冲压变形理论
第一章 冲压变形的基本原理 复习题答案
第一章冲压变形的基本原理复习题答案一、填空题1.塑性变形的物体体积保持不变，其表达式可写成ε1+ε2+ε3=0。
2.冷冲压生产常用的材料有黑色金属、有色金属、非金属材料。
3.物体在外力的作用下会产生变形，如果外力取消后，物体不能恢复到原来的形状和尺寸，这种变形称为塑性变形。
4.影响金属塑性的因素有金属的组织、变形温度、变形速度、变形的应力与应变状态、金属的尺寸因素。
5.在冲压工艺中，有时也采用加热冲压成形方法，加热的目的是提高塑性，降低变形抗力。
6.材料的冲压成形性能包括成形极限和成形质量两部分内容。
7.压应力的数目及数值愈大，拉应力数目及数值愈小，金属的塑性愈好。
8.在同号主应力图下引起的变形，所需的变形抗力之值较大，而在异号主应力图下引起的变形，所需的变形抗力之值就比较小。
9.在材料的应力状态中，压应力的成分愈多，拉应力的成分愈少，愈有利于材料塑性的发挥。
10.一般常用的金属材料在冷塑性变形时，随变形程度的增加，所有强度指标均增加，硬度也增加，塑性指标降低，这种现象称为加工硬化。
11.用间接试验方法得到的板料冲压性能指标有总伸长率、均匀伸长率、屈强比、硬化指数、板厚方向性系数γ和板平面方向性系数△γ。
12.在筒形件拉深中如果材料的板平面方向性系数△γ越大，则凸耳的高度越大。
13.硬化指数n值大，硬化效应就大，这对于伸长类变形来说就是有利的。
14.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。
15. 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。
16. 材料对各种冲压加工方法的适应能力称为材料的冲压成形性能。
17. 材料的冲压性能好，就是说其便于冲压加工，一次冲压工序的极限变形程度和总的极限变形程度大，生产率高，容易得到高质量的冲压件，模具寿命长等。
18. 材料的屈服强度与抗拉强度的比值称为屈强比。
冲压模板件变形原因
冲压模板件变形原因冲压模板件的变形是指在冲压过程中，模板件的形状发生了异常变化。
这种变形常常导致模板件无法满足设计要求，从而影响产品的质量和功能。
冲压模板件变形的原因可以归结为以下几个方面：1. 材料的选择与性能：模板件的变形与材料的选择和性能密切相关。
如果使用的材料强度不够高或者韧性较差，模板件在受力后容易发生塑性变形。
此外，材料的厚度和硬度也会影响模板件的变形。
选择合适的材料以及优化材料的性能可以减少模板件的变形风险。
2. 冲压模具的设计与加工：冲压模具的设计和加工质量直接影响模板件的变形。
如果模具的结构不合理或加工精度不高，会导致模板件在冲压过程中受到不均匀的应力分布，从而引发变形。
因此，合理设计和高质量的模具制造是减少模板件变形的关键。
3. 冲压工艺参数的选择：冲压工艺参数包括冲头的速度、压力、冲孔位置等。
这些参数的选择与调整直接影响到模板件的形状和变形情况。
不合理的工艺参数选择可能会引起模板件变形。
因此，对冲压工艺参数的合理优化和调整是减少模板件变形的重要措施。
4. 模板件的结构设计：模板件的结构设计包括形状、尺寸等方面。
如果模板件的结构设计不合理，容易导致在受到应力时发生形状变化，进而产生变形。
因此，合理的模板件结构设计是预防变形的关键。
综上所述，冲压模板件变形是由材料的选择与性能、冲压模具的设计与加工、冲压工艺参数的选择以及模板件的结构设计等多个方面共同作用所致。
通过选择合适的材料、优化模具设计和加工精度、合理调整工艺参数以及优化模板件的结构设计，可以有效减少冲压模板件的变形。
这将有助于提高产品的质量和功能。
(1-3)冲压变形理论基础
1 2 2 3 3 1 1 2 2 3 3 1
