冲压成形的基本理论

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1、第二章冲压变形的基本概念第一节金属塑性变形概述第二节影响塑性及变形抗力的主要因素第三节超塑性成形简介第四节金属塑性变形的力学条件第五节冲压成形中的变形趋向性及其控制第六节冷冲压材料及其冲压成形性能1第一节金属塑性变形概述变形：当物体受到外力作用之后，它的形状和尺寸发生的变化。变形的实质：原子间的距离产生变化。弹性变形：假如作用于物体的外力去除后，由外力引起的变形随之消失，物体能完全恢复自己的原始形状和尺寸，这样的变形称为弹性变形。塑性变形：如果作用于物体的外力去除后，物体并不能完全恢复自己的原始形状和尺寸，这样的变形称为塑性变形。

2、2塑性：表示材料塑性变形的能力。它是指金属材料在外力作用下产生永久变形而不被破坏的能力。第二节影响塑性及变形抗力的主要因素影响因素内在因素——金属本身的晶格类型、化学成分和金相组织等。外部因素——变形方式（机械因素即应力状态与应变状态）、变形条件（物理因素即变形温度与变形速度）变形抗力：金属在外力作用下抵抗塑性变形的能力，它反映材料产生塑性变形的难易程度，一般用金属材料产生塑性变形的单位变形力表示其大小。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δ和断面收缩率。3点的应力与应变状态应力状态：通常是围绕该点取出一个单元

3、六面体，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。4主应力状态三向应力状态平面应力状态单向应力状态最大切应力等效应力5主应变状态类似有应变状态的概念。体积不变规律金属材料在塑性变形时，体积变化很小，可以忽略不计。一般认为金属材料在塑性变形时体积不变，可证明满足：三向应变状态平面应变状态6一、应力－应变曲线第四节金属塑性变形的力学条件OA——为弹性变形阶段A点——屈服点ABG——均匀塑性变形阶段G点——失稳点K点——断裂点7金属受外力作用产生塑性变形后不仅形状和尺寸发生变

4、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或应变刚现象：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；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。8真实应力：金属材料在塑性变形过程中产生硬化，屈服应力不断变化，这种变化着的实际屈服应力就是真实应力。真实应变：正确反映瞬态变形的基础上，真实地反映了塑性变形的积累过程。瞬时真实应变：总的真实应变：9硬化曲线：实际应力-应变曲线

5、或真实应力-应变曲线，表示硬化规律。这种变化规律可近似用指数曲线表示。加工硬化导致变形抗力不断升高。A’G’——均匀塑性变形阶段G’K’——已产生缩颈的变形阶段10二、屈服条件屈服——塑性状态屈服条件——研究材料进入塑性状态的力学条件。即材料开始屈服时各个应力分量之间的关系。也叫屈服准则、塑性条件、塑性方程。Tresca屈服准则：当材料中的最大切应力达到某一定值时，材料就开始屈服。11Mises屈服准则：当材料中的等效应力i达到某一定值时，材料就开始屈服。应力状态应用举例1.0单向应力状态胀形、翻边1.155平面应变状态宽板弯

6、曲1.1其它应力状态缩口、拉深12三、金属塑性变形时的应力应变关系弹性变形阶段：应力与应变之间的关系是线性的、可逆的，与加载历史无关；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。增量理论：每个应变分量的增量与对应的应力分量成正比。每一瞬间的应力只与该瞬间的应变增量有关，而与该瞬间的应变值无关。13全量理论：在简单加载条件下，塑性变形的每一瞬间，主应力差与主应变差成正比例。简单加载：在塑性变形发展的过程中，只加载，不卸载，各应力分量一直按同一比例系数增长，又称比例加载。应力状态可确定塑性应变分量。14

7、全量理论体积不变规律分析冲压成形时板材的应力与应变球应力状态：不产生塑性变形，仅有弹性变形存在平面变形：中间应力为其他两个应力的平均值宽板弯曲15双向等拉：拉应力方向为伸长变形，其余方向为压缩变形，变形量为伸长变形的两倍。单向拉应力：拉应力方向伸长变形，其余方向为压缩变形，变形量为伸长变形的一半翻边变形的边缘平面毛坯胀形单向压应力：压应力方向压缩变形，其余方向为伸长变形，变形量为压缩变形的一半缩口变形的边缘双向等压：压应力方向为压缩变形，其余方向为拉伸变形，变形量为压缩变形的两倍。16三向拉应力：最大拉应力方向是伸长变形最小拉应力

8、方向是压缩变形三向压应力：最小压应力（绝对值最大）方向是压缩变形最大压应力（绝对值最小）方向是伸长变形17（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