冲压模具设计与制造（1-3）

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,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。,一、塑性变形（plasticdeformation）的基本概念,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和断面收缩率。,第一章冲压模具设计与制造基础,变形：弹性变形（elasticdeformation）、塑性变形。,变形抗力：引起塑性变形的单位变形力。,第三节冲压变形理论基础,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（workhardening）(应变刚)现象：,二、塑性变形对金属组织和性能的影响,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；,第一章冷冲压模具设计与制造基础,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。,第三节冲压变形理论基础,1点的应力与应变状态目的：为了全面、完整地描述变形区内各点的受力和变形情况。,三、塑性力学基础,应力分为1.正应力、2.剪应力,第一章冲压模具设计与制造基础,应力状态（stresscondition;stressstate）：,主应力状态,类似有应变状态（strainedcondition;stateofstrain）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。,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。,塑性变形可能出现九种主应力状态。,第三节冲压变形理论基础,2金属的屈服条件,三、塑性力学基础（续）,第一章冷冲压模具设计与制造基础,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：=S,（其中S为屈服应力）,一般应力状态：1-3=S，（其中1、3、分别为最大、最小和应力状态系数，一般取1-1.155）,第三节冲压变形理论基础,3金属塑性变形时的应力应变关系,三、塑性力学基础（续）,弹性变形阶段：应力与应变之间的关系是线性（linearity）的、可逆的，与加载历史无关；,第一章冷冲压模具设计与制造基础,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。,比值为非负数，是一个与材料性质和变形程度有关的函数，而与应力状态无关。,第三节冲压变形理论基础,第一章冷冲压模具设计与制造基础,（1）应力分量与应变分量符号不一定一致，即拉应力不一定对应拉应变，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。,几点讨论结论,3金属塑性变形时的应力应变关系（续）,三、塑性力学基础（续）,第三节冲压变形理论基础,1硬化规律,四、金属塑性变形的一些基本规律,加工硬化：,第一章冷冲压模具设计与制造基础,硬化曲线：,=An,塑性降低，变形抗力提高。能提高变形均匀性。,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。,第三节冲压变形理论基础,2体积不变条件,四、金属塑性变形的一些基本规律（续）,金属材料在塑性变形时，体积变化很小，可以忽略不计。,第一章冷冲压模具设计与制造基础,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,第三节冲压变形理论基础,3最小阻力定律,四、金属塑性变形的一些基本规律（续）,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。,第一章冷冲压模具设计与制造基础,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。,第三节冲压变形理论基础,1冲压成形性能,五、冲压材料及其冲压成形性能,材料的冲压成形性能：,第一章冷冲压模具设计与制造基础,材料的冲压性能好,成形极限高,成形质量好,便于冲压加工,冲压成形性能是一个综合性的概念,成形极限高,成形质量好,材料对各种冲压加工方法的适应能力。冲压加工的依据。,第三节冲压变形理论基础,2冲压成形性能的试验方法,五、冲压材料及其冲压成形性能（续）,间接试验和直接试验,第一章冷冲压模具设计与制造基础,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，成形时抵抗失稳起皱的能力就越大。,不同冲压工序对板料的机械性能的具体要求有所不同。,第三节冲压变形理论基础,4冲压材料,五、冲压材料及其冲压成形性能（续）,（1）对冲压材料的要求,第一章冷冲压模具设计与制造基础,b对材料厚度公差的要求,c对表面质量的要求,a对冲压成形性能的要求,（2）常用冲压材料,黑色金属、有色金属、非金属材料,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（真实）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,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，也较实际应力曲线。,硬化曲线,第