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
第三节 冲压变形理论基础
三、塑性力学基础（续）
3．金属塑性变形时的应力应变关系（续） 几点讨论结论： （1）应力分量与应变分量符号不一定一致，• 拉应力不一定对 即 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）在任何一种应力状态下，应力分量的大小与应变分量的大 小次序是相对应的，即б1＞б2＞б3，则有ε1＞ε2＞ε3。 （4）若有两个应力分量相等，• 对应的应变分量也相等，即若 则 б1＝б2，则有ε1＝ε2。
方板拉深试验——最小阻力定律试验
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
a)
b)
缩口加工中制件各区的划分 A-传力区；B-变形区；C-已变形区。
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
1.当D-d较大，h较小，翻边。 2.当D-d较小，h较大时：
a. 拉深后切底切边缘；
b. 将D0增大，翻边后再切 边缘。
变形趋向性对冲压工艺的影响
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
4．最小阻力定律（续） 控制变形的趋向性： 开流 和 限流 开流：在需要金属流动的地方减少阻力，使其顺利流动。 如加大圆角半径和间隙、减小摩擦等。 限流： 在不需要金属流动的地方增大阻力，限制金属流动。 如减小圆角半径和间隙、增大摩擦等。 板料各区的划分： 变形区，传力区， 不变形区，已变形区 弱区先变形，变形区为弱区
S S
一般应力状态：σ 1-σ 3=β σ
式中 σ1、σ3 、σS——最大主应 力、最小主应力和屈服应力； β——应力状态系数 ，一般近 似取1.1。
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
冲压成形的基本理论
第一章 冲压成形的基本(jīběn) 理论
三、冲裁件断面的形状 冲裁件断面可以分成明显(míngxiǎn)的四部
分：塌 角，光亮带，断裂带和毛刺。 塌角：也称为圆角带。 光亮带b：也称为剪切面。 断裂带c：也称为撕裂带。 毛刺d：也称为披峰。
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第一章 冲压(chòngyā)成形的 基本理论
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第一章 冲压成形的基本(jīběn) 理论
右图为一套简易的拉深模，我们通过 (tōngguò)此动画更加形象深刻地认识
拉深模具，看清模具是如何运作。
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第一章 冲压成形的基本(jīběn) 理论
1.1.2 冲裁变形分析 一、冲裁变形过程
（一）弹性(tánxìng)变形阶段 （二）塑性变形阶段 （三）断列分离阶段
屈服比 (%)
延伸率 (%)
73
27 以 上
71
30 以 上
69
31 以 上
67
45
61
46
57
47
74
18
77
12
75
9
60
-
71
-
78
-
44
-
66
-
24
-
37
-
－
2 1 .6
60
4 7 .0
84
3 5 .6
91
1 2 .8
92
7 .8
93
1 3 .8
9 1 精品资料 2 . 2
加工硬化 值n
0.2 -
加工硬化系数之高低意味著什么现象呢？
n值高的材料会发生下列的行为: (1) 继续进行加工会造成材料硬化、伸长量减少而使加工不易。 (2) 继续进行加工将会抑制局部变形，得到一致的变形。
