第一章板料冲压性能与成形极限第二次课
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板料的冲压成形性能与成形极限
§6.1 概述
成形极限图（FLD）就是由不同应变路径下的局部极限 应变构成的曲线或条带形区域，它全面反映了板料在单向和 双向拉应作用下抵抗颈缩或破裂的能力，经常被用来分析解 决成形时的破裂问题。
§6.1 概述
全面地讲，板料的冲压成形性能包括抗破裂性、贴模性 （fitability）和定形性（shape fixability），故影响因素很多， 如材料性能、零件和冲模的几何形状与尺寸、变形条件（变 形速度、压边力、摩擦和温度等）以及冲压设备性能和操作 水平等。
§6.2 现代冲压成形的分类理论
一、各种冲压成形方法的力学特点与分类
正确的板料冲压成形工艺的分类方法，应该能够明确地 反映出每一种类型成形工艺的共性，并在此基础上提供可能 用共同的观点和方法分析、研究和解决每一类成形之艺中的 各种实际问题的条件。在各种冲压成形工艺中毛坯变形区的 应力状态和变形特点是制订工艺过程、设计模具和确定极限 变形参数的主要依据，所以只有能够充分地反映出变形毛坯 的受力与变形特点的分类方法，才可能真正具有实用的意义。
§6.2 现代冲压成形的分类理论
1、变形毛坯的分区
冲压成形时，在应力状态满足屈服准则的区域将产生塑 性变形，称为塑性变形区（A区）。不同工序，随着外力作 用方式和毛坯及模具的形状、尺寸的不同，变形区所处的部 位也不相同。应力状态不满足屈服准则的区域，不会产生塑 性变形，称为非变形区。根据变形情况，非变形区又可进一 步分为已变形区(B)、待变形区(C)和不变形区(D)。有时已变 形区和不变形区还起传力的作用，可称其为传力区(B 、C)。 图所示为拉深、翻边、缩口变形过程中毛坯各区的分布。
贴模性（fittability）：板料在冲压过程中取得模具形状 的能力。
定形形（shape fixability）：零件脱模后保持其在模内 既得形状的能力。
第一章板料冲压性能与成形极限第二次课
冲 压 工 艺 及
ddtt dt
分散性失稳理论认为当外力达到最大时, 板料失稳。但是板料经过分 散性失稳后仍有相当的变形能力, 所以在板成形领域人们更关心集中性失
模
稳, 即通常将集中性失稳作为板成形过程的变形极限。
具
设
计
结论：单从板料拉伸变形的稳定性着眼，可以用分散性失稳，从板料破
裂前极限变形程度的估计着眼，就要以集中性失稳作为标准。
以往鉴定板料的成形性能， 大多依赖用模拟方法进行的工艺试 验。例如Swift杯形件压延试验，福 井锥形件压延试验和压坑试验等。 模拟试验条件比较单纯，试件形状
冲压成形极限图
简单划一。因此，对于指导形状复 杂、变形状态复杂的零件的生产，
其试验结果往往很难在生产中直接
成形极限图是20世纪60年代由keeler和goodwin等
冲
时的极限应变等。
压
工
艺 及 模 具 设 计
第一章 板料冲压性能与成形极限 步骤：1)试验前，在毛坯表面做出直径为1.5~2.5mm的小圆圈坐标网
冲
压
工
艺 及
2)试验时，将球形凸模压入材料，当试件出现裂纹时即停止。
模
具
设
计
第一章 板料冲压性能与成形极限 3)取出试件，在离裂纹最近的完整网格上测量小圆圈变成椭圆的尺寸。
具
1.4、常用材料的冲压性能
设
计
第一章 板料冲压性能与成形极限
1.3板料的成形极限
