huì)在自身的晶粒內(nèi)部產(chǎn)生變形以外,晶粒與晶粒之間也會(huì)相對(duì)移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生變形,這種晶粒之間的變形稱為晶間變形。晶間變形所允許的變形量是有限的。凡是能加強(qiáng)晶間結(jié)合力、減小晶間變形和有利于晶粒內(nèi)發(fā)生變形的因素,均有利于多晶體進(jìn)行塑性變形。多晶體塑性變形還受到晶界的影響,因晶界內(nèi)晶格畸變更甚,晶界的存在可使多晶體的強(qiáng)度和硬度比單晶體高,所以多晶體內(nèi)的晶粒越細(xì),晶界區(qū)所占比例就越大,金屬的強(qiáng)度和硬度也就越高。2.2.2金屬的塑性與變形抗力金屬的塑性,是指金屬在外力的作用下產(chǎn)生永久變形而不破壞其完整的能力。塑性不僅與物體材料的種類有關(guān),還與變形方式和變形條件有關(guān)。拉伸試驗(yàn)所得的伸長(zhǎng)率:

斷面收縮率:變形抗力,是指在一定的變形條件(加載狀況、變形溫度及速度)下,引起物體塑性變形的單位變形力。變形抗力反映了物體在外力作用下抵抗塑性變形的能力。塑性和變形抗力是兩個(gè)不同的概念。2.2.2金屬的塑性與變形抗力2.2.3影響金屬塑性和變形抗力的主要因素1、化學(xué)成份與組織對(duì)塑性和變形抗力的影響。工業(yè)用金屬都是合金。合金元素與基體金屬的結(jié)合有固溶體、化合物和中間相?;衔锖椭虚g相是屬電子鍵結(jié)合,原子間結(jié)合力強(qiáng),表現(xiàn)出的變形抗力大而塑性差。固溶體,特別是置換式固溶體,并不改變基體金屬的晶格型式,只是使晶格略有畸變,因而變形抗力和塑性與基體金屬并無顯著差別。2.2.3影響金屬塑性和變形抗力的主要因素1、化學(xué)成份與組織對(duì)塑性和變形抗力的影響。金屬材料的組織情況除了它的晶格結(jié)構(gòu)形式外,還包括晶粒的形狀、大小以及差異程度,合金元素和雜質(zhì)的含量以及分布均勻程度,組織狀態(tài)的齊性程度、晶粒空間方位的一致程度,還有其它一些可能存在的缺陷,它們都在一定程度上影響著合金的塑性,而這些情況都與合金的生產(chǎn)變形歷史以及熱處理過程有關(guān)。2.2.3影響金屬塑性和變形抗力的主要因素2、變形溫度對(duì)塑性和變形抗力的影響。1)軟化作用2)滑移體系的增加3)新的塑性變形方式4)物理化學(xué)的變化2.2.3影響金屬塑性和變形抗力的主要因素3、變形速度對(duì)塑性和變形抗力的影響。變形速度是指單位時(shí)間內(nèi)應(yīng)變的變化量,其對(duì)金屬塑性變形的影響是多方面的。其中熱效應(yīng)和變形過程延續(xù)時(shí)間是影響的兩個(gè)主要方面。金屬塑性變形時(shí)施加的外力要對(duì)變形體作功,稱為變形功。通常將因塑性變形導(dǎo)致變形體溫度升高的作用稱為熱效應(yīng)。變形速度愈高,則熱效應(yīng)愈顯著,從而提高了金屬的塑性。2.2.3影響金屬塑性和變形抗力的主要因素3、變形速度對(duì)塑性和變形抗力的影響。變形速度決定了物體變形過程延續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短,因而限制了變形體的軟化作用或析出異相過程的完成程度,影響了金屬的塑性和變形抗力。變形速度還從金屬塑性變形方式和變形分布均勻程度等方面影響金屬的塑性。2.2.3影響金屬塑性和變形抗力的主要因素3、變形速度對(duì)塑性和變形抗力的影響。常規(guī)沖壓使用的壓力機(jī)工作速度較低(0.1-1.5米/秒),對(duì)金屬塑性變形性能的影響較小??紤]成形速度的影響主要基于零件的尺寸和形狀。對(duì)于小尺寸零件的沖壓工序一般不必考慮變形速度因素;而大型復(fù)雜零件的成形,由于各部分的變形極不均勻,易于拉裂和起皺,為了便于金屬的塑性流動(dòng),采用低速壓力機(jī)或液壓機(jī)(0.006-0.02米/秒)比較適宜。2.3金屬塑性變形理論為了簡(jiǎn)化塑性變形力研究過程,塑性理論通常采用以下假設(shè):1)變形體是連續(xù)的,即整個(gè)變形體內(nèi)不存在任何空隙。這樣,應(yīng)力、應(yīng)變、位移等物理量也都是連續(xù)的,并可用坐標(biāo)的連續(xù)函數(shù)來表示。2)變形體是均質(zhì)的和各向同性的。這樣,從變形體上切取的任一微元體都能保持原變形體所具有的物理性質(zhì),且不隨坐標(biāo)的改變而變化。3)在變形團(tuán)任意瞬間,力的作用是平衡的。4)在一般情況下,忽略體積力的影響。5)在變形的任意瞬間,體積不變。1、一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)在外力的作用下,材料內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)間就會(huì)產(chǎn)生相互作用的力,稱為內(nèi)力。單位面積上內(nèi)力的大小稱為應(yīng)力。材料內(nèi)某一點(diǎn)的應(yīng)力大小與分布稱為該點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。2.3.1金屬塑性變形的力學(xué)基礎(chǔ)1、一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)在外力的作用下,材料內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)間就會(huì)產(chǎn)生相互作用的力,稱為內(nèi)力。單位面積上內(nèi)力的大小稱為應(yīng)力。材料內(nèi)某一點(diǎn)的應(yīng)力大小與分布稱為該點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。2.3.1金屬塑性變形的力學(xué)基礎(chǔ),,