冲压成形的基本理论
硬度提升而塑性下降。 加工硬化对塑性变形旳影响: ❖ 不利旳一面——使所需旳变形力增长，而且限制了材料进一
步旳变形。 ❖ 有利旳一面——板料硬化能够减小过大旳局部变形，使变形
趋于均匀，从而增大成形极限，同步也提升了材料旳强度。
19
一临界值（与应力状态无关）时，材料就开始屈服。经过单向
拉伸试验可得出，此临界值等于材料旳屈服极限
。
s
等效应力：
2 2
(1 2 )2 2 3 2 3 12
则密塞斯塑性条件可体现为：
( 1
2 )2
2
3 2
3
1 2
2
2 s
9
1.1 塑性变形与应力应变 经过计算可知，两个条件之间差别很小。若把上式进行简化，
设 1 2， 则 3最大剪应力理论可表达为：
max (1 3 ) 2 s 2
或
1 3 s
这一理论形式简朴，与试验成果基本相符，用于分析板料成形问 题有足够旳精度。但其忽视了中间应力旳作用，所以不够完善。
8
1.1 塑性变形与应力应变
2. 密塞斯塑性条件
密塞斯提出：任意应力状态下，当某点旳等效应力 到达某
屈雷斯卡(H．Tresca) 塑性条件（最大剪应力理论） 密塞斯(von Mises) 塑性条件
7
1.1 塑性变形与应力应变
1. 屈雷斯卡塑性条件（最大剪应力理论） 屈雷斯卡提出：任意应力状态下，只要最大剪应力到达某临界值 （与应力状态无关）后，材料就开始屈服。经过单向拉伸试验可 得出，此临界值等于材料屈服极限旳二分之一。
24
1.2 加工硬化与硬化曲线
② S 硬 化直线 用真实应力与真实应变建立坐标系，硬化曲线上缩颈点处旳切线 斜率为 Sb。
冲压工艺与模具设计章节自测题原题(修改)
第一章冲压变形的基本原理一. 填空题1、塑性变形的物体体积保持，其表达式可写成。
2、冲压工艺中采用加热成形方法，以增加材料能达到变形程度的要求。
3、压应力的数目及数值愈，拉应力数目及数值愈，金属的塑性。
4、在材料的应力状态中，压应力的成分，拉应力的成分，愈有利于材料塑性的发挥。
5、一般常用的金属材料在冷塑性变形时，随变形程度的增加，所有强度指标均，硬度也，塑性指标，这种现象称为加工硬化。
6、硬化指数n 值大，硬化效应就大，这对于变形来说就是有利的。
7、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，故称这种变形为变形。
8、材料对各种冲压加工方法的适应能力称为材料的。
9、材料的冲压性能好，就是说其便于冲压加工，一次冲压工序的和大，生产率高，容易得到高质量的冲压件，模具寿命长等。
二、判断题（正确的打√，错误的打×）1、变形抗力小的软金属，其塑性一定好。
（）2、物体的塑性仅仅取决于物体的种类，与变形方式和变形条件无关。
（）3、物体某个方向上为正应力时，该方向的应变一定是正应变。
（）4、材料的塑性是物质一种不变的性质。
（）5、当坯料受三向拉应力作用，而且时，在最大拉应力方向上的变形一定是伸长变形，在最小拉应力方向上的变形一定是压缩变形。
（）三、问答题1、影响金属塑性和变形抗力的因素有哪些？影响金属塑性的因素有如下几个方面：2、请说明屈服条件的含义，并写出其条件公式。
3、什么是材料的机械性能？材料的机械性能主要有哪些？4、什么是板厚方向性系数？它对冲压工艺有何影响？5、什么是板平面各向异性指数Δ r ？它对冲压工艺有何影响？第二章冲裁工艺及冲裁模设计一、填空题1、从广义来说，利用冲模使材料叫冲裁。
它包括、、、、等工序但一般来说，冲裁工艺主要是指和工序。
2、冲裁根据变形机理的不同，可分为和。
3、冲裁变形过程大致可分为、、三个阶段。
4、冲裁件的切断面由、、、四个部分组成。
5、冲裁毛刺是在刃口附近的側面上材料出现时形成的。
第一章冲压变形的基本原理
第一章冲压变形的基本原理金属塑性变形的基本概念金属在外力作用下产生形状和尺寸的变化称为变形，变形分为弹性变形和塑性变形。
