整套课件教程：冲压工艺与模具设计(第4版)

1、冲压工艺与模具设计（第版）冲压工艺与模具设计（第版）模块一概述下一页返回模块一概述下一页返回模块二冲压变形基础学 习 单 元 一 力 与 变 形学 习 单 元 二 塑 性 变 形 时 应 力 与 应 变 的 关 系学 习 单 元 三 材 料 的 冲 压 成 形 性 能 及 加 工 硬 化 现 象 上一页下一页返回模块二冲压变形基础学 习 单 元 一 力 与 变 形上一页模块三冲裁学 习 单 元 一 冲 裁 过 程 的 分 析学 习 单 元 二 冲 裁 模 间 隙学 习 单 元 三 凸 、 凹 模 刃 口 尺 寸 的 计 算学 习 单 元 四 排 样学 习 单 元 五 冲 裁 力学 习 单 元

2、六 冲 裁 模 分 类 及 结 构 分 析学 习 单 元 七 冲 裁 模 零 部 件 结 构学 习 单 元 八 冲 裁 件 的 工 艺 性 上一页下一页返回模块三冲裁学 习 单 元 一 冲 裁 过 程 的 分 析模块四弯曲学习单元一弯曲变形过程学习单元二最小弯曲半径学习单元三弯曲件的回弹学习单元四弯曲件的工艺计算学习单元五弯曲力的计算和设备选择学习单元六弯曲件的工艺性和工序安排学习单元七弯曲模工作部分设计学习单元八弯曲模的典型结构上一页下一页返回模块四弯曲学习单元一弯曲变形过程上一页下一页返回模块五拉深学习单元一圆筒形件拉深的变形过程学习单元二圆筒形件拉深的工艺计算及模具设计学习单元三阶梯形状

3、零件的拉深学习单元四曲面形状零件的拉深上一页下一页返回模块五拉深学习单元一圆筒形件拉深的变形过程上一页下一页返回模块六其他冲压成形工艺学习单元一胀形学习单元二翻边学习单元三缩口学习单元四校形与整形学习单元五旋压上一页下一页返回模块六其他冲压成形工艺学习单元一胀形上一页下一页返回模块七多工位级进模设计学习单元一概述学习单元二多工位级进模的排样设计与工位安排上一页下一页返回模块七多工位级进模设计学习单元一概述上一页下一页返回模块八冲压工艺设计及案例分析学习单元一工艺方案的制定学习单元二冲压工艺实例上一页返回模块八冲压工艺设计及案例分析学习单元一工艺方案的制定上一页返模 块 一 概 述一 、 冲 压

4、 概 念冲 压 ： 利 用 冲 压 模 具 （ 凸 模 与 凹 模 及 结 构 附 件 ） 安 装 在 压 力 机 （ 如 冲 床 、 油 压 机 等 设备 ） 或 其 他 相 关 设 备 上 ， 对 材 料 （ 在 常 温 下 ） 施 加 压 力 ， 使 其 产 生 分 离 或 塑 性 变 形 ， 从 而获 得 一 定 形 状 和 尺 寸 零 件 的 一 种 加 工 方 法 。冲 压 不 仅 可 以 加 工 金 属 材 料 ， 而 且 还 可 以 加 工 非 金 属 材 料 。冲 压 模 具 ： 用 于 实 现 冲 压 工 艺 的 一 种 工 艺 装 备 ， 简 称 工 装 。冲 压 加 工

5、 的 三 要 素 ： 合 理 的 冲 压 工 艺 、 先 进 的 模 具 、 高 效 的 冲 压 设 备 。下一页返回模 块 一 概 述一 、 冲 压 概 念下一页返回模 块 一 概 述冲 压 加 工 的 三 要 素 是 决 定 冲 压 质 量 、 精 度 和 生 产 效 率 的 关 键 因 素 ， 是 不 可 分 割 的 。 先 进的 模 具 只 有 配 备 先 进 的 压 力 机 和 合 理 的 冲 压 工 艺 ， 才 能 充 分 发 挥 作 用 ， 做 出 一 流 产 品 ， 取 得较 高 的 经 济 效 益 。二 、 冲 压 工 序 的 分 类冲 压 工 艺 按 其 变 形 性 质 可

6、 分 为 分 离 工 序 与 成 形 工 序 两 大 类 ， 每 一 类 中 又 包 括 许 多 不 同 的工 序 ， 如 冲 裁 方 面 的 工 序 ， 弯 曲 方 面 的 工 序 ， 拉 深 方 面 的 工 序 ， 成 形 方 面 的 工 序 等 ， 统 称 基本 工 序 ， 见 表 。上一页下一页返回模 块 一 概 述冲 压 加 工 的 三 要 素 是 决 模 块 一 概 述分 离 工 序 ： 冲 压 成 形 时 ， 变 形 材 料 内 部 的 应 力 超 过 强 度 极 限 ， 使 材 料 发 生 断 裂 而 产生 分 离 ， 从 而 成 形 零 件 。 分 离 工 序 主 要 有 剪

7、 裁 和 冲 裁 等 。成 形 工 序 ： 冲 压 成 形 时 ， 变 形 材 料 内 部 应 力 超 过 屈 服 极 限 ， 但 未 达 到 强 度 极 限 ，使 材 料 产 生 塑 性 变 形 ， 从 而 成 形 零 件 。 成 形 工 序 主 要 有 弯 曲 、 拉 深 、 翻 边 等 。当 大 批 量 生 产 各 种 产 品 时 ， 仅 靠 上 述 两 类 基 本 工 序 ， 是 满 足 不 了 生 产 需 要 的 ， 还 得 采 用组 合 形 式 的 工 序 ， 就 是 把 两 个 或 两 个 以 上 的 单 独 基 本 工 序 组 合 起 来 灵 活 运 用 ， 进 行 设 计 。