1.成形极限(Forming Limit Diagram,FLD)的基本概念 所谓冲压成形极限是指板料在冲压加工中所能达到的最大变形程度。
利用板料的单向拉伸试验所得的机械性
能指标来评定材料的成形性能，是一种最为
冲压性能及成形极限
五、冲压成形性能试验方法与指标
1、胀形成形性能试验（杯突试验）（Eriohsen试验）
指标：用破裂时凸包高度IE值评价。IE值越大，胀形成形性能越好。
2、扩孔成形性能试验（KWI扩孔试验）
指标：用破裂时极限扩孔率值评价。
d f d0 d0
100%
d f d f max d f min / 2
最小相对弯曲半径=
rmin / t
5、“拉—胀”复合成形性能试验 （福井杯锥试验）
指标：用杯底破裂时杯口平均直径 评价，称为CCV值。
CCV
1 ( Dmax Dmin ) 2
六、塑性拉伸失稳理论
1、拉深失稳的概念和类型
1）分散性颈缩（Diffuse necking)： 载荷开始随变形增大而减小，由 于应变硬化，这种颈缩在一定尺寸范 围内可以转移，使材料在这个范围内 产生亚稳定的塑性流动，故载荷下降 比较缓慢。肉眼观察不到。 2）集中性颈缩（Localized necking)： 应变硬化不足以使颈缩转移，应 力增长率远小于承载面积的减小速度， 故载荷随变形程度的增大而急剧下降。 肉眼可以观察到。
3、拉深成形性ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ试验
（1）圆柱形平底凸模冲杯试验（Swift平底冲杯试验）
指标：用拉破时极限拉深比LDR评价。 LDR Dmax / d p （2）TZP试验 Ff Fmax 指标：用拉深潜力T值评价。 T 100% Ff
4、弯曲成形性能试验
指标：用外表面破裂时的最小相对弯曲半径值评价。
二、冲压成形区域划分
四种典型工艺： 拉深 刚性凸模胀形 伸长类翻边 弯曲 复杂零件的成形经 常可视为两个或两 个以上的复合
变形趋向性：拉深、平底凸模胀形、圆孔翻边及扩孔所用模具相同，但毛 坯直径不同，或预制孔直径不同，则拉深和胀形可相互转变， 胀形和扩孔翻边可相互转变，或两种变形复合。
第一章 板料机械性能与冲压性能
第一章板料机械性能与冲压性能1.1 板料冲压成形性能及冲压材料1.1.1 板料的冲压成形性能板料的冲压成形性能是指板料对各种冲压加工方法的适应能力。
如便于加工，容易得到高质量和高精度的冲压件，生产效率高(一次冲压工序的极限变形程度和总的极限变形程度大)，模具消耗低，不易产生废品等。
板料的冲压成形性能是一个综合性的概念，冲压件能否成形和成形后的质量取决于成形极限(抗破裂性)，贴模性和形状冻结性。
成形极限是指板料成形过程中能达到的最大变形程度，在此变形程度下材料不发生破裂。
可以认为，成形极限就是冲压成形时，材料的抗破裂性。
板料的冲压成形性能越好，板料的抗破裂性也越好，其成形极限也就越高。
板料的贴模性指板料在冲压成形过程中取得模具形状的能力，形状冻结性指零件脱模后保持其在模内获得的形状的能力。
影响贴模性的因素很多，成形过程发生的内皱、翘曲、塌陷和鼓起等几何缺陷都会使贴模性降低。
形状冻结性影响的最主要因素是回弹，零件脱模后，常因回弹过大而产生较大的形状误差。
材料冲压成形性能中的贴模性和形状冻结性是决定零件形状精度的重要因素，而成形极限是材料将开始出现破裂的极限变形程度。
破裂后的制件是无法修复使用。
因此生产中以成形极限作为板料冲压成形性能的判定尺度，并用这种尺度的各种物理量作为评定板料冲压成形性能的指标。