而冲压加工就是利用金属的塑性变形成形制件的一种金属加工方法。
要掌握冲压成形加工技术，首先必须了解金属塑性变形的一些基本原理。
1.1.1 塑性变形的物理概念所有的固体金属都是晶体，原子在晶体所占的空间内有序排列。
在没有外力作用时，金属中原子处于稳定的平衡状态，金属物体具有自己的形状与尺寸。
施加外力，会破坏原子间原来的平衡状态，造成原子排畸变图1.1.1，引起金属形状与尺寸的变化。
图1.1.1 晶格畸变a)无外力作用；b)外力作用产生弹性畸变；c)晶格滑移或孪动；d)外力卸去后的永久变形假若除去外力，金属中原子立即恢复到原来稳定平衡的位置，原子排列畸变消失和金属完全恢复了自己的原始形状和尺寸，则这样的变形称为弹性变形（图 1.1.1a ）。
增大外力，原子排列的畸变程度增加，移动距离有可能大于受力前的原子间距离，这时晶体中一部分原子相对于另一部分产生较大的错动（图 1.1.1c ）。
外力除去以后，原子间的距离虽然仍可恢复原状，但错动了的原子并不能再回到其原始位置（图），金属的形状和尺寸也都发生了永久改变。
这种在外力作用下产生不可恢复的永久变形称为塑性变形。
受外力作用时，原子总是离开平衡位置而移动。
因此，在塑性变形条件下，总变形既包括塑性变形，也包括除去外力后消失的弹性变形。
1.1.2塑性变形的基本形式金属塑性变形是金属在外力的作用下金属晶格先产生晶格畸变，外力继续加大时，产生晶格错动，而这种错动通常在晶体中采取滑移和孪动两种形式。
1.滑移当作用在晶体上的切应力达到一定数值后，晶体一部分沿一定的晶面，向着一定的方向，与另一部分之间作相对移动，这种现象叫滑移，图1.1.1。
金属的滑移面，一般都是晶格中原子分布最密的面，滑移方向则是原子分布最密的结晶方向，因为沿着原子分布最密的面和方向滑移的阻力最小。
冲压出现压伤和变形的原因
冲压出现压伤和变形的原因冲压是一种常用的金属加工方法，通过施加外力将金属材料加工成所需形状的工艺过程。
然而，在冲压过程中，有时会出现压伤和变形的情况。
本文将从多个方面分析冲压出现压伤和变形的原因。
冲压过程中出现压伤的原因主要有以下几点。
第一，材料的硬度不均匀。
由于金属材料的硬度不均匀，导致在冲压过程中，部分区域受到的压力较大，从而造成压伤的现象。
第二，冲压模具的设计不合理。
如果冲压模具的设计存在缺陷，比如边缘过于锐利或者内部存在凸起，都会增加材料受力的集中程度，从而引发压伤。
第三，冲压机的调整不当。
冲压机在使用前需要进行调整，包括调整压力、速度等参数，如果调整不当，也会造成压伤。
冲压过程中出现变形的原因也有多种。
首先，材料的延展性不足。
金属材料在冲压过程中需要发生塑性变形，如果材料的延展性不足，就会难以实现所需的形状，从而产生变形。
第二，冲压模具的设计缺陷。
如果冲压模具的设计不合理，比如凸模和凹模的配合度不好，就会导致材料变形。
第三，冲压机的操作不规范。
冲压机在操作过程中需要保持稳定的速度和力度，如果操作不规范，就会导致材料变形。
第四，材料的温度过高。
在冲压过程中，如果材料的温度过高，就会导致材料软化，从而引起变形。
为了避免压伤和变形的发生，可以采取以下措施。
首先，选择适合的材料。
在冲压过程中，应根据具体情况选择硬度均匀、延展性好的金属材料，以保证冲压过程的稳定性。
其次，合理设计冲压模具。
冲压模具的设计应考虑到材料的变形特性，减少材料的受力集中度，从而降低压伤和变形的风险。
再次，进行合适的冲压机调整。
在使用冲压机前，应对机器进行适当的调整，包括调整压力、速度等参数，以确保冲压过程的稳定性。
最后，控制材料的温度。
在冲压过程中，应控制好材料的温度，避免过高的温度导致材料软化，从而引起变形。
冲压出现压伤和变形的原因有很多，包括材料的硬度不均匀、冲压模具的设计不合理、冲压机的调整不当、材料的延展性不足等。