8、上一页下一页返回模 块 一 概 述分 离 工 序 ： 冲 压 成 形 时 模 块 一 概 述三 、 冲 压 工 艺 的 特 点 及 其 应 用冲 压 生 产 过 程 的 主 要 特 点 如 下 。（ ） 依 靠 冲 模 和 冲 压 设 备 完 成 加 工 ， 便 于 实 现 自 动 化 ， 生 产 率 很 高 ， 操 作 简 便 。（ ） 冲 压 所 获 得 的 零 件 一 般 无 须 进 行 切 削 加 工 ， 故 节 省 能 源 和 原 材 料 。（ ） 冲 压 所 用 原 材 料 的 表 面 质 量 好 ， 且 冲 件 的 尺 寸 公 差 有 冲 模 保 证 ， 故 冲 压 产 品 尺

9、寸稳 定 ， 互 换 性 好 。（ ） 冲 压 产 品 壁 薄 ， 质 量 轻 ， 刚 度 好 ， 可 以 加 工 成 形 状 复 杂 的 零 件 ， 小 到 钟 表 的 秒 针 、大 到 汽 车 纵 梁 等 。上一页下一页返回模 块 一 概 述三 、 冲 压 工 艺 的 特 点 及 模 块 一 概 述四 、 冲 压 工 艺 的 应 用冲 压 与 其 他 加 工 方 法 相 比 ， 具 有 独 到 的 特 点 ， 所 以 在 工 业 生 产 中 ， 尤 其 在 大 批 量 生 产 中应 用 十 分 广 泛 。 在 汽 车 、 拖 拉 机 、 电 器 、 电 子 产 品 、 仪 表 、 国 防

10、用 品 、 航 空 航 天 用 品 以 及 日用 品 中 随 处 可 见 到 冲 压 产 品 。 如 不 锈 钢 饭 盒 、 搪 瓷 盆 、 高 压 锅 、 汽 车 覆 盖 件 、 冰 箱 门 板 、 电子 电 器 上 的 金 属 零 件 、 枪 炮 弹 壳 等 。上一页下一页返回模 块 一 概 述四 、 冲 压 工 艺 的 应 用上一页模 块 一 概 述五 、 冲 压 技 术 现 状 与 发 展 方 向.我 国 冲 压 技 术 现 状目 前 ， 我 国 的 冲 压 技 术 、 冲 压 模 具 与 工 业 发 达 国 家 相 比 还 有 一 定 的 差 距 ， 主 要 表 现 在 ： 冲 压

11、基 础 理 论 与 成 形 工 艺 落 后 ； 模 具 标 准 化 程 度 低 ； 模 具 设 计 方 法 和 手 段 、 模 具 制造 工 艺 及 设 备 落 后 ； 模 具 专 业 化 水 平 低 。 结 果 导 致 我 国 模 具 在 寿 命 、 效 率 、 加 工 精 度 、生 产 周 期 等 方 面 与 工 业 发 达 国 家 的 模 具 相 比 差 距 相 当 大 。上一页下一页返回模 块 一 概 述五 、 冲 压 技 术 现 状 与 发 模 块 一 概 述.冲 压 技 术 发 展 方 向随 着 我 国 计 算 机 技 术 和 制 造 技 术 的 迅 速 发 展 ， 冲 压 模 具

12、 设 计 与 制 造 技 术 正 由 手 工 设 计 、依 靠 人 的 经 验 和 常 规 机 械 加 工 技 术 向 以 计 算 机 辅 助 设 计 （ 三 维 软 件 ） 、 数 控 加 工（ ） 制 造 技 术 转 变 。 计 算 机 辅 助 设 计 软 件 与 模 具 设 计 和 制 造 技 术 相 结 合 的 模 具 设 计 在 我国 已 迅 速 发 展 ， 目 前 ， 我 国 已 有 相 当 多 的 厂 家 普 及 了 计 算 机 绘 图 、 。 、 、 等 著 名 软 件 ， 在 中 国 模 具 工 业 应 用 已 相 当 广 泛 。上一页下一页返回模 块 一 概 述.冲 压 技

13、 术 发 展 方 向上一页模 块 一 概 述虽 然 我 国 的 模 具 工 业 和 技 术 在 过 去 的 十 多 年 得 到 了 快 速 发 展 ， 未 来 的 十 年 ， 中 国 模 具 工业 和 技 术 的 主 要 发 展 方 向 包 括 以 下 方 面 。（ ） 提 高 模 具 的 设 计 制 造 水 平 ， 使 其 朝 着 大 型 化 、 精 密 化 、 复 杂 化 、 长 寿 命 化 发 展 。（ ） 在 模 具 设 计 制 造 中 更 加 普 及 和 应 用 国 产 的 技 术 。（ ） 发 展 快 速 成 形 和 快 速 制 造 模 具 的 技 术 。（ ） 提 高 模 具 标

14、 准 化 水 平 和 模 具 标 准 件 的 使 用 率 。上一页下一页返回模 块 一 概 述虽 然 我 国 的 模 具 工 业 和 模 块 一 概 述（ ） 研 究 和 发 展 优 质 的 模 具 材 料 和 先 进 的 表 面 处 理 技 术 。（ ） 研 究 和 开 发 模 具 的 抛 光 技 术 和 设 备 。（ ） 研 究 和 普 及 模 具 的 高 速 测 量 技 术 与 逆 向 工 程 。（ ） 研 究 和 开 发 新 的 成 形 工 艺 和 模 具 。上一页返回模 块 一 概 述（ ） 研 究 和 发 展 优 质 的表冲压工序分类表返回表冲压工序分类表返回模 块 二 冲 压 变

15、 形 基 础学 习 单 元 一 力 与 变 形学 习 单 元 二 塑 性 变 形 时 应 力 与 应 变 的 关 系学 习 单 元 三 材 料 的 冲 压 成 形 性 能 及 加 工 硬 化 现 象 返回模 块 二 冲 压 变 形 基 础学 习 单 元 一 力学 习 单 元 一 力 与 变 形物 质 是 由 原 子 构 成 的 ， 根 据 原 子 在 物 质 内 部 的 排 列 方 式 不 同 ， 可 将 固 态 物 质 分 成 为 晶 体和 非 晶 体 两 大 类 。 而 所 有 固 态 金 属 和 合 金 都 是 晶 体 。 在 没 有 外 力 作 用 时 ， 金 属 中 的 原 子 处