1.1.2板材冲压成形试验的试验方法板料冲压性能试验方法通常分为三种类型：力学试验、金属学试验（统称间接试验）和工艺试验（直接试验）。
其中常用的力学试验有简单拉伸试验和双向拉伸试验，用以测定板料的力学性能指标，而这些性能与冲压成形性能有着密切的关系；金属学试验用以确定金属材料的硬度、表面粗糙度、化学成分、结晶方位与晶粒度等；工艺试验也称模拟试验，它是用模拟生产实际中的某种冲压成形工艺的方法测量出相应的工艺参数，试件的应力状态和变形特点与相应的冲压工艺基本一致，试验结果能反映出金属板料对该种冲压工艺的成形性能。
冲压工艺--板料的冲压成形性能与成形极限
t0
Dp
备注
0.5以下 10.~20 2ri≈0.2Dp 0.5~2.0 30~50 D0≥2.5Dp 2.0以上 50~100
3杯形件拉深试验（Swift试验）
Swift试验是以求极限拉深比LDR作为评定板材拉 深性能的试验方法。 试验所用装置与试验标准分别见图和表。
Swinft试验装置（1-冲头 2-压边圈 3-凹 模 4-试件）
六、板料的冲压成形性能与成形极限
板料基本性能与冲压成形性能的关系 衡量薄板性能的优劣，过去一般以薄板的基本 性能指标来评价，但是随着汽车、家电工业的发展， 对薄板成形性能的要求日益苛刻，从而使成形性指 标的测定越来越受到人们的重视和广泛研究。薄板 成形性（sheet metal formability），根据 BG/T15825.1-1995的定义，就是指金属薄板对 于冲压成形的适应能力。
具有最佳成形性能的材料应具有如下特点： 均匀分布应变； 承受平面内压缩应力而无起皱现象； 可以达到较高应变而无颈缩和断裂； 承受平面内剪切应力而无断裂； 零件由凹模出来后保持其形状 保持表面光洁，阻止表面损伤。
薄板本身固有的基本特性值与其成形性能之间具有一 定的相关性见下表。对于冷轧冲压钢板，往往希望具有 低的屈服强度、低的屈强比、高的n、r值。
坯料受到双向拉应力作用而实现胀形变形。 在胀形中当试件出现裂缝时，冲头的压入深度称为胀形深度或 Erichsen试验深度，简计为IE值。IE值作为评定板材胀形成 形能力的一个材料特性值。实际上，胀形是典型的拉伸类成形 工序，故IE值也是评定拉伸类冲压成形性能的一个材料特性值。 很明显，IE值越大，胀形性能越好。
2) 杯突试验（ERICHSEN TEST） 杯突试验是历史较为悠久、操作简便、在目前仍然广泛采用 的工艺试验方法，主要用来评定薄板材料的深冲性能，一般适 用于厚度等于或小于2mm，必要时也可试验厚度为2~4mm 的板材和带材，1914年是由德国的A.E.Erichsen做了专用的 试验设备，所以也叫Erichsen试验。其试验装置如图。 试验时，先将平板坯料试件放在凹模平面上，用压边圈压住试 件外圈，然后，用球形冲头将试件压入凹模。由于坯料外径比 凹模孔径大很多，所以，其外环不发生切向压缩变形，而与冲 头接触的试件中间部分。
冲压工艺--板料的冲压成形性能与成形极限
六、板料的冲压成形性能与成形极限
板料基本性能与冲压成形性能的关系 衡量薄板性能的优劣，过去一般以薄板的基本 性能指标来评价，但是随着汽车、家电工业的发展， 对薄板成形性能的要求日益苛刻，从而使成形性指 标的测定越来越受到人们的重视和广泛研究。薄板 成形性（sheet metal formability），根据 BG/T15825.1-1995的定义，就是指金属薄板对 于冲压成形的适应能力。
