冲压工艺与模具设计-冲压变形的基本原理第一章

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1、本章学习要求：1.掌握金属塑性变形的基本概念；2.掌握板料冲压性能和常见的冲压材料；3.了解塑性变形的力学基础和冲压成形方法的力学特点。第1章冲压变形的基本原理Copyright©2003PearsonEducation,Inc.1.1金属塑性变形的基本概念1.2金属塑性变形的力学基础1.3冲压成形时变形毛坯的力学特点与分类1.4板料冲压成形性能及冲压材料Copyright©2003PearsonEducation,Inc.1.1金属塑性变形的基本概念在外力的作用下，金属产生的形状和尺寸变化称为变形，变形分为弹性变形(

2、elasticdeformation)与塑性变形(plasticdeformation)．弹性(elasticity)：卸载后变形可以恢复特性，可逆性。塑性(plasticity)：物体产生永久变形的能力，不可逆性。1.1.1塑性变形的物理概念外力破坏原子间原有的平衡状态，造成原子排列的畸变，引起金属形状和尺寸的变化。变形的实质是原子间的距离产生变化。塑性变形：金属形状和尺寸产生永久改变，这种改变不可恢复，该变形称为塑性变形。Copyright©2003PearsonEducation,Inc.1.1.2塑性变形的基本

3、方式单晶体：滑移（slip)、孪生(twinning)多晶体的塑性变形:晶内、晶间(如图)变形后形成的组织改变：纤维组织、变形织构Copyright©2003PearsonEducation,Inc.1.1.3金属的塑性与变形抗力1.塑性及塑性指标塑性：指金属在外力的作用下，能稳定的发挥塑性变形而不破坏其完整性的能力。塑性指标：常用的塑性指标有延伸率断面收缩率2.变形抗力金属产生塑性变形的力为变形力，金属抵抗变形的力称为变形抗力。塑性与变形抗力是两个不同的概念：塑性：反映变形的能力。变形抗力：是塑性变形的难易程度。Co

4、pyright©2003PearsonEducation,Inc.1.1.4影响金属的塑性与变形抗力的主要因素1.化学成份和组织对塑性和变形抗力的影响化学成分：铁、碳、合金元素、杂质元素。组织：单项组织、多向组织。组织的不同塑性和变形抗力会有很大的差别。钢的制造工艺：2.变形温度对塑性和变形抗力的影响1）温度升高，回复与再结晶；2）温度升高，原子热运动加剧；Copyright©2003PearsonEducation,Inc.1.1.4影响金属的塑性与变形抗力的主要因素2.变形温度对塑性和变形抗力的影响3）温度升高，原

5、子热振动加剧（热塑性）；4）温度升高，晶界强度下降；3.变形速度对塑性和变形抗力的影响速度大时，塑性变形来不及扩展。没有足够时间回复、再结晶，塑性降低变形抗力增大。速度大时，热效应显著，变形体有温度效应对塑性增加有利。Copyright©2003PearsonEducation,Inc.1.2塑性变形的力学基础外力　　　内力模具毛坯零件毛坯的变形都是模具对毛坯施加外力所引起内力或由内力直接作用的结果。应力就是毛坯内单位面积上作用的内力。应力应理解为一极小面积上的内力与该面积比值的极限，即：Copyright©2003P

6、earsonEducation,Inc.1.2.1一点的应力与应变状态１.一点的应力状态：是指通过变形体内某点的单元体所有截面上的应力的有或无、大小、方向等情况。Copyright©2003PearsonEducation,Inc.图1.2.2九种主应力状态图Copyright©2003PearsonEducation,Inc.2.一点的主应变状态3.体积不变定律该式说明：金属塑性变形前后，只有形状的变化，而无体积的变化。三个推论：﹡塑性变形时，只有形状的变化，而无体积的变化；﹡不论什么应变状态，其中一个主应变的符号与

7、另外两个主应变的符号相反；﹡已知两个应变就可求第三个应变。主变形图只可能有三种形式图1.2.3三种主应变状态图Copyright©2003PearsonEducation,Inc.1.2.2屈服准则（塑性条件）屈服准则：材料进入塑性状态的力学条件。当材料中的某点的应力满足屈服准则，该点就进入塑性状态。1.屈雷斯加(H·Tresca)屈服准则屈雷斯加于1864年提出：当材料中的最大剪应力达到某一定值时，材料即行屈服。因此，该准则又称为最大剪应力屈服准则。其数学表达式为：Copyright©2003PearsonEduc

8、ation,Inc.1.2.2屈服准则（塑性条件）2.密席斯(VonMises)屈服准则密席斯于1913年提出了另一屈服准则：当材料中的等效应力达到某一定值时，材料就开始屈服。由单向拉伸试验可确定该值，该值为材料的屈服点σs。其数学表达式为：3.屈服准则的几何表示在平面应力状态时，屈服准则可用屈服轨迹来表示（如图1.2.4）。Co