冲压工艺及模具设计.ppt

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1、冲压工艺与原理概述,冲压工艺与原理概述,一、冲压工序的分类1.根据工艺性质分：分离工序、塑性变形工序 2.根据工序组合程度分：单工序、复合工序、连续工序分离工序：指坯料在模具刃口作用下，沿一定的轮廓线分离而获得冲件的加工方法。塑性变形工序：指坯料在模具压力作用下，使坯料产生塑性变形，但不产生分离而获得具有一定形状和尺寸的冲件的加工方法。,冲压工艺与原理概述,二、金属塑性变形在外力的作用下，金属产生的形状和尺寸变化称为变形，变形分为弹性变形(elastic deformation)与塑性变形(plastic deformation)弹性(elasticity)：卸载后变形可以恢复特性，可逆性塑性

2、(plasticity)：物体产生永久变形的能力，不可逆性外力破坏原子间原有的平衡状态，造成原子排列的畸变，引起金属形状和尺寸的变化。变形的实质是原子间的距离产生变化。,冲压工艺与原理概述,三、金属的塑性指标与变形抗力塑性：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。常用的塑性指标有延伸率、断面收缩率，反映变形的能力变形抗力：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。反映塑性变形的难易程度,冲压工艺与原理概述,三、金属的塑性指标与变形抗力影响金属的塑性与变形抗力的主要因素化学成份和组织对塑性和变形抗力的影响；变形温度对塑性和变形抗力的影响；变形速度对塑性和

3、变形抗力的影响；毛坯的变形都是模具对毛坯施加外力所引起内力或由内力直接作用的结果。应力就是毛坯内单位面积上作用的力。变形的结果即变形量，用应变来表述。思考：变形抗力和塑性与冲压有什么关系？,冲压工艺与原理概述,三、金属的塑性指标与变形抗力变形抗力即所有内应力对外表现的结果变形抗力与变形功相关塑性为变形量的大小变形量与工件的形状相关应力-应变关系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。变形总是趋向于流动阻力小的方向塑性变形时，只有形状的变化，而无体积的变化,冲压工艺与原理概述,三、金属的塑性指标与变形抗力屈雷斯加(HTresca)屈服准则任意应力

4、状态下只要最大剪应力达到某临界值后材料就开始屈服,只考虑最大剪应力的作用(也即在三个主应力中忽略了中间主应力的作用)密席斯(Von Mises)屈服准则当某点的等效应力达到某一临界值时，材料就开始屈服,冲压工艺与原理概述,三、金属的塑性指标与变形抗力,冲压工艺与原理概述,三、金属的塑性指标与变形抗力,冲压工艺与原理概述,三、金属的塑性指标与变形抗力,冲压工艺与原理概述,四、冲压应力应变状态单元体的三个主方向都有应力存在，这种应力状态称为三向应力状态，或称空间或立体应力状态，如宽板弯曲变形。但板料的大多数成形工序，沿材料厚度方向的厚向应力与其他两个垂直方向的主应力(即径向应力与切向应力)比较，相

5、对来说往往很小，可以忽略不计，如拉深、翻孔和胀形变形，这种应力状态称平面应力。板料变形是体积应变（往往伴随着料厚的变化）为简化计算，在理论上认为料厚不变（平面应变）,冲压工艺与原理概述,四、冲压应力应变状态,冲压工艺与原理概述,五、板材的塑性指标屈服极限s屈服极限小,材料容易屈服,则变形抗力小.屈强比s/b屈强比小,说明材料能够承受比较大的变形总延伸率与均匀延伸率u拉伸实验中,试样拉断时的伸长率称总伸长率均匀塑性延伸阶段的延伸率为均匀延伸率u,冲压工艺与原理概述,五、板材的塑性指标,冲压工艺与原理概述,五、板材的塑性指标,冲压工艺与原理概述,五、板材的塑性指标硬化材料的强度指标随变形程度的增加

6、而增加,塑性随之降低。硬化曲线硬化指数n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。厚向异性指数r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板平面各向异性指数r.指材料在板平面内各向异性程度,冲压工艺与原理概述,五、板材的塑性指标冲压成形性能:板料对各种冲压成形加工的适应能力。抗破裂性和贴模性（成形极限）、定形性（冲压件形状尺寸精度）拉伸失稳：板料在拉应力作用下局部出现缩颈或断裂；压缩失稳：板料在压应力作用下出现起皱。板料在失稳之前可以达到的最大变形程度叫做成形极限。成形极限越高说明板料冲压成形性能越好。总体成形极限反映板料矢稳前总体尺寸可以达到的最

7、大变形程度如极限拉深系数、极限胀形高度和极限翻孔系数等。局部成形极限则反映板料失稳前局部尺寸可以达到的最大变形程度。,冲压工艺与原理概述,五、板材的塑性指标冲压性能试验及指标间接试验(力学试验、金属学试验)和直接试验（模拟试验和实物试验）。胀形成形性能试验杯突试验(Erichsen 试验)GB415684金属杯突试验方法。用20mm球形凸模压入夹紧在凹模与压边圈之间的试样，试样边缘不能向内流动。使试样在凹模内胀成凸包，至凸包破裂时停止试验，并将胀形中当试件出现裂缝时冲头的压入深度称为胀形深度或Erichsen试验深度，简计为Er值,冲压工艺与原理概述,五、板材的塑性指标,冲压工艺与原理概述,五

8、、板材的塑性指标成形极限图板料在不同应变路径下的两个互相垂直方向上局部失稳极限应变1和2(工程应变即延伸率)或1和2(真实应变)构成的条带形区域或曲线。全面反映了板料在单向和双向拉应力作用下的局部成形极限。,冲压工艺与原理概述,五、板材的塑性指标,冲压工艺与原理概述,五、板材的塑性指标,冲压工艺与原理概述,五、板材的塑性指标,冲压工艺与原理概述,五、板材的塑性指标,冲压工艺与原理概述,五、板材的塑性指标,冲压工艺与原理概述,六、常见冲压材料汽车用钢板：08（F、HF、ZF）、08Al、ST14、SPCE成形性能、刚度和强度、防腐性、连接性能、涂覆性能低合金高强钢板、高强度超深冲钢（IF）、超深

9、冲烘烤强化钢（BH）和新型涂镀层板（镀锌、铝）和夹层复合板（树脂、碳纤维）固溶强化、弥散强化型、烘烤硬化型、双相强化型,冲压工艺与原理概述,六、常见冲压材料16Mn、45、65Mn、Q2351Cr18Ni9Ti、4Cr13硅钢有色金属板铜（合金）：紫铜、黄铜（含镍、锌、铅）、青铜（铍、硅、锰、铝）铝（合金）：纯铝、硬铝、一般铝合金镍、镁、锌非金属：纸、橡胶、胶木、塑料,冲压工艺与原理概述,六、常见冲压材料材料标注及标准a.钢板1.07501500-B GB/T 709-1988Q235A F GB/T 912-1989尺寸规格（厚宽长）尺寸精度等级 尺寸规格标准号普通质量碳钢钢号 炼钢脱氧方法 钢板技术条件标准号 b.冷轧钢板1.07501500-B GB/T 709-198808F-II Z GB/T 13237-1991 表面质量代号 拉延级别代号 c.规格范围：（厚宽长）a.热轧钢板：(0.54.0)(6001500)(12006000)b.冷轧钢板：(2.06.0)(6002000)(12002300)钢板可直接轧制或用大于600mm的宽钢带剪切而成；钢板、钢带,