只需知道六個(gè)應(yīng)力分量,即三個(gè)正應(yīng)力和三個(gè)切應(yīng)力

變形體內(nèi)任何一點(diǎn)(單元體)的應(yīng)力狀態(tài)可以用主應(yīng)力表示,稱為主應(yīng)力狀態(tài)。σ1≥σ2≥σ3

如果三個(gè)主應(yīng)力的大小相等,即σ1=σ2=σ3,則稱為球應(yīng)力狀態(tài),這種應(yīng)力狀態(tài)不能產(chǎn)生切應(yīng)力,習(xí)慣上又將三向等壓應(yīng)力稱為靜水壓力。單元體上三個(gè)正應(yīng)力的平均值稱為平均應(yīng)力,用σm表示,其大小取決于該點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài),而于坐標(biāo)軸的選取無關(guān),即主應(yīng)力狀態(tài)對(duì)金屬塑性的影響順序主切應(yīng)力及主切應(yīng)力面主切應(yīng)力面上的應(yīng)力狀態(tài)2、一點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)εm=(ε1+ε2+ε3)/3

相對(duì)應(yīng)變:實(shí)際應(yīng)變:實(shí)際應(yīng)變與相對(duì)應(yīng)變之間的關(guān)系:ε1≥ε2≥ε3(1)塑性變形時(shí),物體只有形狀和尺寸發(fā)生變化,而體積保持不變。(2)不論應(yīng)變狀態(tài)如何,其中必有一個(gè)主應(yīng)變的符號(hào)與其他兩個(gè)主應(yīng)變的符號(hào)相反,這個(gè)主應(yīng)變的絕對(duì)值最大,稱為最大主應(yīng)變。(3)當(dāng)已知兩個(gè)主應(yīng)變數(shù)值時(shí),便可算出第三個(gè)主應(yīng)變。(4)任何一種物體的塑性變形方式只有三種,與此相應(yīng)的主應(yīng)變的狀態(tài)圖也只有三種。2.3.2金屬塑性變形的屈服準(zhǔn)則

