冲压成形特点演示幻灯片

第二章冲压成形特点与基本规律,1冲压成形的特点(1)平面应力状态多(2)伸长类变形多(3)静水压力影响小(4)模具的约束作用轻,1,2冲压成形中毛坯的分析,只有应力状态满足屈服准则的区域才会产生塑性变形，称为塑性变形区。A是塑性变形区；B是已经完成了塑性变形的已变形区；C是自始至终都不参与变形的不变形区；D是暂不变形的待变形区。如果毛坯中任意两点之间不发生相对的位移，这部分一定是不变形区。,2,3冲压变形的分类,冲压成形分成为胀形、拉伸、翻边与弯曲等类型。在绝大多数冲压成形过程中，垂直于板面方向上的应力为零(即厚向应力t=0)，毛坯变形区处于平面应力状态。,3,两向拉应力,1.r0，0，t=0。按全量理论可以写出如下应力与应变的关系式,在平面应力状态时:,因为r0，则2r0，所以r0(r+)0，t=0时的应力状态,当r0，t=0时，有2r0，知0,一定是伸长变形。-(+r)0，板料增厚。在冲压应力图中处于DOE范围，在冲压变形图中处于GOL范围。,7,两向异号应力,1r0，|r|时的应力状态2r0，有r0，是伸长变形。由于r0，-，当r=-时，r=-0；单向压应力状态(r=0)时，有r=20。应力状态处于冲压应力图中的EOF范围，变形状态处于在冲压变形图中处于MOL范围。,8,2.0，r|时的应力状态2r0，有0，是伸长变形。0，-r，当=-r时，=-r；单向压应力状态(=0)时，有=-r/2。这种应力状态处于冲压应力图中的BOC范围,变形状态处于在冲压变形图中处于DOE范围。,9,30，r|r|时的应力状态2r0，有0,为伸长变形。2r0，有r0，有r0,为伸长变形。2r0，有0，是压缩变形。r，0当=r时，=r0；单向压应力状态(=0)时，有=r/2。这种应力处于冲压应力图中的GOF范围，变形状态处于在冲压变形图中处于MON范围。,11,冲压变形概括为两大类别，即伸长类与压缩类。当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，称为伸长类变形。当压应力的绝对值最大时，在这个方向上的变形一定是压缩变形，称为压缩类变形。,12,13,24冲压变形趋向性及其控制,一、冲压变形趋向性1弱区先变形在所有各种可能发生的变形方式中，需要变形力最小的部分(弱区)首先变形。即“弱区先变形，变形区应为弱区。”,A区受缩口模的作用，先屈服，产生塑性变形；而C区是强区，把作用力F传递到变形区的传力区。,14,当D与d较大、h较小时，可用带孔的环形毛坯用翻边变形加工；当D与d较小、h较大时，拉伸后切底或加大环形毛坯外径后翻边成形、再冲切外圆至尺寸D。在冲压成形过程中，弱区和强区在一定条件下可以相互转化。,15,2变形区与相邻区相互影响,变形区的变形受到相邻区域的牵制，就可能在变形区和与之相邻的其他部分之间引发出诱发应力。诱发应力以拉应力和压应力的形式同时并存。在毛坯不同部位上诱发应力所构成的内力的数值是相等的，而方向是相反的。在所有可能产生的变形方式中，需要变形力最小的部位以需力最小的方式首先变形。,毛坯两侧直壁内产生与凸模力作用方向相同的拉应力，在两侧翼曲面部位上产生诱发拉应力(+)，同时，还在底面上产生诱发压应力(-)。可能引起的变形缺陷是：在底面上可能产生压应力作用下的失稳起皱；在两侧翼面上可能产生因拉应力过度的开裂。,16,3变形区尺寸与加工硬化影响,变形区内应变的分布取决于变形区的宽度尺寸。在变形区宽度小的部位上变形所需的内力小，该部位的变形大，加工硬化也严重，使变形得以扩展，从而变形区内应变的分布更趋均匀。,17,二、变形趋向性的控制,1合理确定毛坯各部分的相对尺寸拉伸、翻边和胀形,(b)中，D0、d0较小，外环部分成为弱区，为拉伸变形。(c)中，D0、d0都比较大，宽度为dpdo的内环部分成为弱区，为翻边变形。(d)中，D0比较大，d0却比较小甚至为零，得到胀形。,18,2改变模具工作部分的几何形状和尺寸生产中常采用修磨圆角的方法来控制毛坯的变形趋向。3改变毛坯和模具之间的摩擦阻力4降低变形区的变形抗力或提高传力区的强度采用局部加热或局部深冷的方法，可以降低变形区的变形抗力或提高传力区的强度，两者都能达到控制变形趋向的目的，可以使一次成形时的成形极限增大。,19,25冲压变形中的应力,冲压毛坯中的应力分为加载应力、诱发应力和残余应力三种类型。1加载应力加载应力是由模具作用于坯料上的外力或外力矩直接引起的内应力。当外作用力去除以后，加载应力也随之消失。,20,2诱发应力,(1)如果受到毛坯其他部分或其本身形状刚度的阻碍，形状的变化不能顺利地进行时，就会在毛坯内引起诱发应力。（2）毛坯的不均匀变形也会引起诱发应力。如果板料具有各向异性的不均匀性能，在变形过程中也可能产生由不均匀变形引起的诱发应力。,21,3残余应力,当冲压成形过程结束，原来存在于冲压毛坯中的内应力部分将以残余应力的形式保留下来。成品中的残余应力平衡条件改变，可能导致冲压件形状与尺寸发生变化。,22,2.6冲压成形中的破坏,1变形区破坏变形区破坏是伸长类冲压成形中常见的破坏形式，一般是因为变形区内的应力超过毛坯材料的强度极限。2传力区破坏多发生在内应力最大的危险截面。3局部破坏破坏多发生在非轴对称形状零件的冲压成形过程。,23,4残余应力破坏发生在冲压成形完成后的脱模过程中，有时发生在冲压成形后一段时间。,24,2.7冲压成形中的起皱,1压应力下起皱若部分毛坯的位移要求产生压缩变形，而内应力又不足以产生足够大的压缩变形，这部分毛坯就可能产生起皱现象。在轴对称零件拉伸中，法兰区直径逐渐减小，要求毛坯压缩应变,若径向拉应力不足以使法兰区产生足够的压缩应变，将引起周向压应力,发生起皱。在锥面、球面成形时，位于凹模口以内的毛坯部分，要求周向压缩应变。如果压缩变形不够大时，就会产生周向压应力，并引起起皱称为内皱。,25,防止起皱的措施：(1)采用防起皱的压料装置(如压边圈等)增强毛坯的抗起皱能力，使这部分毛坯产生足够大的压缩变形以保证它完成靠模位移运动。(2)加大径向拉应力使毛坯的靠模位移部位产生足够的径向伸长，防止内皱。,26,2不均匀拉力下起皱,方形板料毛坯沿对角线方向施加拉力时，在板料中央发生起皱。毛坯角部的拉应力最大，它所引起的伸长变形及与之垂直方向上的压缩变形也大。随着与拉力作用点距离的增大，拉应力的数值也逐渐减小，结果使由其引起的伸长变形和横向压缩变形相应减小。在不同的部位上产生相互平衡且垂直于拉力作用方向的诱发应力。在横向压缩变形较小的部位上