汽车模具冷冲压变形基础课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,冲压工艺及模具设计,第1章 冲压变形的基本原理,第二章 冷冲压变形基础,冷冲压工艺与模具设计助学课件,本章学习要求：,1.掌握金属塑性变形的基本概念；,2.掌握板料冲压性能和常见的冲压材料；,3.了解塑性变形的力学基础和冲压成形方法的力学特点。,1.1金属塑性变形的基本概念,1.2金属塑性变形的力学基础,1.3冲压成形时变形毛坯的力学特点与分类,1.4板料冲压成形性能及冲压材料,1.1金属塑性变形的基本概念,在外力的作用下，金属产生形状和尺寸变化为变形，变形分为弹性变形与塑性变形,。,塑性变形的物理概念,外力破坏原子间原有的平衡状态，造成排列的畸变，引起金属形状和尺寸的变化。,塑性变形的基本方式,滑移 孪生 多晶体的塑性变形（变形后形成纤维组织、变形织构）,(如图1.1.1),金属的塑性与变形抗力,1.塑性及塑性指标,塑性：指金属在外力的作用下，能稳定的发挥塑性变形而不破坏其完整性的能力。,塑性指标：常用的塑性指标有,延伸率,断面收缩率,2.变形抗力,金属产生塑性变形的力为变形力，金属抵抗变形的力称为变形抗力。,影响金属的塑性与变形抗力的主要因素,1.化学成份和组织对塑性和变形抗力的影响,2.变形温度对塑性和变形抗力的影响,3.变形速度对塑性和变形抗力的影响,1.2 塑性变形的力学基础,外力 内力,模具 毛坯 零件,1.2.1 一点的应力应变状态,1.一点的应力状态,(如图1.2.1),2.一点的主应变状态,体积不变定律：,三个推论：,塑性变形时，只有形状的变化，而无体积的变化；,无论什么应变状态，其中一个主应变的符号与另外两个主应变的符号相反；,已知两个应变就可求第三个应变。,1.2.2 屈服准则（塑性条件）,屈服准则,：,材料进入塑性状态的力学条件。当材料中的某点的应力满足屈服准则，该点就进入塑性状态。,1.屈雷斯加(,HTresca,)屈服准则,2.密席斯(,Von Mises,)屈服准则,3.屈服准则的几何表示,在平面应力状态时，屈服准则可用屈服轨迹来表示（,如图,）。,1.2.3 塑性变形时应力与应变的关系,单向拉伸应力-应变曲线(,如图,),增量理论,全量理论,例：全量理论分析应力应变关系,1)称平面应变(或称平面变形),由上式可得出:,2)材料受单向拉应力,由上式可得:,硬化与硬化曲线,1.硬化,材料的强度指标随变形程度的增加而增加,塑性随之降低,。,2.硬化曲线,实际应力曲线与假象应力曲线（,如图,）,几种常用冲压板料的硬化曲线（,如图,）,硬化指数,是表明材料冷变形硬化的重要参数，对板料的冲压性能以及冲压件的质量都有较大的影响。,1.3冲压成形时变形毛坯的力学特点与分类,1.3.1 变形毛坯的分区,(,如图,),1.3.2 变形区的应力应变特点,1.,冲压毛坯两向受拉应力的作用,(,可分两种情况,)：,（如图,象限）,2.冲压毛坯变形区受两向压应力的作用,（如图,象限）,3.冲压毛坯变形区受异号应力的作用，而且拉应力的绝对值大于压应力的绝对值。,(,可以分为两种情况,),（如图）,4.冲压毛坯变形区受异号应力的作用，而且压应力的绝对值大于拉应力的绝对值。,(,可以分为两种情况,),综上所述：冲压变形可分为伸长类变形和压缩类变形（,如图,）。,1.3.3 冲压成形过程中变形趋向性及其控制,1.变形趋向性,(如图),弱区必先变形，变形区应为弱区,2.变形趋向性的控制,合理地确定毛坯尺寸（,图,图,）,正确设计模具工作部分形状和尺寸,改变毛坯与模具表面的摩擦条件,其他工艺措施,1.4 板料冲压成形性能及冲压材料,1.4.1 板料的冲压成形性能,冲压成形性能:板料对各种冲压成形加工的适应能力。,抗破裂性、贴模性、定形性,成形极限 冲压件形状尺寸精度,板材冲压成形试验的试验方法,板料冲压性能试验方法通常分为三种类型：,力学试验,、,金属学试验,（统称间接试验）和,工艺试验,（直接试验）。,拉伸试验用的标准试样和拉伸曲线（,图,）,1.屈服极限,屈服极限 小,材料容易屈服,则变形抗力小.,2.屈强比,屈强比小,说明 值小而 值大,3.总延伸率 与均匀延伸率,拉伸实验中,试样拉断时的伸长率称总伸长率,1.4.3 板料的力学性能与冲压成形性能的关系,图1.4.1 拉伸试验用的标准试样和拉伸曲线,4.,硬化指数,单向拉伸硬化曲线可写成 ，其中 为硬化指数。,5.,厚向异性指数,厚向异性指数是指单向拉伸试样宽度应变和厚度应变之比,6.,板平面各向异性指数,对拉深件质量的影响（,图,）,图1.4.2 ,对拉深件质量的影响,常用冲压材料及其力学性能,1.,冲压常用的材料,黑色金属,金属材料,冲压材料 有色金属,非金属材料,2.,冲压用新材料及其性能,1）高强度钢板,2）耐腐蚀钢板,3）双相钢板,4）涂层板,5）复合板材,图1.1.1 晶格畸变(a)无外力作用；(b)外力作用产生弹性畸变；(c)晶格滑移或孪动；(d)外力卸去后的永久变形,图1.2.1 一点的应力状态,（a）受力物体 （b）任意坐标系（c）主轴坐标系,1.2.4 屈服准则的几何表示,（a）平面上两屈服准则表达 (b)主应力空间两屈服准则表达,图单向拉应力应变曲线,图1.2.6 实际应力曲线与假象应力曲线,图几种常用冲压板料的硬化曲线,图1.3.2 冲压应力图,图1.3.2 冲压应力图,1.3.3 冲压变形图,图,变形趋向性对冲压工艺的影响,图1.3.5 环形毛坯的变形趋向,a)变形前的工具与毛坯 b)拉深 c)翻边 d)胀形,图1.3.6 钢球活座套的冲压工艺过程中的变形趋向性的控制,a)落料 b)拉深 c)冲孔 d)翻边,