金屬塑性變形是各種壓力加工方法得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ),金屬塑性成形理論所研究的對(duì)象已超出彈性變形而進(jìn)入塑性變形的范疇。屈服準(zhǔn)則正是研究材料進(jìn)入塑性狀態(tài)的力學(xué)條件,因而它從形式上來講和材料力學(xué)中的第三、第四強(qiáng)度理論大致相同。當(dāng)物體中某點(diǎn)處于單向應(yīng)力狀態(tài)時(shí),只要該向應(yīng)力達(dá)到材料的屈服點(diǎn),該點(diǎn)就開始屈服,由彈性狀態(tài)進(jìn)入塑性狀態(tài)。對(duì)于復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài),則應(yīng)同時(shí)考慮各個(gè)應(yīng)力分量的綜合作用,即只有當(dāng)各個(gè)應(yīng)力分量之間符合一定的關(guān)系時(shí),該點(diǎn)才開始屈服,這種關(guān)系就稱為屈服準(zhǔn)則,或屈服條件、塑性條件。1、

屈雷斯加準(zhǔn)則

當(dāng)作用于塑性金屬體上的最大剪應(yīng)力達(dá)到一定數(shù)值時(shí),金屬的變形就由彈性狀態(tài)進(jìn)入塑性狀態(tài),而不管應(yīng)力狀態(tài)的復(fù)雜情況如何。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為:或2、

密席斯準(zhǔn)則

不管應(yīng)力狀態(tài)如何,只要該材料質(zhì)點(diǎn)中的等效應(yīng)力達(dá)到某一定值時(shí),材料就開始屈服。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為:或2.3.3塑性變形時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系物體在彈性變形階段,應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系是線性的、可逆的,彈性變形是可以恢復(fù)的,應(yīng)力和應(yīng)變之間是單值關(guān)系,與加載歷史無關(guān),即一點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)僅僅取決于該點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài),而與已經(jīng)經(jīng)歷的變形過程無關(guān)。塑性變形時(shí)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是非線性的、不可逆的,應(yīng)力應(yīng)變不能簡(jiǎn)單疊加。2.3.3塑性變形時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力與應(yīng)變?cè)隽恐g的關(guān)系式,稱為增量理論,寫成表達(dá)式為:

上式可改寫成增量理論在計(jì)算上引起的困難很大,尤其材料有冷作硬化時(shí),計(jì)算就更復(fù)雜了。為了簡(jiǎn)化計(jì)算,在簡(jiǎn)單加載情況下,可得出全量理論,其表達(dá)式為:式中,σm平均應(yīng)力;,其值表示三向均勻受拉或受壓的成分大小。上式也可改寫成:全量理論的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系表達(dá)式是對(duì)壓力加工中各種工藝參數(shù)進(jìn)行計(jì)算的基礎(chǔ),除此之外,還可利用它們對(duì)某些沖壓成形過程中毛坯的變形和應(yīng)力的性質(zhì)作出定性的分析和判斷。例如:1)在球應(yīng)力狀態(tài)時(shí),有σ1=σ2=σ3=σm,利用全量理論公式分析可得ε1=ε2=ε3=0,這說明在球應(yīng)力狀態(tài)下,毛坯不產(chǎn)生塑性變形,僅有彈性變形存在。2)在平面變形時(shí),如設(shè)ε2=0,根據(jù)體積不變規(guī)律,則有ε1=-ε3,利用全量理論公式分析可得σ2-σm=0,即有σ2=σm,這說明在平面變形時(shí),在主應(yīng)力與平均應(yīng)力相等的方向上不產(chǎn)生塑性變形,且這個(gè)方向上的主應(yīng)力即為中間主應(yīng)力,其值為σ2=(σ1+σ3)/2。寬板彎曲時(shí),寬度方向的變形為零,即屬于這種情況。3)平板毛坯脹形時(shí),在發(fā)生脹形的中心部位,其應(yīng)力狀態(tài)是兩向等拉,厚度方向應(yīng)力很小,可視為零,即有σ1=σ2>0,σ3=0,屬平面應(yīng)力狀態(tài)。利用全量理論公式分析可以判斷變形區(qū)的變形情況,這時(shí),ε1=ε2=-ε3/2,在拉應(yīng)力作用方向?yàn)樯扉L(zhǎng)變形,而在厚度方向?yàn)閴嚎s變形。由此可見,脹形變薄是比較顯著的。4)當(dāng)毛坯變形區(qū)三向受壓時(shí),利用全量理論公式分析可知在最大壓應(yīng)力σ3方向上的變形一定是壓縮變形,而在最小壓應(yīng)力σ1方向上的變形必為伸長(zhǎng)變形。在塑性理論中,分析問題需要從靜力學(xué)、幾何學(xué)和物理學(xué)等角度來考慮。靜力學(xué)角度是從變形體中質(zhì)點(diǎn)的應(yīng)力分析出發(fā),根據(jù)靜力學(xué)平衡條件導(dǎo)出該點(diǎn)附近各應(yīng)力分量之間的關(guān)系式,即平衡微分方程。幾何學(xué)角度是根據(jù)變形體的連續(xù)性和均勻性,用幾何的方法導(dǎo)出應(yīng)變分量與位移分量之間的關(guān)系式,即幾何方程。物理學(xué)角度是根據(jù)實(shí)驗(yàn)與假設(shè)導(dǎo)出應(yīng)變分量與應(yīng)力分量之間的關(guān)系式。此外,還要建立變形體從彈性狀態(tài)進(jìn)入塑性狀態(tài)并使塑性變形繼續(xù)進(jìn)行時(shí),其應(yīng)力分量與材料性能之間的關(guān)系,即屈服準(zhǔn)則或塑性條件。2.3.4真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線1、彈塑性共存規(guī)律低碳鋼試樣在單向拉伸時(shí),可由記錄器直接記錄外力F和試樣的絕對(duì)長(zhǎng)度l,得到拉伸試驗(yàn)曲線圖,如右圖所示。在金屬塑性變形的過程中會(huì)同時(shí)伴隨著彈性變形,當(dāng)外力卸載后,彈性變形回復(fù),而塑性變形得以保留下來,變形體變形時(shí)的這種現(xiàn)象稱為彈塑性共存規(guī)律。2、

真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變的概念材料開始塑性變形時(shí)的應(yīng)力稱為屈服應(yīng)力(σs)。一般金屬材料在變形的過程中,隨著變形程度的增加,其每一瞬時(shí)的屈服應(yīng)力不斷提高,而塑性不斷下降,這種變化著的實(shí)際屈服應(yīng)力稱為真實(shí)應(yīng)力(又稱為變形抗力)。在室溫下,低速拉伸金屬試樣,使之均勻變形,真實(shí)應(yīng)力即為作用于試樣瞬時(shí)斷面積上的應(yīng)力,表示為:σ=F/A真實(shí)應(yīng)變

總的真實(shí)應(yīng)變?yōu)椋?/p>

將上式按泰勒級(jí)數(shù)展開,得:均勻變形階段,真實(shí)應(yīng)變和相對(duì)伸長(zhǎng)存在以下關(guān)系:3、

真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線通常由實(shí)驗(yàn)建立,實(shí)質(zhì)上可以看成是塑性變形時(shí)應(yīng)力應(yīng)變的實(shí)驗(yàn)關(guān)系。真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變有三類,即:1)第一類真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線:真實(shí)應(yīng)力——相對(duì)應(yīng)變;2)第二類真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線:真實(shí)應(yīng)力——相對(duì)截面收縮率

