1、第二章冲压成形的理论基础第二章冲压成形的理论基础第一节金属塑性变形概述一、塑性变形的物理概念 作用于物体的外力除去以后，物体不能完全恢复到原有的形状和尺寸，这样的变形称为塑性变形。二、塑性与变形抗力 塑性是指在外力的作用下产生永久变形而不破坏其完整性的能力。变形抗力是指在一定的变形条件下，引起物体塑性变形的单位变形力。第二章冲压成形的理论基础第一节金属塑性变形概述三、塑性变形对金属组织和性能的影响（1）形成了纤维组织（2）形成了亚组织（3）产生了内应力（4）产生了加工硬化第二章冲压成形的理论基础 随着变形程度的增加，金属的强度、硬度和变形抗力逐渐提高，而塑性和韧性逐渐降低（见图2-1），这种现
2、象称为加工硬化。图2-1第二章冲压成形的理论基础四、影响金属塑性的因素（1）金属的成分和组织结构（2）变形时的应力状态（3）变形温度（4）变形速度（5）尺寸因素五、超塑性概念第二章冲压成形的理论基础第二节塑性变形时的应力与应变一、应力与应变状态1、点的应力状态 为分析点的应力状态，通常取改点周围一个微小的六面体，一般情况下，该单元体存在大小和方向都不同的应力，其中每个应力又可分解为平行于坐标轴的三个分量，即一个正应力两个切应力（见图2-3）第二章冲压成形的理论基础图2-3第二章冲压成形的理论基础图2-4 以主应力表示点的应力状态称为主应力状态，表示主应力个数及其符号的简图称为主应力图第二章冲压
3、成形的理论基础任何一种应力状态都可以分解成两种应力状态图2-5第二章冲压成形的理论基础主应力状态对金属塑性影响的顺序图2-6第二章冲压成形的理论基础主切应力及主切应力面图2-7第二章冲压成形的理论基础主切应力面上的应力状态图2-8第二章冲压成形的理论基础1、点的应变状态 变形体内存在应力必伴随有应变，点的应变状态也是通过单元体的变形来表示的。如图2-9。图2-9第二章冲压成形的理论基础应变状态的分解图2-10第二章冲压成形的理论基础应变的大小可以通过物体变形前后尺寸的变化量来表示。图2-11第二章冲压成形的理论基础根据体积不变定律，可以得出以下结论：1）塑性变形时，物体只有形状和尺寸发生变化，
4、而体积保持不变。2）不论应变状态如何，其中必有一个主应变的符号与其他两个主应变的符号相反，这个主应变的绝对值最大，称为最大主应变。3）当已知两个主应变数据时，便可算出第三个主应变。第二章冲压成形的理论基础4）任何一种物体的塑性变形方式只有三种，与此相应的主应变状态图也只有三种，如图2-12所示。图2-12第二章冲压成形的理论基础二、塑性条件 决定受力物体质点由弹性状态向塑性状态过渡的条件，称为塑性条件。屈雷斯加屈服条件可表达为密席斯屈服条件为可简化为第二章冲压成形的理论基础三、塑性变形时应力与应变的关系 当采用简单加载时，塑性变形的每一瞬间，主应力与主应变之间存在下列关系也可表示为第二章冲压成
5、形的理论基础第三节加工硬化与硬化曲线一、硬化现象与硬化曲线 硬化曲线实际上就是材料变形时的应力随应变变化的曲线，可以通过拉伸、压缩或胀形实验等多种方法多次求得。图2-13第二章冲压成形的理论基础几种金属在室温下的硬化曲线图2-14第二章冲压成形的理论基础用硬化直线代替硬化曲线图2-15第二章冲压成形的理论基础二、卸载规律与反载软化现象 硬化曲线反映了单向拉伸加载时材料的应力与应变之间的变化规律。如图2-16为拉伸-卸载曲线。图2-16第二章冲压成形的理论基础如果卸载后又反向加载，其应力应变关系将如图2-17所示。图2-17第二章冲压成形的理论基础第四节冲压成形中的变形趋向性及其控制一、冲压成形
6、中的变形趋向性 在冲压成形过程中，坯料的各个部分在同一模具的作用下，却有可能发生不同形式的变形，即有不同的变形趋向性。图2-8第二章冲压成形的理论基础二、控制变形趋向性的措施（1）改变坯料各部分的相对尺寸（2）改变模具工作部分的几何形状和尺寸（3）改变坯料与模具接触之间的摩擦阻力（4）改变坯料局部区域的温度第二章冲压成形的理论基础图2-19环形坯料的变形趋向第二章冲压成形的理论基础第五节冲压材料及其冲压成形性能一、材料的冲压成形性能 1.成形极限 成形极限是指材料在冲压成形过程中能达到的最大变形程度。2.成形质量 成形质量是指材料经冲压成形以后所得到的冲压件能够达到质量指标 第二章冲压成形的理
7、论基础二、板料的冲压成形性能试验板料的冲压成形性能是通过试验来确定的。1.间接试验间接试验有拉伸试验、剪切试验、硬度试验和金相试验等。图2-20 拉伸试验用标准样件第二章冲压成形的理论基础实际应力曲线与假想应力曲线图2-21第二章冲压成形的理论基础 通过拉伸试验，可以测得板料的强度、刚度、塑性、各向异性等力学性能指标（1）强度指标（2）刚度指标（3）塑性指标（4）各向异性指标第二章冲压成形的理论基础1.直接试验直接试验是直接模拟某一种冲压方式进行的，故试验所得的结果较为可靠地鉴定板料的冲压成形性能。第二章冲压成形的理论基础图2-22（1）弯曲试验第二章冲压成形的理论基础（2）胀形试验 鉴定板料形成性能的常用试验方法是杯突试验。（3）拉深试验 鉴定板料拉深成形性能的试验方法主要有筒形件拉深试验和球底锥形件拉深试验。第二章冲压成形的理论基础对冲压材料的基本要求1.具有良好的冲压成形性能2.具有较高的表面质量3.材料的厚度公差应符合国家标准第二章冲压成形的理论基础四、冲压常用材料及选用 1.冲压常用材料 冲压最常用的材料是金属材料（包括黑色金属和有色金属），但有时也用非金属材料。2.冲压材料的合理选用（1）按冲压件的使用要求合理选材（2）按冲压件要求合理选材 1）试冲 2）分析与对比