16、于稳 定 的 平 衡 状 态 ， 金 属 物 体 保 持 已 有 的 形 状 和 尺 寸 。 但 当 物 体 受 到 外 力 作 用 时 ， 原 子 间 原 有的 平 衡 状 态 便 可 能 会 遭 到 破 坏 ， 引 起 原 子 排 列 畸 变 ， 从 而 产 生 金 属 形 状 与 尺 寸 的 变 化 ， 也 就是 我 们 常 说 的 变 形 。变 形 ： 物 体 在 外 力 作 用 下 ， 所 产 生 形 状 和 尺 寸 的 改 变 。物 体 的 变 形 都 是 施 加 于 物 体 的 外 力 所 引 起 的 内 力 作 用 或 由 内 力 直 接 作 用 的 结 果 。 然 而 ，由

17、于 外 力 的 作 用 状 况 、 物 体 的 尺 寸 以 及 模 具 的 形 状 千 差 万 别 ， 物 体 内 各 点 的 受 力 状 况 与 变 形情 况 也 各 不 相 同 。下一页返回学 习 单 元 一 力 与 变 形物 质 是 由 原 子 学 习 单 元 一 力 与 变 形将 低 碳 钢 制 成 的 标 准 试 件 （ 如 图 所 示 ） 安 装 在 拉 伸 试 验 机 的 上 、 下 夹 头 中 ，对 其 缓 慢 加 载 拉 伸 ， 直 至 把 试 件 拉 断 为 止 。 图 所 示 为 在 拉 伸 试 验 机 上 进 行 拉 伸 并 利 用自 动 记 录 仪 记 录 的 实 验

18、 结 果 ， 绘 出 拉 伸 过 程 中 的 应 力 与 应 变 之 间 的 关 系 曲 线 ， 即 单 向 拉 伸 时得 到 的 应 力 与 应 变 曲 线 。 我 们 可 以 将 该 曲 线 分 为 三 个 阶 段 。.弹 性 变 形 阶 段当 拉 伸 应 力 低 于 时 ， 其 变 形 的 特 点 是 应 力 与 应 变 成 正 比 ； 且 当 外 力 去 除 后 ， 变形 即 消 失 ， 试 样 完 全 恢 复 到 原 来 的 形 状 和 尺 寸 ， 此 阶 段 为 弹 性 变 形 阶 段 。上一页下一页返回学 习 单 元 一 力 与 变 形将 低 碳 钢 学 习 单 元 一 力 与

19、变 形弹 性 变 形 ： 外 力 取 消 后 物 体 能 恢 复 原 状 （ 形 状 和 尺 寸 恢 复 到 原 来 的 状 态 ） 的 变 形 。.塑 性 变 形 阶 段当 拉 伸 应 力 超 过 后 ， 应 力 就 不 再 与 应 变 成 正 比 ， 且 当 外 力 去 除 后 ， 变 形 只 能 恢复 一 部 分 ， 而 不 能 完 全 恢 复 到 原 来 的 形 状 和 尺 寸 ， 即 仍 有 一 部 分 的 变 形 被 保 留 下 来 。 此 阶 段为 塑 性 变 形 阶 段 。 即 为 屈 服 极 限 。塑 性 变 形 ： 外 力 取 消 后 物 体 不 能 恢 复 原 状 的 变

20、 形 。上一页下一页返回学 习 单 元 一 力 与 变 形弹 性 变 形 ： 外 学 习 单 元 一 力 与 变 形.断 裂 分 离 阶 段当 拉 伸 应 力 小 于 时 ， 试 件 各 部 分 的 变 形 是 均 匀 的 。 但 当 拉 伸 应 力 增 大 到 点 时 ，在 试 件 的 某 一 局 部 ， 变 形 会 急 剧 增 加 ， 横 截 面 面 积 显 著 变 小 ， 出 现 颈 缩 现 象 ； 点 的 应 力为 最 大 ， 随 后 应 力 下 降 直 至 被 拉 断 。金 属 的 变 形 可 分 为 三 个 连 续 阶 段 ： 弹 性 变 形 阶 段 ， 塑 性 变 形 阶 段 、

21、 断 裂 分 离 阶 段 。一 、 塑 性塑 性 ： 是 指 固 体 材 料 在 外 力 作 用 下 发 生 塑 性 变 形 ， 而 不 破 坏 其 完 整 性 的 能 力 。上一页下一页返回学 习 单 元 一 力 与 变 形.断 裂 分 离 阶 学 习 单 元 一 力 与 变 形塑 性 不 仅 取 决 于 变 形 物 体 的 种 类 ， 并 且 与 变 形 方 式 （ 应 力 和 应 变 状 态 ） 和 变 形 条 件（ 变 形 温 度 和 变 形 速 度 ） 有 关 。塑 性 指 标 ： 是 以 金 属 材 料 开 始 破 坏 时 的 塑 性 变 形 量 来 表 示 。为 了 衡 量 金

22、属 塑 性 的 高 低 ， 需 要 一 种 数 量 上 的 指 标 来 表 示 ， 即 塑 性 指 标 。 塑 性 指 标 可 以通 过 各 种 实 验 方 法 求 得 ， 各 种 实 验 方 法 均 有 其 特 定 的 受 力 状 况 和 变 形 条 件 ， 所 以 塑 性 指 标 也只 是 具 有 相 对 的 意 义 。 常 用 的 塑 性 指 标 有伸 长 率 ： 上一页下一页返回学 习 单 元 一 力 与 变 形塑 性 不 仅 取 决 学 习 单 元 一 力 与 变 形断 面 收 缩 率 ：二 、 变 形 抗 力物 体 发 生 变 形 是 需 要 外 力 的 。 而 外 力 又 可 以

