冲压变形理论基础.ppt

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1、冲压变形理论基础,冲压成形是金属塑性成形加工方法之一，是建立在金属塑性变形理论基础上的材料成形工程技术。要掌握冷冲压成形加工技术，就必须具有金属塑性变形理论的基础知识,塑性变形的基本概念,在金属材料中，原子之间作用着相当大的力，足以抵抗重力的作用，所以在没有其它外力作用的条件下，金属物体将保持自有的形状和尺寸。弹性变形-当物体受到外力作用之后，它的形状和尺寸将发生变化即变形，变形的实质就是原子间的距离产生变化。假如作用于物体的外力去除后，由外力引起的变形随之消失，物体能完全恢复自己的原始形状和尺寸，这样的变形称为弹性变形。塑性变形-如果作用于物体的外力去除后，物体并不能完全恢复自己的原始形状和

2、尺寸，这样的变形称为塑性变形。塑性变形和弹性变形都是在变形体不破坏的条件下进行的（即连续性不破坏）,通常用塑性表示材料塑性变形能力。塑性-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。金属的塑性不是固定不变的，影响它的因素很多，除了金属本身的晶格类型、化学成分和金相组织等内在因素之外，其外部因素变形方式（机械因素即应力状态与应变状态）、变形条件（物理因素即变形温度与变形速度）的影响也很大。影响金属塑性的主要因素如表1.3.1 所示。,衡量金属塑性高低的参数称为塑性指标（延伸率、断面收缩率）。塑性指标-是以材料开始破坏时的塑性变形量来表示，它可借助于各种实验方法测定。目前应用比较广泛的

3、是拉伸试验，对应于拉伸试验的塑性指标，用延伸率和断面收缩率表示。和的数值由下式确定：需要指出，各种试验方法都是相对于特定的受力状况和变形条件的，由此所测定的塑性指标，仅具有相对的比较意义。变形力-塑性变形时，使金属产生变形的外力称为变形力。变形抗力-金属抵抗变形的力称为变形抗力，它反映材料产生塑性变形的难易程度，一般用金属材料产生塑性变形的单位变形力表示其大小。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，即金属的机械性能，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

4、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。,塑性力学基础,.点的应力与应变状态金属冲压成形时，外力通过模具作用在坯料上，使其内部产生应力，并且发生塑性变形。一定的力 的作用方式和大小都对应着一定的变形，受力不同，变形就不同。由于坯料变形区内各点的受力和变形情况不同，为了全面、完整地描述变形区内各点的受力情况，引入点的应力状态的概念。某点的应力状态，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应力来表示。一般可沿坐标方向将这些应力分解成9个应力分量，即3个正应力和6个剪应力，如图1.3.1 a）所示。由于

5、单元体处于静平衡状态，根据剪应力互等定理（xy=yx，xz=zx，yz=zy），实际上只需要知道6个应力分量，即3个正应力和3个剪应力，就可以确定该点的应力状态。,对于任何一种应力状态，总是存在这样一组坐标系，使得单元体各表面只有正应力而无剪应力，如图1.3.1b）所示,这样，应力状态的表示将大大的简化。我们称剪应力为零的平面为主平面，与主平面垂直的各条轴线称主轴，作用在主平面上的正应力称为主应力（一般用1、2、3表示），以主应力表示的应力状态，称为主应力状态，表示主应力有无与方向的图形，称主应力状态图。塑性变形过程中，可能出现的主应力状态图共有九种，如图1.3.2 所示。,变形体内存在应力必

6、然产生应变。通常用应变状态来描述点的变形情况，点的应变状态与点的应力状态类似。应变也有正应变和剪应变之分，当采用主轴坐标系时，单元体上也只有三个主应变分量:1、2、3金属材料在塑性变形时，体积变化很小，可以忽略不计。因此，一般认为金属材料在塑性变形时体积不变，可证明满足1+2+3=0，由此可见，塑性变形时，三个主应变分量不可能全部同号，只可能有三向和二向应变状态，不可能有单向应变状态。其主应变状态图只有三种，如图1.3.3所示。,2金属的屈服条件,众所周知，在材料单向拉伸中，由于质点处于单向应力状态，只要单向拉伸应力达到材料的屈服极限，该质点即行屈服，进入塑性状态。在多向应力状态时，显然就不能