对数式，运用最小二乘法计算应变硬化指数n。（见下式）
20%）
产品标准规定或 协商
屈服后~最大力 前（常用15%）
12.5 (20)
50 (20,25)
75
≤11.5
12.5 (20)
50 (80)
75 （120）
3~30
≤0.5P
≤0.5P
屈服后~最大 力前（常用 10%~20%）
品标准规定或 协商
3~30
≤0.5P
屈服后~最大 力前（常用 5%~15%） 屈服后~最大 力前（常用
15%）
12.5 （20）
50 (80)
75 120
≤30
(12.5,20) 25
(50,80) 50
(60,120) 60
10~30
≤0.5P
≤0.8P
屈服后~最大 力前（常用 10%~20%）
屈服后~最大 力前（常用
σs /σb
σs /σb称为屈强比，它对板材冲压性能的影 响是多方面的。σs/σb的比例越低，屈服点和抗 拉强度的差距越大，钢板在同等强度对比加工 时，对压缩类成形工艺，材料起皱趋势也小； 对伸长类成形工艺，材料定形性和贴模性好， 回弹变形也小。
冲压成形性能试验方法与指标
1）机械性能的检验 拉伸试验是一种非常普遍的机械性能试验方
板料基本性能与冲压成形性能的关系 衡量薄板性能的优劣，过去一般以薄板的基本 性能指标来评价，但是随着汽车、家电工业的发展， 对薄板成形性能的要求日益苛刻，从而使成形性指 标的测定越来越受到人们的重视和广泛研究。薄板 成形性（sheet metal formability），根据 BG/T15825.1-1995的定义，就是指金属薄板对 于冲压成形的适应能力。
对数式，运用最小二乘法计算应变硬化指数n。（见下式）
20%）
产品标准规定或 协商
屈服后~最大力 前（常用15%）
12.5 (20)
50 (20,25)
75
≤11.5
12.5 (20)
50 (80)
75 （120）
3~30
≤0.5P
≤0.5P
屈服后~最大 力前（常用 10%~20%）
品标准规定或 协商
3~30
≤0.5P
屈服后~最大 力前（常用 5%~15%） 屈服后~最大 力前（常用
15%）
12.5 （20）
50 (80)
75 120
≤30
(12.5,20) 25
(50,80) 50
(60,120) 60
10~30
≤0.5P
≤0.8P
屈服后~最大 力前（常用 10%~20%）
屈服后~最大 力前（常用
σs /σb
σs /σb称为屈强比，它对板材冲压性能的影 响是多方面的。σs/σb的比例越低，屈服点和抗 拉强度的差距越大，钢板在同等强度对比加工 时，对压缩类成形工艺，材料起皱趋势也小； 对伸长类成形工艺，材料定形性和贴模性好， 回弹变形也小。
冲压成形性能试验方法与指标
1）机械性能的检验 拉伸试验是一种非常普遍的机械性能试验方
第一章板料冲压性能与成形工艺第一次课
D
第一章 板料冲压性能与成形极限
3）锥杯试验 对板材的拉深胀形复合冲压性能给出评价。
冲 压 工 艺 及 模 具 设 计
锥杯试验 锥杯实验是板材的拉深变形和胀形变形的复合性能实验。实验装置如图 所示，用球形凸模与60度锥形凹模，在无压边条件下对毛坯进行拉深；凸模 下降到凹模的直壁部分以后为胀形变形。测出锥杯件底部破裂时上口的最大 直径Dmax与最小直径Dmin，并用下式计算锥杯实验值CCV作为板材的拉深-胀 形复合成形性能指标。CCV =（Dmax+Dmin)/2 CCV值越小，反映板材在曲面零件成形时可能产生的变形程度越大，所 以拉深-胀形复合成形性能越好.