23、 分 成 两 类 ， 一 类 是 作 用 在 物 体 表 面 上 的 力 ，称 为 面 力 ， 它 可 以 是 集 中 力 ， 但 更 一 般 的 是 分 布 力 ； 另 一 类 是 作 用 在 物 体 每 个 质 点 上 的 力 ，例 如 重 力 、 磁 力 等 ， 称 为 体 力 。 冲 压 成 形 时 ， 体 力 相 对 面 力 而 言 是 很 小 的 ， 可 以 忽 略 不 计 。变 形 力 ： 使 金 属 产 生 变 形 的 外 力 。变 形 抗 力 ： 金 属 抵 抗 变 形 的 力 。上一页下一页返回学 习 单 元 一 力 与 变 形断 面 收 缩 率 ：上学 习 单 元 一 力

24、 与 变 形变 形 抗 力 反 映 了 使 材 料 产 生 变 形 的 难 易 程 度 ； 变 形 抗 力 和 变 形 力 数 值 相 等 ， 方 向 相 反 ，一 般 以 作 用 在 金 属 和 工 具 接 触 面 上 的 平 均 单 位 面 积 上 的 变 形 力 表 示 其 大 小 。最 小 阻 力 定 律 ： 在 塑 性 变 形 过 程 中 ， 外 力 破 坏 了 金 属 的 平 衡 而 强 制 金 属 发 生 流 动 ， 当 金属 有 几 个 质 点 或 每 个 质 点 有 几 个 方 向 移 动 的 可 能 时 ， 它 总 是 在 阻 力 最 小 的 地 方 且 沿 阻 力 最 小

25、的 方 向 移 动 （ 弱 区 先 变 形 ） 。 三 、 应 力 状 态应 力 ： 单 位 面 积 上 的 内 力 。点 的 应 力 状 态 ： 物 体 内 每 一 点 上 的 受 力 情 况 。上一页下一页返回学 习 单 元 一 力 与 变 形变 形 抗 力 反 映 学 习 单 元 一 力 与 变 形在 材 料 力 学 中 ， 为 了 求 得 物 体 内 的 应 力 ， 常 常 采 用 切 面法 ， 即 假 想 把 物 体 切 开 ， 在 一 定 条 件 下 ， 直 接 利 用 内 力 和 外力 的 平 衡 条 件 求 得 切 面 上 的 应 力 分 布 。图 所 示 为 一 物 体 受

26、外 力 系 、 、 、 、 的作 用 而 处 于 平 衡 状 态 ， 设 物 体 内 有 任 意 一 点 ， 过 点 作 一法 线 为 的 平 面 ， 将 物 体 切 开 并 移 去 上 半 部 ， 这 时 面 即可 看 成 是 下 半 部 的 外 表 面 ， 面 上 作 用 的 内 力 应 该 与 下 半 部其 余 的 外 力 保 持 平 衡 。 这 样 ， 内 力 的 问 题 就 可 以 转 化 为 外 力来 处 理 。上一页下一页返回学 习 单 元 一 力 与 变 形在 材 料 力 学 中 学 习 单 元 一 力 与 变 形通 过 点 可 以 做 无 限 多 的 切 面 ， 在 不 同

27、方 向 的 切 面 上 ， 点 的 应 力 显 然 是 不 同 的 。 现 以 单 向 均 匀 拉 伸 （ 如 图 所 示 ）进 行 分 析 ， 设 一 断 面 积 为 的 均 匀 截 面 棒 料 承 受 拉 力 ， 通 过棒 料 内 一 点 作 一 切 面 ， 其 法 线 与 拉 伸 轴 成 角 ， 将 棒 料 切开 并 移 去 上 半 部 。 由 于 是 均 匀 拉 伸 ， 故 面 上 的 应 力 是 均 匀 分布 的 。 设 点 在 面 上 的 全 应 力 为 ， 则 的 方 向 一 定 平 行 于 拉伸 轴 ， 且 大 小 为上一页下一页返回学 习 单 元 一 力 与 变 形通 过 点

28、 可 以 学 习 单 元 一 力 与 变 形应 力 主 平 面 ： 切 应 力 的 切 面 。主 应 力 ： 应 力 主 平 面 上 的 正 应 力 。然 而 ， 在 多 向 受 力 的 情 况 下 ， 显 然 不 能 由 一 点 任 意 切 面 上 的 应 力 求 得 其 他 方 向 上 的 应力 ， 也 就 是 说 ， 仅 仅 用 某 一 方 向 切 面 上 的 应 力 并 不 足 以 全 面 地 表 示 出 一 点 所 受 应 力 的 情 况 。为 了 研 究 物 体 内 每 一 点 的 受 力 情 况 ， 假 想 把 物 体 切 成 无 数 个 极 其 微 小 的 六 面 体 （ 在

29、物体 边 界 上 也 可 以 是 四 面 体 或 五 面 体 ） ， 称 为 单 元 体 。 一 个 单 元 体 可 以 代 表 物 体 的 一 个 质 点 。根 据 单 元 体 的 平 衡 条 件 列 出 平 衡 微 分 方 程 ， 然 后 考 虑 其 他 必 要 的 条 件 设 法 求 解 。上一页下一页返回学 习 单 元 一 力 与 变 形应 力 主 平 面 ： 学 习 单 元 一 力 与 变 形在 变 形 物 体 上 任 意 点 取 一 个 单 元 体 （ 如 图 （ ） 所 示 ） ， 取 单 元 体 （ 其 棱 边 分 别 平行 于 三 根 坐 标 轴 ） 的 六 个 相 互 垂

30、直 的 表 面 作 为 微 分 面 ， 其 上 有 着 大 小 不 同 、 方 向 不 同 的 全应 力 ， 设 为 、 、 ， 其 中 每 一 个 全 应 力 又 可 分 解 为 平 行 于 坐 标 轴 的 三 个 分 量 ， 即 一 个 正应 力 和 两 个 切 应 力 （ 如 图 （ ） 所 示 ） 。切 应 力 互 等 定 律 ： 为 了 保 持 单 元 体 的 平 衡 ， 切 应 力 总 是 成 对 出 现 的 ， 它 们 大 小 相 等 ， 分别 作 用 在 两 个 相 互 正 交 的 微 分 面 内 ， 其 方 向 共 同 指 向 或 背 离 两 微 分 面 的 交 线 。上一页