7、仅仅用某一应力分量来判断质点是否进入塑性状态，必须同时考虑其它应力分量。研究表明，只有当各应力分量之间符合一定的关系时，质点才进入塑性状态。这种关系叫做屈服条件，或屈服准则，也称塑性条件或塑性方程。满足屈服条件表明材料处于塑性状态。材料要进行塑性变形，必须始终满足屈服条件。对于应变硬化材料，材料要由弹性变形转为塑性变形，必须满足的屈服条件叫初始屈服条件；而塑性变形要继续发展，必须满足的屈服条件则叫后继屈服条件。在一般应力状态下，塑性变形过程的发生、发展，实质上可以理解为一系列的弹性极限状态的突破初始屈服和后继屈服。材料是否屈服和进入塑性状态，主要取决于两方面的因素：(1）在一定的变形条件（变形

8、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。目前在工程上常用的屈服条件可表示如下：1-3=S 式中 1、3、S最大主应力、最小主应力和屈服应力；应力状态系数，其值在11.155之间。当2(1+3)/2时，1.155；当21或23时，=1。一般近似取1.1。,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；而塑性变形阶段，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。应变不仅与应力大小有关，而且还与加载历史有着密切的关系。目前常用的塑性变形时应力与应变关系主要有两类：一类简称增量理论，它着眼

9、于每一加载瞬间，认为应力状态确定的不是塑性应变分量的全量而是它的瞬时增量；另一类简称全量理论，它认为在简单加载（即在塑性变形发展的过程中，只加载，不卸载，各应力分量一直按同一比例系数增长，又称比例加载）条件下，应力状态可确定塑性应变分量。为了便于理解和比较，在此仅介绍全量理论。全量理论认为在简单加载条件下，塑性变形的每一瞬间，主应力差与主应变差成比例,非负比例系数，是一个与材料性质和变形程度有关的函数，而与变形体所处的应力状态无关。了解塑性变形时应力应变关系有助于分析冲压成形时板材的应力与应变。通过对塑性变形时应力应变关系的分析，可得出以下结论：(1）应力分量与应变分量符号不一定一致，即拉应力

10、不一定对应拉应变，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123，则有123。(4）若有两个应力分量相等，则对应的应变分量也相等，即若12，则有12。,金属塑性变形的一些基本规律,1硬化规律 冲压生产一般都在常温下进行。对金属材料来说，在这种条件下进行塑性变形，必然要引起加工硬化，塑性降低，变形抗力提高。材料不同，变形条件不同，其加工硬化的程度也就不同。材料加工硬化对冲压成形的影响既有有利的方面，也有不利的方面。有利的是板材的硬化能够减少过大的局部集中变形，使变形趋向均匀，增大成形极限，尤其对伸长

11、类变形有利；不利的是变形抗力的增加，使变形变得困难，对后续变形工序不利，有时不得不增加中间退火工序以消除硬化。因此应了解材料的硬化现象及其规律，并在实际生产中应用。表示变形抗力随变形程度增加而变化的曲线叫做硬化曲线，也称实际应力曲线或真实应力曲线，它可以通过拉伸等实验方法求得。实际应力曲线与材料力学中所学的工程应力曲线（也称假象应力曲线）是有所区别的，假象应力曲线的应力指标是采用假象应力来表示的，即应力是按各加载瞬间的载荷F除以变形前试样的原始截面积A0计算，没有考虑变形过程中试样截面积的变化，显然是不准确的；而实际应力曲线的应力指标是采用真实应力来表示的，即应力是按各加载瞬间的载荷F除以该瞬

