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冲压模具设计与制造基础__图文

第一章 冲压模具设计与制造基础
复习上次课内容
如何选择冲压设备?

第一章 冲压模具设计与制造基础
第三节 冲压变形理论基础
一、塑性变形的基本概念
变形:
弹性变形、塑性变形。

塑性:
表示材料塑性变形能力。它是指固体材料在外力作用下发 生永久变形而不破坏其完整性能力。

塑性指标:
衡量金属塑性高低的参数。常用塑性指标为延伸率δ 和断 Lk ? L0 面收缩率ψ 。 ? ? ? 100%
L0 F0 ? Fk ?? ? 100% F0

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第三节 冲压变形理论基础
二、塑性变形对金属组织和性能的影响
金属受外力作用产生塑性变形后不仅形状和尺寸发生变化, 而且其内部的组织和性能也将发生变化。一般会产生加工硬化 或应变刚现象: 金属的机械性能,随着变形程度的增加,强度和硬度逐渐 增加,而塑性和韧性逐渐降低; 晶粒会沿变形方向伸长排列形成纤维组织使材料产生各向 异性; 由于变形不均,会在材料内部产生内应力,变形后作为残 余应力保留在材料内部。

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第三节 冲压变形理论基础
三、塑性力学基础
1.点的应力与应变状态 为了全面、完整地描述变形区内各点的受力和变形情况 。 应力——正应力、剪应力 应力状态: 通常是围绕该点取出一个微小(正)六面体(即所谓 单元体),用该单元体上三个相互垂直面上的九个应力分量来 表示。已知该九个应力分量,则过此点任意切面上的应力都可 求得。 主应力状态 塑性变形可能出现九种主应力状态。
类似有应变状态的概念。一般认为金属材料在塑性变形时体积 不变, 因此主应变状态图只有三种。

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第三节 冲压变形理论基础
三、塑性力学基础(续)
2.金属的屈服条件
屈服——塑性状态,主要取决于两方面的因素: (1)在一定的变形条件(变形温度和变形速度)下材料的物理 机械性质——转变的根据; (2)材料所处的应力状态——转变的条件。 单向应力状态: ζ =ζ
S S

一般应力状态:ζ 1-ζ 3=β ζ

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第三节 冲压变形理论基础
三、塑性力学基础(续)
3.金属塑性变形时的应力应变关系 弹性变形阶段:应力与应变之间的关系是线性的、可逆的, 与加载历史无关; 塑性变形阶段:应力与应变之间的关系则是非线性的、 不可逆的,与加载历史有关。

?1 ? ? 2 ? 2 ? ? 3 ? 3 ??1 ? ? ?? ?1 ? ? 2 ?2 ? ?3 ? 3 ? ?1

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第三节 冲压变形理论基础
三、塑性力学基础(续)
3.金属塑性变形时的应力应变关系(续) 几点讨论结论 (1)应力分量与应变分量符号不一定一致,? 拉应力不一定对 即 应拉应变,压应力不一定对应压应变; (2)某方向应力为零其应变不一定为零; (3)在任何一种应力状态下,应力分量的大小与应变分量的大 小次序是相对应的,即б1>б2>б3,则有ε1>ε2>ε3。 (4)若有两个应力分量相等,? 对应的应变分量也相等,即若 则 б1=б2,则有ε1=ε2。

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第三节 冲压变形理论基础
四、金属塑性变形的一些基本规律
1.硬化规律 加工硬化: 塑性降低,变形抗力提高。能提高变形均匀性。 硬化曲线: 实际应力曲线或真实应力曲线。表示硬化规律。 这种变化规律可近似用指数曲线表示。 ζ =Aε
n

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四、金属塑性变形的一些基本规律(续)
2.卸载弹性恢复规律和反载软化现象

反载软化曲线

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第三节 冲压变形理论基础
四、金属塑性变形的一些基本规律(续)
3.体积不变条件 金属材料在塑性变形时,体积变化很小,可以忽略不计。

一般认为金属材料在塑性变形时体积不变,可证明满足:
ε
1



2

+ ε

3

= 0

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四、金属塑性变形的一些基本规律(续)
4.最小阻力定律 在塑性变形中,破坏了金属的整体平衡而强制金属流动,当金 属质点有向几个方向移动的可能时,它向阻力最小的方向移动。 在冲压加工中,板料在变形过程中总是沿着阻力最小的方向发 展。这就是塑性变形中的最小阻力定律。 弱区先变形,变形区为弱区

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四、金属塑性变形的一些基本规律(续)
4.最小阻力定律(续) 控制变形的趋向性: 开流 和 限流

措施: (1)材料本身的特性
(2)板料的应力状态 冲压工序的性质 工艺参数 模具结构参数(如凸模、凹模工作 部分的圆角半径,摩擦和间隙等。

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第三节 冲压变形理论基础
五、冲压材料及其冲压成形性能
1.冲压成形性能 材料的冲压成形性能:材料对各种冲压加工方法的适应能力。 冲压加工的依据。
材料的冲压性能好 成形极限高 成形质量好 便于冲压加工

成形极限高 冲压成形性能是一个综合性的概念 成形质量好

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五、冲压材料及其冲压成形性能(续)
2.冲压成形性能的试验方法
间接试验和直接试验

3.板料的机械性能与冲压成形性能的关系
板料的强度指标越高,产生相同变形量的力就越大;

塑性指标越高,成形时所能承受的极限变形量就越大; 刚度指标越高,? 形时抵抗失稳起皱的能力就越大。 成
不同冲压工序对板料的机械性能的具体要求有所不同。

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五、冲压材料及其冲压成形性能(续)
4.冲压材料
(1)对冲压材料的要求 a.对冲压成形性能的要求 b.对材料厚度公差的要求 c.对表面质量的要求 (2)常用冲压材料 黑色金属、有色金属、非金属材料

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第三节 冲压变形理论基础
作业布置:
本章思考与练习题5

第一章 冷冲压模具设计与制造基础

点的应力状态 a)任意坐标系 b)主轴坐标系

第一章 冷冲压模具设计与制造基础

9种主应力状态图

第一章 冷冲压模具设计与制造基础

3种主应变状态图

第一章 冷冲压模具设计与制造基础

金属的应力-应变图 1-实际应力曲线 2-假象应力曲线

第一章 冷冲压模具设计与制造基础

硬化曲线

第一章 冷冲压模具设计与制造基础

方板拉深试验——最小阻力定律试验

第一章 冷冲压模具设计与制造基础

变形趋向性对冲压工艺和影响

第一章 冷冲压模具设计与制造基础

环形毛坯的变形趋向 (a)变形前的模具与毛坯(b)拉深(c)翻边(d)胀形




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