第一章 板料冲压性能与成形极限
4 相似试验
在类似实际生产的条件下进行试验，以取得各种数据。优点是结果具 体，数据可靠，便于直接应用。缺点是试验周期长，费用高。主要有Swift 筒形件拉深试验、拉深力对比试验和翻边性能试验等
1）Swift筒形件拉深试验 冲 压 工 艺 及 模 具 设 计
Swift求极限拉深比的试验， 也叫Swift拉深试验
瑞典式纯胀形试验
在Erichsen胀形 试验条件下，试样法 兰边或多或少总会有 某种变形，即法兰边 金属会有少许流向凹 模内。于是，中间部 分材料的胀形成分就 不十分纯。 瑞典式纯胀形试 验在凹模与压边圈相 应位臵上设臵了三角 形肋槽，以阻止法兰 部分材料流入凹模， 使球形冲头下面所对 材料产生纯胀形。
冲 压 工 艺 及 模 具 设 计
计算出各个载荷P下的实际应力与实际 应变，即 p p F bt
ln
F l b0t0 ln 0 ln bt l0 F
以实际应力为纵坐标，实际应变为横坐 标，描绘出板料的应力应变拉伸曲线
第一章 冲压加工基本知识
第1章冲压加工基本知识一、目的与要求学生应掌握冷冲压成形的基本概念，模具分类及结构，及常见冲压设备的类型结构，会根据实际选择压力机。
二、主要内容冷冲压工艺概述模具分类及结构工艺中常用材料冲压设备三、难点与重点冲压设备的合理选择。
四、授课方式多媒体授课。
五、思考题六、小结。
冲压 : 是利用安装在压力机上的模具，对模具里的板料施加变形力，使板料在模具里产生变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。
由于冲压加工经常在材料的冷状态（室温）下进行，因此也称冷冲压冲压模具: 是指将板料加工成冲压零件的专用工艺装备。
是为工艺中某一特定工序服务的；工艺依附于模具，没有先进的模具技术，先进的冲压工艺无法实现。
冲压工艺及冲模设计与制造就是根据冲压零件的形状、尺寸精度及技术要求，制定冲压加工方案，设计冲压模具，并对模具零件进行加工，装配，试模、检验的全部过程。
1.1冲压加工及分类1.1.1 冲压加工的特点与应用冲压生产靠模具和压力机完成加工过程，与其他加工方法相比，在技术和经济方面有如下特点：优点1、互换性好。
2、可以获得其他加工方法所不能或难以制造的壁薄、重量轻、刚性好、表面质量高、形状复杂的零件。
3、既节能又省料。
4、效率高。
5、操作方便，要求的工人技术等级不高.缺点:1 噪声和振动大。
2模具要求高、制造复杂、周期长、制造费用昂贵，因而小批量生产受到限制。
3零件精度要求过高，冲压生产难以达到要求。
由于冲压工艺具有上述突出的特点，因此在国民经济各个领域得到了广泛应用。
例如，航空航天、机械、电子信息、交通、兵器、日用电器及轻工等产业都应用冲压加工。
冲压可制造钟表及仪器的小零件，也可制造汽车、拖拉机的大型覆盖件。
冲压材料可使用黑色金属、有色金属以及某些非金属材料。
1.1.2 冲压工艺的分类生产中为满足冲压零件形状、尺寸、精度、批量、原材料性能等方面的要求，采用多种多样的冲压加工方法。
概括起来冲压加工可以分为分离工序与成形工序两大类。
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OB：应力状态为两向拉应力 σ1=2σ2，应变状态平面变形 状态，即ε 1=-ε3，ε2=0
OC：应力状态为两向等拉应力 σ1=σ2，应变状态为两向等拉加 一向压缩，即ε1=ε2=-1/2ε3 返回
第一章 板料冲压性能与成形极限
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100