12、间试样的截面积A计算。实际应力曲线与假象应力曲线如图1.3.4所示。从图中可以看出，实际应力曲线能真实反映变形材料的加工硬化现象。,图1.3.5是用实验方法求得的几种金属在室温下的硬化曲线。从曲线的变化规律来看，几乎所有的硬化曲线都具有一个共同的特点，即在塑性变形的开始阶段，随变形程度的增大，实际应力剧烈增加，当变形程度达到某些值以后，变形的增加不再引起实际应力值的显著增加。这种变化规律可近似用指数曲线表示，其函数关系如下：,和n决定于材料的种类和性能，可通过拉伸试验求得，不同材料的和n值列于表1.3.2中。,硬化指数是表明材料冷变形硬化的重要参数，对板材的冲压成形性能以及制件的质量都有较为重

13、要的影响。n大表示在冷变形过程中，材料的变形抗力随变形程度的增加而迅速地增大，材料均匀变形能力强。,2卸载弹性恢复规律和反载软化现象 由图1.3.6所示的硬化曲线可知，在弹性变形范围内，应力与应变的关系是直线函数关系。在弹性变形的范围内卸载，应力、应变仍然按照同一直线回到原点，变形完全消失，没有残留的永久变形。如果变形进入塑性变形范围，超过屈服点A，达到某点 B（，），再逐渐减小外载，应力应变的关系就按另一条直线逐渐降低，不再重复加载曲线所经过的路线了。卸载直线正好与加载时弹性变形的直线段相平行，直至载荷为零。于是，加载时的总变形就分为两部分：一部分t 因弹性恢复而消失，另一部分s仍然保留下来

14、，成为永久变形。总的变形=t+s。弹性恢复的应变量为:t=/E 式中E为材料的弹性模量（Pa）。,如卸载后再重新同向加载，应力应变关系将沿直线CB逐渐上升，到达B点应力时，材料才又开始屈服，随后应力应变关系继续沿着加载曲线变化。所以又可以理解为材料在变形程度时的屈服点。推而广之，在塑性变形阶段，实际应力曲线上每一点的应力值，都可理解为材料在相应的变形程度下的屈服点。如果卸载后反向加载，由拉伸改为压缩，应力与应变的关系又会产生什么样的变化呢？试验表明，反向加载时，材料的屈服应力较拉伸时的屈服应力有所降低，出现所谓反载软化现象。反向加载时屈服应力的降低量，视材料的种类及正向加载的变形程度不同而异。

15、关于反载软化现象，有人认为可能是因为正向加载时材料中的残余应力引起的。反向加载，材料屈服后，应力应变之间基本上按照加载时的曲线规律变化（见图1.3.7）。,3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。换句话说，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。例如，将一块方形板料拉深成圆筒形制件，当凸模将板料拉入凹模时，距凸模中心愈远的地方（即方形料的对角线处），流动阻力愈大，愈不易向凹模洞口流动，拉深变形后，凸缘形成弧状而不是直线边，如图1.3.8所示。最小阻力定律说明了

16、在冲压生产中金属板料流动的趋势，控制金属流动就可控制变形的趋向性。影响金属流动的因素主要是材料本身的特性和应力状态，而应力状态与冲压工序的性质、工艺参数和模具结构参数（如凸模、凹模工作部分的圆角半径，摩擦和间隙等。）有关。,冲压成形必须正确控制金属流动开流和限流。开流就是在需要金属流动的地方减少阻力，使其顺利流动，达到成形目的。当某处需要金属流入而不能流入时，该局部就会发生变薄，甚至板料断裂。限流就是在不需要金属流动的地方增大阻力，限制金属流入。当某处不需要金属流入而流入金属时，多余的金属就会使该处产生起皱。具体控制金属流动的措施，有改变凸模与凹模工作部分的圆角半径以及改变摩擦、间隙、应力性质