3)第三類真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線:真實(shí)應(yīng)力——對(duì)數(shù)應(yīng)變?cè)诮饘偎苄猿尚卫碚撝校毡椴捎谜鎸?shí)應(yīng)力和對(duì)數(shù)應(yīng)變表示的真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線,能夠更加真實(shí)地反映金屬材料塑性變形的硬化現(xiàn)象及規(guī)律,因此也稱為硬化曲線,如右圖所示。

實(shí)驗(yàn)研究表明,很多金屬的硬化曲線近似于拋物線形狀,對(duì)于立方晶格的退火金屬(如Fe、Cu、Al等),其硬化曲線可相當(dāng)精確地用冪函數(shù)曲線來表示,其數(shù)學(xué)表達(dá)式為:

σ=Cεn式中C—與材料有關(guān)的系數(shù)(MPa);

n—硬化指數(shù)。C與n的值與材料的種類和性能有關(guān)。硬化指數(shù)n是表明材料冷變形硬化的重要參數(shù),對(duì)板料的沖壓性能及沖壓件質(zhì)量都有較大的影響。如圖示為不同n值材料的硬化曲線。n值大,表示變形時(shí)硬化顯著,對(duì)后續(xù)變形工序不利。但n值大時(shí)對(duì)以伸長(zhǎng)變形為特點(diǎn)的成形工藝(如脹形、翻邊等)卻是有利的,這是由于硬化帶來變形抗力的顯著增加,可以抵消毛坯變形處局部變薄而引起的承載能力的減弱。因而可以制止變薄處變形的進(jìn)一步發(fā)展,使變形轉(zhuǎn)移到別的尚未變形的部位,提高了板料變形的均勻性。2.3.5塑性變形時(shí)基本規(guī)律1、

硬化現(xiàn)象與硬化曲線對(duì)于一般常用的金屬材料,隨著塑性變形程度的增加,其強(qiáng)度、硬度和變形抗力逐漸增加,而塑性和韌性逐漸降低,這種現(xiàn)象稱為加工硬化(又稱為應(yīng)變硬化)。

圖所示是用試驗(yàn)求得的幾種金屬在室溫下的硬化曲線。從曲線的變化規(guī)律來看,幾乎所有的硬化曲線都具有一個(gè)共向的特點(diǎn),即在塑性變形的開始階段,隨著變形程度的增大,實(shí)際應(yīng)力劇烈增加,但當(dāng)變形程度達(dá)到某些值以后,變形的增加不再引起實(shí)際應(yīng)力的顯著增加,也就是說,隨著變形程度的增大,材料的硬化強(qiáng)度(或稱硬化模數(shù))逐漸降低。用直線代替硬化曲線的實(shí)質(zhì)是:在實(shí)際應(yīng)力-應(yīng)變所表示的硬化曲線上,于縮頸點(diǎn)處做切線來近似代替實(shí)際硬化曲線,如圖2-21所示。該硬化直線的方程式為:

用直線代替硬化曲線是非常近似的,僅在縮頸點(diǎn)附近精確度較高,當(dāng)變形程度很小或很大時(shí),硬化直線與實(shí)際硬化曲線之間存在很大的差別。所以在沖壓生產(chǎn)中常用指數(shù)曲線表示硬化曲線,其方程式為:部分板材的n值和C值材料C值/MPan值材料C值/MPan值08FH62H68QSn6.5-0.108A1(ZF)08A1(HF)1Crl8Ni9Ti1035708.76773.38759.12864.4553.47521.271093.61112.430.1850.5130.4350.4920.2520.2470.3470,286Q23510205A025A12T2SPCC(日本)SPCD(日本)630.27583.84709.06165.64366.29538.37569.76497.630.2360.2150.1660.1640.1920.455O.2120.2492、加裁卸載規(guī)律與反載軟化現(xiàn)象彈性回復(fù)的應(yīng)變量為:2、加裁卸載規(guī)律與反載軟化現(xiàn)象3、最小阻力定律在塑性成形中,破壞了金屬的整體平衡而強(qiáng)制金屬流動(dòng),當(dāng)金屬質(zhì)點(diǎn)有向幾個(gè)方向移動(dòng)的可能時(shí),它向阻力最小的方向移動(dòng),這就是塑性變形中的最小阻力定律。沖壓成形必須正確控制金屬流動(dòng)——開流和限流。4、沖壓成形中的變形趨向性分析及其控制在沖壓成形過程中,坯料的各個(gè)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,即具有不同的變形趨向性。在這種情況下,判斷坯料各部分是否變形和以什么方式變形,以及能否通過正確設(shè)計(jì)沖壓工藝和模具等措施來保證在進(jìn)行和完成預(yù)期變形的同時(shí),排除其他一切不必要的和有害的變形等,則是獲得合格的高質(zhì)量沖壓件的根本保證。因此,分析研究沖壓成形中的變形趨向及控制方法,對(duì)制定沖壓工藝過程、確定工藝參數(shù)、設(shè)計(jì)沖壓模具以及分析沖壓過程中出現(xiàn)的某些產(chǎn)品質(zhì)量問題等,都有非常重要的實(shí)際意義。可以把沖壓過程中的坯料劃分成為變形區(qū)和傳力區(qū)。沖壓設(shè)備施加的變形力通過模具,并進(jìn)一步通過坯料傳力區(qū)作用于變形區(qū),使其發(fā)生塑性變形。4、沖壓成形中的變形趨向性分析及其控制5、控制變形趨向性的措施1)變坯料各部分的相對(duì)尺寸當(dāng)D、d0都較小,D/dT<1.5~2、d0/dT<0.15時(shí),寬度為(D—dT)的環(huán)形部分產(chǎn)生塑性變形所需的力最小而成為弱區(qū),因而產(chǎn)生外徑收縮的拉深變形,得到拉深件;當(dāng)D、d0都較大,D/dT>2.5、d0/dT<0.2~0.3時(shí),寬度為(dT-d0)的內(nèi)環(huán)形部分產(chǎn)生塑性變形所需的力最小而成為弱區(qū),因而產(chǎn)生內(nèi)孔擴(kuò)大的翻孔變形,得到翻孔件;當(dāng)D較大、d0較小其至為0,D/dT>2.5、d0/dT<0.15時(shí),這時(shí)坯l料外環(huán)的拉深變形和內(nèi)環(huán)的翻孔變形阻力都很大,結(jié)果使凸、凹模圓角及附近的金屬成為弱區(qū)而產(chǎn)生厚度變薄的脹形變形,得到脹形件。

脹形翻孔拉深5、控制變形趨向性的措施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面之間的摩擦阻力4)改變坯料局部區(qū)域的溫度

2.4沖壓材料2.4.1沖壓材料的工藝性要求1、

沖壓材料2、

常用沖壓材料種類沖壓材料規(guī)格與牌號(hào)級(jí)別表面質(zhì)量

表達(dá)符號(hào)拉深級(jí)別Ⅰ特高級(jí)別的精整表面

Z最深拉深Ⅱ高級(jí)別的精整表面

S深拉深Ⅲ較高級(jí)別的精整表面

P普通拉深Ⅳ普通精整表面

金屬薄板表面金屬質(zhì)量分類

金屬薄板拉深級(jí)別分類

(GB708-1988)

(GB708-1988)