31、下一页返回学 习 单 元 一 力 与 变 形在 变 形 物 体 上 学 习 单 元 一 力 与 变 形主 应 力 状 态 ： 以 主 应 力 表 示 的 应 力 状 态 。主 应 力 状 态 图 ： 以 主 应 力 表 示 其 应 力 个 数 及 其 符 号 的 简 图 。可 能 出 现 的 主 应 力 状 态 图 共 有 九 种 （ 如 图 所 示 ） ， 即 单 向 主 应 力 状 态 图 两 种 单向 受 拉 和 单 向 受 压 ； 两 向 主 应 力 状 态 图 三 种 两 向 受 拉 、 两 向 受 压 和 一 向 受 拉 一 向 受 压 ；三 向 主 应 力 状 态 图 四 种 三

32、 向 受 拉 、 三 向 受 压 、 两 向 受 拉 一 向 受 压 、 一 向 受 拉 两 向 受 压 。平 均 主 应 力 ： 单 元 体 上 的 三 个 主 应 力 的 平 均 值 ， 常 用 表 示上一页下一页返回学 习 单 元 一 力 与 变 形主 应 力 状 态 ： 学 习 单 元 一 力 与 变 形任 何 一 种 应 力 状 态 都 可 以 将 其 分 解 成 为 两 部 分 ， 如 图 所 示 。 第 一 部 分 是 以 平 均 主应 力 为 各 向 应 力 值 的 三 向 等 应 力 状 态 ， 其 特 点 是 只 能 改 变 物 体 的 体 积 ， 不 能 改 变 物 体

33、的形 状 。 第 二 部 分 是 以 各 个 主 应 力 与 的 差 值 为 应 力 值 构 成 的 应 力 状 态 。 其 特 点 是 只 能 改 变物 体 的 形 状 ， 而 不 能 改 变 物 体 的 体 积 。主 切 应 力 平 面 ： 切 应 力 有 极 值 的 微 分 面 。主 切 应 力 ： 主 切 应 力 平 面 上 作 用 的 切 应 力 。除 主 平 面 上 不 存 在 切 应 力 外 ， 单 元 体 其 他 方 向 的 切 面 上 都 有 切 应 力 ， 通 过 列 方 程 求 解 可知 ： 主 切 应 力 平 面 共 有 三 组 ， 它 们 分 别 与 一 个 应 力

34、主 轴 平 行 并 与 另 两 个 应 力 主 轴 成 ， 如图 所 示。上一页下一页返回学 习 单 元 一 力 与 变 形任 何 一 种 应 力 学 习 单 元 一 力 与 变 形四 、 应 变 状 态同 样 可 以 认 为 材 料 的 变 形 是 由 无 数 个 单 元 体 变 形 积 累 的 结 果 ， 而 变 形 又 可 分 为 两 种形 式 ：正 变 形 或 线 变 形 ： 线 尺 寸 的 伸 长 缩 短 。切 变 形 或 角 变 形 ： 单 元 体 发 生 偏 斜 。正 变 形 和 切 变 形 统 称 “ 纯 变 形 ” 。 对 于 同 一 变 形 的 质 点 ， 随 着 切 取

35、单 元 体 的 方 向 不 同 ，则 单 元 体 表 现 出 来 的 变 形 数 值 也 是 不 同 的 ， 所 以 同 样 需 要 引 入 “ 点 的 应 变 状 态 ” 的 概 念 。物 体 变 形 时 单 元 体 一 般 同 时 发 生 平 移 、 转 动 、 正 变 形 和 切 变 形 。 平 移 和 转 动 本 身 并 不 代表 变 形 ， 只 表 示 刚 体 位 移 ， 所 以 ， 只 有 从 单 元 体 位 置 、 形 状 和 尺 寸 变 化 中 除 去 刚 体 位 移 ， 才能 得 到 纯 变 形 。上一页下一页返回学 习 单 元 一 力 与 变 形四 、 应 变 状 态上学

36、习 单 元 一 力 与 变 形物 体 变 形 时 ， 体 内 所 有 的 点 都 产 生 了 位 移 。 单 元 体 仅 作 刚 体 位 移 和 平 移 时 ， 各 点 的 相 对位 置 并 没 有 改 变 ， 而 凡 是 产 生 了 变 形 的 单 元 体 ， 各 点 的 相 对 位 置 都 发 生 了 变 化 ， 而 且 位 移 的大 小 不 同 。 由 此 可 见 ， 物 体 的 变 形 也 就 是 物 体 内 各 点 位 移 不 同 而 造 成 各 点 相 对 位 置 发 生 变 化的 结 果 。为 了 便 于 进 行 变 形 分 析 ， 特 作 如 下 假 设 ： 当 单 元 体 切

37、 取 得 极 小 时 ， 可 以 认 为 它 的 变 形 是均 匀 变 形 。 均 匀 变 形 时 ， 体 内 原 来 的 直 线 和 平 面 在 变 形 后 保 持 不 变 ， 而 且 原 来 相 互 平 行 的 直线 和 平 面 保 持 平 行 。 变 形 的 大 小 可 用 应 变 来 表 示 ， 而 应 变 又 可 分 为 正 应 变 和 切 应 变 。上一页下一页返回学 习 单 元 一 力 与 变 形物 体 变 形 时 ， 学 习 单 元 一 力 与 变 形一 点 的 应 变 状 态 也 可 以 通 过 单 元 体 的 变 形 来 表 示 ， 与 应 力 状 态 一 样 ， 当 采