17、等。加大圆角半径和间隙，减小摩擦，均能起到开流作用；反之则起限流作用。例如矩形件拉深，若直边与四角的间隙值相同时，不是四角拉破就是直壁部分起皱。若对四角部分采取开流而对直边部分采取限流措施，则可消除上述问题。方法是直边采用小间隙，四角采用大间隙；或使凹模四角的圆角半径大于直边部分的圆角半径。又如在大型覆盖件拉深成形中采取调节压边力，增设拉深筋和开切口等方法，均可调节金属流动阻力。最小阻力定律是塑性加工中最重要的定性原理之一，它在冲压加工中有十分灵活和广泛的应用，能正确指导冲压工艺及模具设计，解决实际生产过程中出现的质量问题。,4最小阻力定律应用冲压成形中的变形趋向性分析及其控制律 研究各种冲压

18、成形工艺的变形趋向性及其控制的目的，是为了合理确定冲压工艺参数，编制工艺规程，设计模具，分析和解决生产过程中出现的质量问题。板料在成形过程中，可以划分为变形区、传力区和不变形区。冲压加工时，变形力是通过传力区传给变形区使其产生塑性变形的。在成形过程中，变形区和传力区的范围、尺寸不断变化，而且互相转化。如图1.3.9所示，进行缩口成形时，开始随着凹模下降变形区不断扩大，传力区不断减小，金属不断从传力区转移到变形区。当变形发展到一定阶段后（如图（），变形区的尺寸不再发生变化，从传力区进入变形区的金属体积和从变形区转移出去的金属体积相等，即达到稳定的变形过程。此时，传力区不断减小，已变形区不断扩大，

19、变形区的尺寸及其应力分布的数值与规律不变。在变形区与传力区之间的分界面上的内力，其性质与大小完全相同。但在同一内力作用下所产生的变形方式不同，因而必定有一个区所需的变形力较小而首先进入塑性状态产生变形。首先产生塑性变形（即所需变形力较小）的区称为弱区。为了使冲压生产过程顺利进行，必须保证制件上首先变形的部分为弱区，以把塑性变形局限于变形区，并排除在传力区产生塑性变形的可能性,在设计工艺方案，确定工序和半成品尺寸时，必须遵循弱区先变形，变形区为弱区的条件。如图1.3.10所示制件，当D-d较大而较小时，其成形方法可采用带孔的环形坯料通过翻边制成；当D-d较小而h较大时，此时进行翻边就不能保证外环

20、为强区和内环为弱区的条件，成形过程中必然造成外径收缩使翻边难以成形。为此，冲压工艺必然要改变为拉深后切底和切边缘，或将坯料D0增大，进行翻边后再冲切外边缘。当变形区或传力区存在两种以上的变形方式时，首先发生变形的方式一定是所需的变形力为最小。在设计冲压工艺和模具时，除要保证变形区为弱区外，还要保证所需的变形方式要求的变形力为最小。例如，冲载时在冲压力的作用下，板料具有产生剪切分离和弯曲变形两种趋向。当冲载间隙小到一定程度时，建立起对弯曲变形不利而对剪切有利的条件，此时便可以在产生很小弯曲变形的情况下实现剪切。,合理确定坯料和半成品的尺寸。如图1.3.11所示，环形坯料尺寸D、d与dT相互关系发

21、生改变时，则可产生拉深、翻边和胀形三种变形趋向，其尺寸关系如表1.3.3所示。当D0dT与d0dT都小时，DdT的外环部分为弱区，可得到外径收缩的拉深变形；当D0dT与d0dT都大时，dTd0的内环为弱区，可得到内孔扩大的翻边变形；当D0dT大而d0dT小时，外环拉深或内环翻边变形均很困难，而内外环中间部分为弱区，可得到中间部分板料变薄的胀形变形。,改变模具工作部分的几何形状和尺寸。如增大凸模圆角半径，减小凹模圆角半径，可使拉深阻力增大，翻边阻力减小，这样则有利于翻边成形的进行。改变坯料与模具接触表面间的摩擦阻力。如果采用润滑，减小压边力，则有利于拉深成形。采用局部加热或深冷，降低变形区的变形