尺寸精度等級(jí)鋼板厚度鋼板幅面尺寸鋼板規(guī)格尺寸標(biāo)準(zhǔn)號(hào)鋼板性能標(biāo)準(zhǔn)號(hào)拉深等級(jí)表面質(zhì)量等級(jí)材料牌號(hào)3.材料的沖壓成形性能及實(shí)驗(yàn)1)沖壓成形性能材料對(duì)各種沖壓成形方法的適應(yīng)能力稱為材料的沖壓成形性能。有兩個(gè)方面:一是成形極限,二是成形質(zhì)量。(1)成形極限成形極限是指材料在沖壓成形過程中能達(dá)到的最大變形程度。為了提高成形極限,從材料方面看,必須提高材料的抗拉和抗壓的能力;從沖壓工藝參數(shù)的角度來看,必須嚴(yán)格限制坯料的極限變形系數(shù)。當(dāng)作用于坯料變形區(qū)的拉應(yīng)力為絕對(duì)值最大的應(yīng)力時(shí),在這個(gè)方向上的變形一定是伸長(zhǎng)變形,故稱這種沖壓變形為伸長(zhǎng)類變形;當(dāng)作用于坯料變形區(qū)的壓應(yīng)力的絕對(duì)值最大時(shí),在這個(gè)方向上的變形一定是壓縮變形,故稱這種沖壓變形為壓縮類變形。(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(dá)到的質(zhì)量指標(biāo),包括尺寸精度、厚度變化、表面質(zhì)量及物理力學(xué)性能等。材料在塑性變形的同時(shí)總伴隨著彈性變形,當(dāng)沖壓結(jié)束載荷卸除以后,由于材料的彈性回復(fù),造成沖件的形狀與尺寸偏離模具工作部分的形狀與尺寸,從而影響了沖件的尺寸與形狀精度。材料經(jīng)過沖壓成形以后,一般厚度都會(huì)發(fā)生變化,因此對(duì)強(qiáng)度有要求時(shí),往往要限制其最大變薄量。原材料的表面狀態(tài)、晶粒大小、沖壓時(shí)材料的粘模情況及模具對(duì)材料表面的擦傷等,都將影響沖件表面質(zhì)量。(1)間接試驗(yàn)間接試驗(yàn)有拉伸試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)和金相試驗(yàn)等。2)板料沖壓成形性能實(shí)驗(yàn)①強(qiáng)度指標(biāo)(屈服強(qiáng)度σs、抗拉強(qiáng)度σb或縮頸點(diǎn)應(yīng)力σj)強(qiáng)度指標(biāo)對(duì)沖壓成形性能的影響通常用屈服點(diǎn)屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值σs/σb(稱為屈強(qiáng)比)來表示。一般屈強(qiáng)比愈小,則σs與σb之間的差值愈大,表示材料允許的塑性變形區(qū)間愈大,成形過程的穩(wěn)定性愈好,破裂的危險(xiǎn)性就愈小,因而有利于提高極限變形程度,減小工序次數(shù)。因此,σs/σb愈小,材料的沖壓成形性能愈好。②剛度指標(biāo)(彈性模量E、硬化指數(shù)n)彈性模量E愈大或屈服強(qiáng)度與彈性模量的比值σs/E(稱為屈彈比)愈小,在成形過程中抗壓失穩(wěn)的能力愈強(qiáng),卸載后的回彈量小,有利于提高沖件的質(zhì)量。n值大的材料,硬化效應(yīng)就大,這對(duì)于伸長(zhǎng)類變形來說是有利的。因?yàn)閚值愈大,在變形過程中材料局部變形程度的增加會(huì)使該處變形抗力增大,這樣就可以補(bǔ)償該處因截面積減小而引起的承載能力的減弱,制止了局部集中變形的進(jìn)一步發(fā)展,具有擴(kuò)展變形區(qū)、使變形均勻化和增大極限變形程度的作用。③塑性指標(biāo)(均勻伸長(zhǎng)率δj或細(xì)頸點(diǎn)應(yīng)變?chǔ)舑、斷后伸長(zhǎng)率δ或斷裂收縮率φ)

④各向異性指標(biāo)(扳厚方向性系數(shù)γ、板平面方向性系數(shù)Δγ)板厚方向系數(shù)γ是指板料試樣拉伸時(shí),寬度方向與厚度方向的應(yīng)變之比,即由

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論