38、用 主 轴 坐 标 系时 ， 单 元 体 就 只 有 三 个 主 应 变 分 量 、 、 ， 而 没 有 切 应 变 分 量 ， 一 种 应 变 状 态 只 有 一组 主 应 变 ， 如 图 所 示 。如 图 所 示 单 元 体 ： 假 设 变 形 前 的 尺 寸 为 、 、 ， 变 形 后 的 尺 寸 为 、 、 。则 三 个 方 向 的 主 应 变 为上一页下一页返回学 习 单 元 一 力 与 变 形一 点 的 应 变 状 学 习 单 元 一 力 与 变 形塑 性 变 形 体 积 不 变 定 律 ： 塑 性 变 形 时 的 物 体 体 积 不 变 ， 塑 性 变 形 以 前 的 体 积 等

39、 于 其 变 形后 的 体 积 。 即 （ ）由 体 积 不 变 定 律 可 知 ： 塑 性 变 形 时 ， 三 个 正 应 变 分 量 不 可 能 全 部 都 是 同 号 的 ， 因 为 体 积不 变 ， 有 伸 长 就 必 定 有 压 缩 ， 所 以 主 应 变 状 态 图 只 可 能 有 以 下 三 类 。 具 有 一 个 正 应 变 及 两 个 负 应 变 。 具 有 一 个 负 应 变 及 两 个 正 应 变 。 一 个 主 应 变 为 零 ， 另 两 个 应 变 之 大小 相 等 符 号 相 反 （ 如 图 所 示 ） 。上一页下一页返回学 习 单 元 一 力 与 变 形塑 性 变

40、 形 体 积 学 习 单 元 一 力 与 变 形五 、 影 响 金 属 塑 性 和 变 形 抗 力 的 主 要 因 素变 形 抗 力 和 塑 性 是 两 个 不 同 的 概 念 ， 塑 性 反 映 材 料 变 形 的 能 力 ， 变 形 抗 力 则 反 映 材 料 变形 的 难 易 程 度 。 塑 性 加 工 中 的 一 个 重 要 问 题 就 是 如 何 充 分 利 用 金 属 的 塑 性 并 在 最 小 变 形 抗 力的 情 况 下 获 得 所 需 要 的 工 件 。 为 此 有 必 要 对 影 响 金 属 塑 性 和 变 形 抗 力 的 因 素 进 行 分 析 和 讨论 ， 这 里 仅

41、讨 论 物 理 方 面 的 因 素 。.金 属 组 织组 成 金 属 的 晶 格 类 型 、 化 学 成 分 、 组 织 状 态 、 晶 粒 大 小 、 形 状 及 晶 界 强 度 等 不 同 ， 金 属的 塑 性 就 不 同 。上一页下一页返回学 习 单 元 一 力 与 变 形五 、 影 响 金 属 学 习 单 元 一 力 与 变 形（ ） 组 成 金 属 的 化 学 成 分 越 复 杂 ， 对 金 属 的 塑 性 及 变 形 抗 力 的 影 响 越 大 。碳 ： 碳 对 碳 钢 的 性 能 影 响 最 大 。 碳 能 溶 于 铁 ， 形 成 铁 素 体 和 奥 氏 体 固 溶 体 ， 它

42、们 都 具 有良 好 的 塑 性 和 低 的 变 形 抗 力 。 但 当 碳 的 含 量 超 过 铁 的 碳 溶 能 力 ， 多 余 的 碳 便 与 铁 形 成 化 合 物 ， 称 为 渗 碳 体 。 渗 碳 体 具 有 很 高 的 硬 度 ， 而 塑 性 几 乎 为 零 ， 对 基 体 的 塑 性 变 形 起 阻 碍作 用 ， 而 使 碳 钢 塑 性 降 低 ， 变 形 抗 力 提 高 。 随 着 碳 含 量 的 增 加 ， 渗 碳 体 的 数 量 也 增 加 ， 塑 性的 降 低 和 变 形 抗 力 的 提 高 就 更 甚 。 在 退 火 状 态 下 ， 碳 钢 的 塑 性 和 变 形 抗

43、 力 指 标 与 碳 含 量 的 关系 如 图 所 示 。上一页下一页返回学 习 单 元 一 力 与 变 形（ ） 组 成 金 属学 习 单 元 一 力 与 变 形磷 ： 磷 是 钢 中 有 害 杂 质 ， 磷 能 溶 于 铁 素 体 中 ， 使 钢 的 强 度 、 硬 度 显 著 提 高 ， 塑 性 、 韧 性明 显 降 低 。 尤 其 在 低 温 时 更 严 重 ， 这 种 现 象 称 为 冷 脆 性 。硫 ： 硫 是 钢 中 有 害 杂 质 ， 它 在 钢 中 几 乎 不 溶 解 ， 而 与 铁 形 成 ， 当 钢 在 范围 内 进 行 塑 性 加 工 时 ， 由 于 晶 界 处 的 硫

44、 化 铁 晶 体 塑 性 低 或 发 生 熔 化 ， 而 导 致 零 件 开 裂 ， 这 种 现 象称 为 热 脆 性 。 硫 对 低 碳 钢 塑 性 的 影 响 如 图 所 示 。（ ） 钢 在 规 定 的 化 学 成 分 内 ， 由 于 组 织 的 不 同 ， 塑 性 和 变 形 抗 力 也 会 有 很 大 的 差 别 。（ ） 晶 粒 细 化 有 利 于 提 高 金 属 的 塑 性 ， 但 同 时 也 提 高 了 变 形 抗 力 。上一页下一页返回学 习 单 元 一 力 与 变 形磷 ： 磷 是 钢 中 学 习 单 元 一 力 与 变 形.变 形 温 度变 形 温 度 对 金 属 和 合

45、 金 的 塑 性 与 变 形 抗 力 有 着 重 要 影 响 。 就 大 多 数 金 属 和 合 金 而 言 ， 其总 的 趋 势 是 ： 随 着 温 度 升 高 ， 塑 性 增 加 ， 变 形 抗 力 降 低 。 但 在 升 温 过 程 中 ， 在 某 些 温 度 区间 ， 某 些 金 属 和 合 金 的 塑 性 会 降 低 ， 变 形 抗 力 会 提 高 ， 应 尽 量 避 免 这 些 温 度 区 间 。 提 高 变 形温 度 的 目 的 ： 提 高 塑 性 ， 增 加 材 料 在 一 次 成 形 中 所 能 达 到 的 变 形 程 度 ， 降 低 材 料 的 变 形 抗力 ， 提 高 工