22、抗力，提高传力区的强度。如对不锈钢板料进行拉深时，对传力区采取冷却方法来阻止其产生变形，或对变形区进行加热来降低变形抗力，以提高塑性。,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。换句话说，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。例如，将一块方形板料拉深成圆筒形制件，当凸模将板料拉入凹模时，距凸模中心愈远的地方（即方形料的对角线处），流动阻力愈大，愈不易向凹模洞口流动，拉深变形后，凸缘形成弧状而不是直线边，如图1.3.8所示。最小阻力定律说明了在冲压生产中金属板料流动的趋势，控制

23、金属流动就可控制变形的趋向性。影响金属流动的因素主要是材料本身的特性和应力状态，而应力状态与冲压工序的性质、工艺参数和模具结构参数（如凸模、凹模工作部分的圆角半径，摩擦和间隙等。）有关,冲压材料及其成形性能,1.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称为材料的冲压成形性能。材料的冲压性能好，就是指其便于冲压加工，一次冲压工序的极限变形程度和总的极限变形程度大，生产率高，容易得到高质量的冲压件，模具寿命长等。由此可见，冲压成形性能是一个综合性的概念，它涉及的因素很多，但就其主要内容来看，有两方面：一是成形极限，二是成形质量。（1）成形极限 在冲压成形过程中，材料能达到的最大变形程度

24、称为成形极限。对于不同的成形工艺，成形极限是采用不同的极限变形系数来表示的。由于大多数冲压成形都是在板厚方向上的应力数值近似为零的平面应力状态下进行的，因此，不难分析：在变形坯料的内部，凡是受到过大拉应力作用的区域，就会使坯料局部严重变薄，甚至拉裂而使冲件报废；凡是受到过大压应力作用的区域，若超过了临界应力就会使坯料丧失稳定而起皱。因此，从材料方面来看，为了提高成形极限，就必须提高材料的塑性指标和增强抗拉、抗压能力。冲压时，当作用于坯料变形区内的拉应力的绝对值最大时，在这个方向上的变形一定是伸长变形，故称这种冲压变形为伸长类变形（如胀形、扩口、内孔翻边等）。当作用于坯料变形区内的压应力的绝对值

25、最大时，在这个方向上的变形一定是压缩变形，故称这种冲压变形为压缩类变形（如拉深、缩口等）。伸长类变形的极限变形系数主要决定于材料的塑性；压缩类变形的极限变形系数通常是受坯料传力区的承载能力的限制，有时则受变形区或传力区的失稳起皱的限制。,（2）成形质量 冲压件的质量指标主要是尺寸精度、厚度变化、表面质量以及成形后材料的物理机械性能等。影响工件质量的因素很多，不同的冲压工序情况又各不相同。材料在塑性变形的同时总伴随着弹性变形，当载荷卸除后，由于材料的弹性回复，造成制件的尺寸和形状偏离模具，影响制件的尺寸和形状精度。因此，掌握回弹规律，控制回弹量是非常重要的。冲压成形后，一般板厚都要发生变化，有的

26、是变厚，有的是变薄。厚度变薄直接影响冲压件的强度和使用，对强度有要求时，往往要限制其最大变薄量。材料经过塑性变形后，除产生加工硬化现象外，还由于变形不均，造成残余应力，从而引起工件尺寸及形状的变化，严重时还会引起工件的自行开裂。所有这些情况，在制定冲压工艺时都应予以考虑。影响工件表面质量的主要因素是原材料的表面状态、晶粒大小、冲压时材料粘模的情况以及模具对冲压件表面的擦伤等。原材料的表面状态直接影响工件的表面质量；晶粒粗大的钢板拉伸时产生所谓“桔子皮”样的缺陷（表面粗糙）；冲压易于粘模的材料则会擦伤冲压件并降低模具寿命。此外，模具间隙不均，模具表面粗糙也会擦伤冲压件。,2板材冲压成形性能的试验