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冲 压 工 艺 及 模 具 设 计
临界区
破裂区 临界区
冲 压 工 艺 及 模 具 设 计
第一章 板料冲压性能与成形极限
步骤：1)试验前，在毛坯表面做出直径为1.5~2.5mm的小圆圈坐标网
冲 压 工 艺 及 模 具 设 计
2)试验时，将球形凸模压入材料，当试件出现裂纹时即停止。
第一章 板料冲压性能与成形极限 3)取出试件，在离裂纹最近的完整网格上测量小圆圈变成椭圆的尺寸。
第一章 板料冲压性能与成形极限 2）双向拉伸失稳 双向拉伸过程的失稳问题是在平面应力状态下进行的，假定板料 平面内的两个主应力分别为σ 1和σ2，厚度方向上的主应力σ3=0，且有 σ1>σ2>0
冲 压 工 艺 及 模 具 设 计
σ2
σ1
双向拉伸失稳同样具有两个不同的发展状态，即所谓分散性失稳与集 中性失稳，最后形成集中性细颈，而其发展的极限状态，则是拉断。 结论：单从板料拉伸变形的稳定性着眼，可以用分散性失稳，从板料破 裂前极限变形程度的估计着眼，就要以集中性失稳作为标准。
δ１ /(%)
60
40
20
安全区
0-40
-30-20-ຫໍສະໝຸດ 001020
30
40
δ2 /(%)
基勒－固德文成形极限图 The FLD of Keeler-Goodwin
返回
第一章 板料冲压性能与成形极限 单向拉伸力学分析
板料单向拉伸时，先是整个试样的均匀伸长，然后变形集中在某一局部形成细径，最后 被拉断。所以试样沿长度方向的应变分布是不均匀的。细径中心(拉断处)材料的应变量最大。 细颈点的发生、发展过程及其作用简述如下。
冲 压 工 艺 及 模 具 设 计
硬化指数对颈缩极限曲线的影响
第一章 板料冲压性能与成形极限 b)厚向异性指数r值大, 拉一拉区的极限应变值就低。实验结果显示, 除 了平面应变端以外, r值对成形极限曲线影响不太显著,但是可以看出r值增大, 极限应变值下降。
冲 压 工 艺 及 模 具 设 计
其他的因素对成形极限的影响还有待于研究
以往鉴定板料的成形性能， 大多依赖用模拟方法进行的工艺试 验。例如Swift杯形件压延试验，福 井锥形件压延试验和压坑试验等。 模拟试验条件比较单纯，试件形状 简单划一。因此，对于指导形状复 杂、变形状态复杂的零件的生产， 其试验结果往往很难在生产中直接 应用。
冲 压 工 艺 及 模 具 设 计
单向拉伸试验 评定材料 的成形性 能方法
A
所以材料的强化率恰好等于断面的减缩率。故分散性失稳又可称为宽向失稳。
第一章 板料冲压性能与成形极限 2）Hill集中性失稳理论 分散性失稳的颈缩扩散发展到一定程度以后，变形集中在某一狭窄条带内 （与板厚为同一数量级），发展成为沟槽，称为集中性失稳(单向拉伸)。集 中性失稳开始以后，沟槽加深，外载急剧下降，板条最后分离为二。集中性 失稳产生的条件是：材料的强化率与其厚度的减缩率恰好相等。这就是R. Hill 的集中性失稳理论，故集中性失稳也可称为厚向失稳 d dt d t t 分散性失稳理论认为当外力达到最大时, 板料失稳。但是板料经过分 散性失稳后仍有相当的变形能力, 所以在板成形领域人们更关心集中性失 稳, 即通常将集中性失稳作为板成形过程的变形极限。 结论：单从板料拉伸变形的稳定性着眼，可以用分散性失稳，从板料破 裂前极限变形程度的估计着眼，就要以集中性失稳作为标准。
冲 压 工 艺 及 模 具 设 计
