冲压模具及冲模设计第二章

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1、第二章冷冲压变形基础第一节冷冲压变形的基本原理概述第二节冷冲压材料及其冲压成形性能本章要求通过学习，掌握板料的几个机械性能指标与板料冲压性能之间的关系；了解板料冲压性能的几个工艺试验；熟悉常用金属材料的冲压性能。2、课程内容(1)冷冲压变形的基本原理（塑性变形体积不变条件、屈服准则）；(2)冷冲压材料及其冲压成形性能（板料的基本性能与冲压成形性能的关系、成形极限图）。3、考核知识点和考核要求领会：板料的几个重要性能指标与冲压性能之间的关系；识记：体积不变条件，屈服准则。1、学习目的和要求第一节冷冲压变形的基本原理概述一、影响金属塑性和变形抗力的因素基本概念金属内在性质塑性指

2、金属在外力的作用下，能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力。变形抗力指引起塑性变形的单位变形力。变形温度应变速度变形的力学状态一、影响金属塑性和变形抗力的因素1.变形温度变形温度塑性变形抗力1.变形温度变形温度回复与再结晶原子动能增加金属的组织、结构发生变化扩散蠕变机理起作用晶间滑移作用增强一、影响金属塑性和变形抗力的因素一、影响金属塑性和变形抗力的因素1.变形温度图2-1碳钢塑性随温度变化曲线应变速率是指单位时间内应变的变化量。一般来说，由于塑性变形需要一定的时间来进行，因此应变速率太大，塑性变形来不及在塑性变形体中充分扩展和完成，而是更多地表现为弹性变形，致使变形抗

3、力增大。又由于断裂抗力基本不受应变速率的影响，所以变形抗力的增大就意味着塑性的下降，如图所示，高速下的极限变形程度δ1显然小于低速时的δ2。2.应变速率一、影响金属塑性和变形抗力的因素2.应变速率一、影响金属塑性和变形抗力的因素图2-2应变速率对变形抗力和塑性的影响示意图1—高速２—低速塑性变形是在力的作用下产生的，宏观上是力与塑性变形的关系，实际上是变形体微观质点应力和应变状态关系的表现。施加不同形式的力，在变形体中就有不同的应力状态和应变状态，从而表现出不同的塑性变形行为。3.应力、应变状态一、影响金属塑性和变形抗力的因素3.应力、应变状态一、影响金属塑性和变形抗力的因

4、素应力状态应变状态主应力状态下静水压力大塑性越好静水压力小塑性越差主应变状态下压应变成分多拉应变成分少有利于材料塑性发挥当作用于坯料变形区的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，故称这种变形为压缩类变形。当作用于坯料变形区的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，故称这种变形为伸长类变形。4.尺寸因素一、影响金属塑性和变形抗力的因素尺寸越大塑性越差变形抗力越小组织和化学成分不均内部缺陷多应力分布不均匀弹性变形时，物体体积的变化与平均应力成正比。实践证明，塑性变形的物体之体积保持不变，塑性变形以前的体积等于其变形后的体积，可表示为二、塑性变形

5、体积不变条件ε1＋ε2＋ε3＝0式中ε1、ε2、ε3——塑性变形时的三个主应变分量。由体积不变条件可看出，主应变图只可能有三类：①具有一个正应变及两个负应变；②具有一个负应变及两个正应变；③一个主应变为零，另两个应变之大小相等符号相反。二、塑性变形体积不变条件图2-3主应变图2三、塑性条件(屈服准则)屈雷斯加屈服准则(Tresca)的数学表达式是τmax＝＝σmax－σminσs2式中τmax——质点的最大切应力；σmax、σmin——代数值最大、最小的主应力；σs——金属在一定的变形温度、变形速度下的屈服点。塑性条件：受力物体内不同应力状态下的质点进入塑性状态并使塑性变形

6、继续进行所需要遵守的条件也称屈服准则。当受力物体内质点的最大切应力达到材料单向拉伸时屈服点值的一半时，该点就发生屈服。式中σ1、σ2、σ3——质点的三个主应力。三、塑性条件(屈服准则)米塞斯屈服准则(Mises)的数学表达式是（σ1－σ2）2＋（σ2－σ3）2＋（σ3－σ1）2＝２σ２ｓ或1当受力物体内质点的等效应力达到材料单向拉伸时屈服点值时，该点就发生屈服。σ＝(σ１－σ２)２＋(σ２－σ３)２＋(σ３－σ１)２＝σｓ√2√增量理论又称流动理论，它可表述如下：在每一加载瞬间，应变增量主轴与应力主轴重合，应变增量与应力偏量成正比，即四、塑性变形时应力与应变的关系===ｄλ

7、dε1σ1-σmdε2σ2-σmdε3σ3-σm式中dλ——瞬时常数，在加载的不同瞬时是变化的；σm——平均主应力（静水应力）。全量理论认为，在比例加载（也称简单加载，是指在加载过程中所有外力从一开始起就按同一比例增加）的条件下，无论变形体所处的应力状态如何，应变偏张量各分量与应力偏张量各分量成正比，即四、塑性变形时应力与应变的关系ε1-εmσ1-σmε2-εmσ2-σmε3-εmσ3-σm＝＝＝λε1σ1-σmε2σ2-σmε3σ3-σm＝＝＝λ由于塑性变形时体积不变，即εm＝0，所以上式可写成式中λ——比例系数