27、方法 板料的冲压成形性能是通过试验来测定的。板料的冲压性能试验方法很多，大致可分为间接试验和直接试验两类。间接试验方法有拉伸试验、剪切试验、硬度试验、金相试验等，由于试验时试件的受力情况与变形特点都与实际冲压时有一定的差别，因此这些试验所得结果只能间接反映出板料的冲压成形性能。但由于这些试验在通用试验设备上即可进行，故常常采用。直接试验方法有反复弯曲试验、胀形性能试验、拉深性能试验等，这类试验方法试样所处的应力状态和变形特点基本上与实际的冲压过程相同，所以能直接可靠地鉴定板料某类冲压成形的性能，但需要专用试验设备或工装。下面仅就最常用的间接试验拉伸试验作介绍。材料的拉伸试验：在待试验板料的不同

28、部位和方向上截取试样，按标准制成如图1.3.12所示的拉伸试样，然后在万能材料试验机上进行拉伸。根据试验结果或利用自动记录装置，可得到如图1.3.13所示应力与应变之间的关系曲线，即拉伸曲线。,通过拉伸试验可测得板料的各项机械性能指标。板料的机械性能与冲压成形性能有很紧密的关系，可从不同角度反映板材的冲压成形性能。一般而言，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，成形时抵抗失稳起皱的能力就越大。现就其中较为重要的几项说明如下：,(1）总延伸率与均匀延伸率b 是在拉伸试验中试样破坏时的延伸率，称为总延伸率，简称延伸率。b是在拉伸

29、试验中开始产生局部集中变形时（刚出现细颈时）的延伸率，叫做均匀延伸率。b表示板料产生均匀变形或稳定变形的能力。一般情况下，冲压成形都在板材的均匀变形范围内进行，故b对冲压性能有较为直接的意义。在伸长类变形工序中，例如圆孔翻边、胀形等工序中，b愈大，则极限变形程度愈大(2）屈强比（sb）(2）屈强比（sb）s/b是材料的屈服极限与强度极限的比值，称为屈强比。屈强比小，即b与s之间的差值大，材料易塑性变形而不易断裂，允许的塑性变形区间大，这对所有冲压成形都是有利的。在压缩类变形工艺中，例如拉深时，当屈强比小，即材料的屈服点s低时，则变形区的切向压应力较小，板料失稳起皱的趋势小，防止起皱所需的压料力

30、和需要克服的摩擦力也相应减小，从而降低了总的变形力，也就减轻了传力区的载荷。而强度极限b高，则传力区的承载能力大，所以说屈强比小有利于成形极限的提高。在伸长类变形工艺中，例如胀形，当屈强比小时，由于塑性成形所需拉力与坯料破坏时的拉断力之差较大，因而塑性变形过程的稳定性高，坯料拉破的可能性小，即不容易出废品。,(3)弹性模量E 弹性模量是材料的刚度指标。弹性模量愈大，在成形过程中抗压失稳能力愈强，卸载后弹性恢复愈小，有利于提高零件的尺寸精度。(4）硬化指数n 硬化指数n表示材料在冷塑性变形中材料硬化的强度。n值越大的材料，硬化效应就大，这对于伸长类变形来说是有利的。因此n值增大，则变形过程中材料

31、局部变形程度的增加会使该处变形抗力增大，这样就可以补偿该处因截面积减小而引起的承载能力的减弱，从而制止了局部集中变形的进一步发展，具有扩展变形区、使变形均匀化和增大极限变形程度的作用。可以证明，材料的硬化指数n，其值为细颈点应变j，所以硬化指数n愈高，材料均匀变形的能力愈强。,5）板厚方向性系数 板厚方向系数是指板料试样单向拉伸时,宽向应变与厚向应变之比（又称塑性应变比），即式中b0，t0与分别为变形前后试样的宽度与厚度。一般规定值按延伸率为20时试样测量的结果进行计算。值的大小反映平面方向和厚度方向变形难易程度的比较，值愈大，则板平面方向上愈容易变形，而厚度方向上较难变形，这对拉深成形是很有

