1、第二章 冲压成形特点与基本规律o 1 冲压成形的特点o (1)平面应力状态多o (2)伸长类变形多 o (3)静水压力影响小o (4)模具的约束作用轻12 冲压成形中毛坯的分析o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。o 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。o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。23 冲压变形的分类o 冲压成形分成为胀形、拉伸、翻边与弯曲等类型。o 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
2、拉应力o 1.r0，0，t=0。o 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，所以tr0，t=0时的应力状态o 当r0，t=0时，有2r0，知0,一定是伸长变形。o-(+r)0，必有t0，是压缩变形，厚度变薄。o 处于冲压应力图中AOH范围，在冲压变形图中处于AOC范围。5两向压应力 o 1.r0,t=0时的应力状态o2r0，所以r0，所t0o在冲压应力图中处于COD范围，在冲压变形图中处于GOE范围。6o 2r0,t=0o 2r 0，有0，有t0，板料增厚。o 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
3、 o 1 r0，|r|时的应力状态o 2 r 0，有0，有r0，是伸长变形。o 由于 r0，-，当 r=-时，r=-0；o 单向压应力状态(r=0)时，有r=20。o 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。8o 2.0，r|时的应力状态 o 2r 0，有r0，有0，是伸长变形。o 0，-r，当=-r时，=-r；单向压应力状态(=0)时，有=-r/2。o 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。9o 30，r|r|时的应力状态o 2 r0，有0,为伸长变形。o 2r 0，有r0,是压缩变形。o 由于r，0 当r
4、=时，r=0，|时的应力状态o 2r 0，有r0,为伸长变形。o 2 r0，有0，是压缩变形。o r，0 当=r时，=r0；单向压应力状态(=0)时，有=r/2。o 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。11o 冲压变形概括为两大类别，即伸长类与压缩类。o 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。121324 冲压变形趋向性及其控制o 一、冲压变形趋向性o 1弱区先变形o 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“
5、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。14o 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；o 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。o 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o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。o 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。o在所有可能产生的变形方式中，需要变形力
6、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o 变形区内应变的分布取决于变形区的宽度尺寸。o 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o 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。(
7、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。18o 2改变模具工作部分的几何形状和尺寸o 生产中常采用修磨圆角的方法来控制毛坯的变形趋向。o 3改变毛坯和模具之间的摩擦阻力o 4降低变形区的变形抗力或提高传力区的强度o 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。1925 冲压变形中的应力o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。o1 加载应力o 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
8、应力。当外作用力去除以后，加载应力也随之消失。202诱发应力o (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。o（2）毛坯的不均匀变形也会引起诱发应力。o 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。213残余应力o 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。o 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。222.6 冲压成形中的破坏 o 1 变形区破坏o 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
9、度极限。o 2 传力区破坏o 多发生在内应力最大的危险截面。o 3 局部破坏o 破坏多发生在非轴对称形状零件的冲压成形过程。23o 4残余应力破坏 o 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。242.7 冲压成形中的起皱o 1 压应力下起皱o 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。o 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。o 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
10、产生周向压应力，并引起起皱称为内皱。25o 防止起皱的措施：o (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。o (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。262 不均匀拉力下起皱o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。o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。o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将会出现失稳起皱现象273 剪力下起皱o 曲面翻边时，在冲压毛坯的侧壁上出现剪力作用下的起皱。o 剪力作用下的起皱主要发生在薄板大型非轴对称曲面类零件(如汽车覆盖件等)的冲压成形过程。o 由于凸模是三维曲面形状，使凹模口内的板料随位置不同而受到不同大小的拉力，产生剪力并引起毛坯起皱。28