46、 件 的 成 形 准 确 度 。上一页下一页返回学 习 单 元 一 力 与 变 形.变 形 温 度上一页学 习 单 元 一 力 与 变 形温 度 升 高 使 塑 性 增 加 和 变 形 抗 力 降 低 的 原 因 有 ： 发 生 了 回 复 和 再 结 晶 ； 临 界 切 应 力 降低 ， 滑 移 系 增 加 ； 金 属 和 合 金 的 组 织 结 构 发 生 变 化 ， 可 能 由 多 相 组 织 转 变 为 单 相 组 织 ， 也 可能 由 对 塑 性 不 利 的 晶 格 转 变 为 对 塑 性 有 利 的 晶 格 ； 热 塑 性 作 用 的 加 强 ； 晶 界 滑 动 的 作 用 加强

47、等 。.变 形 速 度变 形 速 度 ： 是 指 单 位 时 间 内 应 变 的 变 化 量 。变 形 速 度 的 影 响 可 分 别 从 以 下 方 面 进 行 分 析 。上一页下一页返回学 习 单 元 一 力 与 变 形温 度 升 高 使 塑 学 习 单 元 一 力 与 变 形（ ） 变 形 速 度 增 大 ， 单 位 时 间 内 的 应 变 量 增 加 ， 金 属 的 真 实 流 动 应 力 将 提 高 ， 且 由 于没 有 足 够 的 时 间 完 成 塑 性 变 形 而 使 断 裂 提 前 ， 故 金 属 的 变 形 抗 力 提 高 ， 塑 性 降 低 。（ ） 增 加 变 形 速 度

48、 ， 由 于 温 度 效 应 显 著 ， 金 属 的 温 度 将 升 高 ， 从 而 降 低 变 形 抗 力 ， 增加 塑 性 。（ ） 增 加 变 形 速 度 ， 同 时 也 没 有 足 够 的 时 间 进 行 回 复 和 再 结 晶 ， 使 金 属 的 变 形 抗 力 提高 ， 塑 性 降 低 。.尺 寸 因 素同 一 种 材 料 ， 在 其 他 条 件 相 同 时 ， 尺 寸 越 大 ， 组 织 和 化 学 成 分 越 不 一 致 ， 杂 质 成 分 及 分布 越 不 均 匀 ， 应 力 分 布 越 不 均 匀 ， 塑 性 越 差 。上一页下一页返回学 习 单 元 一 力 与 变 形（

49、） 变 形 速 度学 习 单 元 一 力 与 变 形.应 力 状 态应 力 状 态 对 金 属 的 塑 性 有 很 大 的 影 响 ， 主 应 力 状 态 图 对 金 属 塑 性 可 按 顺 序 排 列 为 如 图 所 示 的 形 式 ， 图 中 序 号 越 小 ， 塑 性 越 好 ； 其 规 律 是 压 应 力 的 数 目 及 数 值 越 大 和 拉 应 力 的数 目 和 数 值 越 小 ， 金 属 的 塑 性 越 好 。 因 为 在 变 形 过 程 中 ， 压 应 力 可 以 阻 止 材 料 内 部 微 裂 纹 的扩 展 ， 使 得 材 料 在 发 生 破 坏 前 可 以 产 生 较 大

50、的 塑 性 变 形 。 而 拉 应 力 则 促 使 材 料 内 部 微 裂 纹 的扩 展 ， 使 得 材 料 在 发 生 破 坏 前 只 能 产 生 较 小 的 塑 性 变 形 。应 力 状 态 对 金 属 的 变 形 抗 力 有 很 大 的 影 响 ， 同 号 主 应 力 引 起 变 形 所 需 的 变 形 抗 力 大 于 异号 主 应 力 引 起 变 形 所 需 的 变 形 抗 力 。上一页返回学 习 单 元 一 力 与 变 形.应 力 状 态上一页学习单元二 塑性变形时应力与应变的关系一 、 塑 性 条 件 （ 又 称 屈 服 条 件 ）质 点 处 于 单 向 应 力 状 态 时 ， 只

51、 要 单 向 应 力 达 到 屈 服 极 限 ， 该 质 点 即 由 弹 性 变 形 状 态 进 入塑 性 变 形 状 态 。 而 在 多 向 应 力 状 态 下 ， 则 不 能 仅 仅 用 某 一 个 应 力 数 值 与 屈 服 极 限 的 大 小 关 系来 判 断 质 点 是 否 进 入 塑 性 变 形 状 态 ， 必 须 同 时 考 虑 其 他 应 力 分 量 。 而 且 只 有 当 各 应 力 分 量 之间 符 合 一 定 条 件 时 ， 质 点 才 进 入 塑 性 变 形 状 态 。塑 性 条 件 ： 决 定 受 力 物 体 内 质 点 由 弹 性 变 形 状 态 向 塑 性 变 形

52、 状 态 过 渡 的 条 件 。下一页返回学习单元二 塑性变形时应力与应变的关系一 、 塑 性 条 学习单元二 塑性变形时应力与应变的关系 （ 屈 雷 斯 加 ） 的 最 大 切 应 力 理 论 ： 在 一 定 的 变 形 条 件 下 ， 材 料 中 最 大 切 应 力 达 到某 一 定 值 时 就 开 始 屈 服 。 或 者 说 ： 材 料 处 于 塑 性 状 态 时 ， 其 最 大 切 应 力 始 终 是 一 不 变 的 定值 。 该 定 值 只 取 决 于 材 料 在 变 形 条 件 下 的 性 质 ， 而 与 应 力 状 态 无 关 。 这 里 所 指 的 “ 定 值 ” ，实 际 上