32、利的。例如，在曲面零件拉深成形时，板料的中间部分在拉应力作用下，厚度方向上变形比较困难，即变薄量小，而在板平面内与拉应力相垂直的方向上的压缩变形比较容易，则板料中间部分起皱的趋向低，有利于拉深的顺利进行和工件质量的提高；同样，在用值大的板料进行筒形件拉深时，筒壁在拉应力作用下不易变薄，不易拉破，而凸缘区的切向压缩变形容易，起皱趋势降低，压料力减小，反过来又使筒壁拉应力减小，使筒形件的拉深极限变形程度增大。,冲压加工所用板料，都是经过轧制的材料。因纤维组织的影响，其纵向与横向上性能有明显差异，在不同方向上值也不相同，因此通常取其平均值。式中r0，r90，r45分别为板料在纵向、横向和45方向上的

33、板厚方向性系数。,(6）板平面方向性 板料经轧制后其机械、物理性能在板平面内出现各向异性，称为板平面方向性。方向性越明显，对冲压成形性能的影响就越大。例如弯曲，当弯曲件的折弯线与板料的纤维方向垂直时，允许的极限变形程度就越大，而折弯线平行于纤维方向时，允许的极限变形程度就小，方向性越明显，降低量越大。又如筒形拉深件中，由于板平面方向性使拉深件口部不齐，出现“凸耳”，方向性越明显，则“凸耳”的高度越大。,板平面方向性主要表现为机械性能在板面内不同方向上的差别，但在表示板材机械性能的各项指标中，板厚方向性系数对冲压性能的影响比较明显，故板平面方向性的大小一般用板厚方向性系数在几个方向上的平均差值来

34、衡量，规定为由于板平面方向性对冲压变形和制件的质量都是不利的，所以生产中应尽量设法降低板材的值。表1.3.4所示为一些材料的r值和r值。,冲压材料（1）对冲压材料的要求 冲压所用的材料，不仅要满足产品设计的技术要求，还应当满足冲压工艺的要求和冲压后继的加工要求（如切削加工、焊接、电镀等）。冲压工艺对材料的基本要求主要是：a对冲压成形性能的要求为了有利于冲压变形和制件质量的提高，材料应具有良好的冲压成形性能。而冲压成形性能与材料的机械性能密切相关，通常要求材料应具有：良好的塑性，屈强比小，弹性模量高，板厚方向性系数大，板平面方向性系数小。不同冲压工序对板材性能的具体要求如表1.3.5所示。,b对

35、材料厚度公差的要求 材料的厚度公差应符合国家规定标准。因为一定的模具间隙适用于一定厚度的材料，材料厚度公差太大，不仅直接影响制件的质量，还可能导致模具和冲床的损坏。c对表面质量的要求 材料的表面应光洁平整，无分层和机械性质的损伤，无锈斑、氧化皮及其它附着物。表面质量好的材料，冲压时不易破裂，不易擦伤模具，工件表面质量好。,2）常用冲压材料 冲压用材料的形状有各种规格的板料、带料和块料。板料的尺寸较大，一般用于大型零件的冲压，对于中小型零件，多数是将板料剪裁成条料后使用。带料（又称卷料）有各种规格的宽度，展开长度可达几千米，适用于大批量生产的自动送料，材料厚度很小时也是做成带料供应。块料只用于少

36、数钢号和价钱昂贵的有色金属的冲压。冷冲压常用材料有：a.黑色金属：普通碳素结构钢、优质碳素钢、合金结构钢、碳素工具钢、不锈钢、电工硅钢等。对厚度在4mm以下的轧制薄钢板，按国家标准GB/T708-1991规定，钢板的厚度精度可分为A(高级精度)，B(较高精度)，C(普通精度)级 对优质碳素结构钢薄钢板，根据GB/T710-1991规定，钢板的表面质量可分为（特别高级的精整表面），（高级的精整表面），（较高的精整表面），（普通的精整表面）组；每组按拉深级别又可分为（最深拉深），（深拉深），（普通拉深）级：b.有色金属：铜及铜合金、铝及铝合金、镁合金、钛合金等。c.非金属材料：纸板、胶木板、塑料板、纤维板和云母等。关于各类材料的牌号、规格和性能，可查阅有关手册和标准。表1.3.6给出了常用冷冲压材料的机械性能，从表中数据，可以近似判断材料的冲压性能。,