53、 就 是 材 料 单 向 拉 伸 时 屈 服 强 度 值 的 一 半 。上一页下一页返回学习单元二 塑性变形时应力与应变的关系 （ 屈学习单元二 塑性变形时应力与应变的关系设 ， 则 （ 密 塞 斯 ） 的 常 数 形 变 能 量 理 论 ： 在 一 定 的 变 形 条 件 下 ， 无 论 变 形 物 体 内 的 质 点所 处 的 应 力 状 态 如 何 ， 只 要 该 质 点 三 个 主 应 力 的 组 合 满 足 以 下 的 条 件 ， 物 体 便 开 始 屈 服 。密 塞 斯 屈 服 条 件 的 物 理 意 义 是 ： 当 物 体 质 点 内 的 单 位 体 积 的 弹 性 形 变 能

54、量 达 到 临 界 值时 ， 质 点 就 进 入 塑 性 状 态 。上一页下一页返回学习单元二 塑性变形时应力与应变的关系设 学习单元二 塑性变形时应力与应变的关系二 、 塑 性 变 形 时 应 力 与 应 变 的 关 系弹 性 变 形 时 ， 其 变 形 是 可 以 恢 复 的 ， 变 形 过 程 是 可 逆 的 ， 与 变 形 物 体 的 加 载 过 程 无 关 ，应 力 和 应 变 之 间 的 关 系 是 线 性 的 并 可 以 通 过 广 义 虎 克 定 律 来 表 示 。 但 是 ， 当 外 力 所 引 起 的 应力 分 量 满 足 塑 性 条 件 时 ， 物 体 就 由 弹 性 变

55、 形 阶 段 进 入 塑 性 变 形 阶 段 。 应 力 和 应 变 的 关 系 是 非线 性 的 、 不 可 逆 的 ， 应 力 和 应 变 分 量 之 间 均 不 能 简 单 叠 加 。为 了 建 立 物 体 受 力 与 变 形 之 间 的 关 系 ， 只 能 取 加 载 过 程 中 某 个 微 量 时 间 间 隔 来 研 究 ，从 而 得 到 应 力 与 应 变 增 量 之 间 的 关 系 式 ， 即 增 量 理 论 。上一页下一页返回学习单元二 塑性变形时应力与应变的关系二 、 塑 性 变 学习单元二 塑性变形时应力与应变的关系然 而 ， 增 量 理 论 在 计 算 上 困 难 很 大

56、 ， 尤 其 当 材 料 有 加 工 硬 化 时 ， 计 算 就 更 加 复 杂 。 但 在简 单 加 载 加 载 过 程 中 只 能 加 载 不 能 卸 载 ， 应 力 分 量 之 间 按 一 定 的 比 例 增 加 ， 应 力 主 轴 的方 向 将 固 定 不 变 时 ， 塑 性 变 形 的 每 一 时 刻 ， 主 应 力 与 主 应 变 自 己 存 在 下 列 关 系上一页返回学习单元二 塑性变形时应力与应变的关系然 而 ， 增 量 学习单元三 材料的冲压成形性能及加工硬化现象一 、 板 料 的 冲 压 成 形 性 能 与 成 形 极 限.材 料 的 冲 压 成 形 性 能冲 压 成 形

57、 性 能 ： 板 料 对 冲 压 成 形 工 艺 的 适 应 能 力 。板 料 的 冲 压 成 形 性 能 是 一 个 综 合 性 的 概 念 ， 包 括 成 形 极 限 和 成 形 质 量 两 个 方 面 。成 形 极 限 ： 指 板 料 在 发 生 失 稳 前 所 能 达 到 的 最 大 变 形 程 度 。板 料 在 成 形 过 程 中 可 能 出 现 以 下 两 种 失 稳 现 象 。拉 伸 失 稳 ： 即 在 拉 应 力 作 用 下 局 部 出 现 颈 缩 或 拉 裂 。压 缩 失 稳 ： 即 在 压 应 力 作 用 下 起 皱 。下一页返回学习单元三 材料的冲压成形性能及加工硬化现象

58、一 、 板 料学习单元三 材料的冲压成形性能及加工硬化现象对 于 不 同 的 成 形 工 序 ， 成 形 极 限 是 采 用 不 同 的 极 限 变 形 系 数 来 表 示 的 。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 失 稳 而起 皱 。成 形 质 量 ： 指 尺 寸 和 形 状 精 度 、 厚 度 变 化 、 表 面 质 量 及 成 形

59、 后 材 料 的 物 理 力 学 性 能 等 。.板 料 的 冲 压 成 形 性 能 试 验 方 法板 料 的 冲 压 成 形 性 能 试 验 方 法 通 常 分 为 三 种 ； 力 学 试 验 、 金 属 学 试 验 （ 又 称 间 接 试 验 ）和 工 艺 试 验 （ 直 接 试 验 ） 。上一页下一页返回学习单元三 材料的冲压成形性能及加工硬化现象对 于 不 同学习单元三 材料的冲压成形性能及加工硬化现象力 学 试 验 方 法 有 简 单 拉 伸 试 验 和 双 向 拉 伸 试 验 等 ， 用 以 测 定 板 料 的 力 学 性 能 指 标 ； 间 接试 验 方 法 有 硬 度 试 验

60、、 金 相 试 验 等 ， 用 以 测 定 材 料 的 硬 度 、 表 面 粗 糙 度 、 化 学 成 分 等 ； 直 接试 验 方 法 有 弯 曲 试 验 、 胀 形 试 验 、 拉 深 性 能 试 验 等 ， 是 用 模 拟 实 际 生 产 中 的 某 种 冲 压 成 形 工艺 的 方 法 测 定 出 相 应 的 工 艺 参 数 。） 板 料 拉 伸 试 验图 所 示 为 对 三 种 不 同 材 料 进 行单 向 拉 伸 试 验 获 得 的 拉 伸 曲 线 。 通 过 单向 试 验 可 以 得 到 以 下 力 学 性 能 指 标 。（ ） 总 伸 长 率 和 均 匀 伸 长 率 。总 伸