4)对试样进行测量后，我们得到的是变形后椭圆长轴和短轴的长度。先 根据工程应变的计算公式得到工程主应变e1和工程次应变e2 。再有工 程应变计算出真实应变。计算公式如下
式中，d1,d2,d0 分别为椭圆长轴长度，椭圆短轴长度，基圆直径。e1,e2 分 别为长轴工程应变，短轴工程应变 式中，ε1,ε2 分别为长轴和短轴的真实应变
第一章 板料冲压性能与成形极限
1.3板料的成形极限
1.成形极限(Forming Limit Diagram,FLD)的基本概念 所谓冲压成形极限是指板料在冲压加工中所能达到的最大变形程度。
利用板料的单向拉伸试验所得的机械性 能指标来评定材料的成形性能，是一种最为 简便的方法。材料的硬化指数n值大，应变分 布比较均匀，有利于拉胀类零件的成形；厚 向异性指数r值高，板材不容易变薄，深压延 性就好。但是，根据单向拉伸试验所提供的 机械性能指标，只能定性地分析材料完成某 一成形工序的难易，而不能直接用来估算具 体零件冲压过程的成败。
冲 压 工 艺 及 模 具 设 计
下课了，该醒醒了！
第一章 板料冲压性能与成形极限 对板料冲压来说，厚度方向的应力很小，可以 忽略不计，一般都认为是平面应力状态。σ 3=0 OA：应力状态为单向拉应力σ1， 应变状态为一拉二压，即ε 1=2ε2 =-2ε3(厚向应变)
冲 压 工 艺 及 模 具 设 计
冲 压 工 艺 及 模 具 设 计
Pmax
D
1.b点之前均匀变形之后不 均匀变形
2.力学分析 3.b为失稳点 4.bc段比较平稳，这时材料 承载能力的薄若环节，在 一个较宽的变形区内交替 转移称为分散性失稳。
△l(ε )
5.cp段，材料承载能力的薄 弱环节集中在某一更小的 局部剖面，无法转移出去， 称为集中性失稳。其极限 状态则为断裂.
Keeler提出了右 半部分即拉-拉区
冲 压 工 艺 及 模 具 设 计
goodwin 提出了 左半部 分即拉压区
板料成形的基本变形方式, 不外两种类型、四种状态。 即以拉伸为主的“ 放” , 包 括拉一拉、拉一压两种状态 和以压缩为主的“ 收” 包括 压一拉、压一压两种状态。 目前在生产中已经获得广泛 应用的成形极限曲线, 虽属 “ 放”的范畴, 实际上仅在 单拉与双向等拉之间。
第一章 板料冲压性能与成形极限 5.基于Dynaform的应力成形极限图的应用
冲 压 工 艺 及 模 具 设 计
第一章 板料冲压性能与成形极限
冲 压 工 艺 及 模 具 设 计
组织同学自学1.4常用材料的冲压性 能
第一章 板料冲压性能与成形极限
总结：
作业：认真上网查多篇成形极限图应用的文章，熟练掌握成形极限图的 应用
第一章 板料冲压性能与成形极限 失稳理论
1）Swift分散性失稳理论
假设分散性失稳区板料的 原始长、宽、高为a0、b0、t0, 拉伸变形到a、b、t。 沿1轴方向的拉力P1为：
冲 压 工 艺 及 模 具 设 计
P1=btζ1=b0t0eε2+ε3 ζ1=b0t0e- ε1 ζ1 沿2轴方向的拉力P2为： P2=atζ2=a0t0eε1+ε3 ζ2=a0t0e- ε2 ζ2 Swift提出，以dP1=0和dP2=0作为出现分散性失稳的判据。这时材料 承载能力在两个方向上同时出现极值。 （Swift 失稳理论） 将P1和P2表达式微分，可得： 板条单向拉伸时，外载荷的加载失稳点和变形的分散性失稳点基本上同 时发生。所以，单向拉伸的分散性失稳条件可以写成下式 d d （Swift 失稳理论） dA 因为 d
模拟方法进行的 工艺试验
冲压成形极限图
成形极限图是20世纪60年代由keeler和goodwin等 人提出的概念，用来反映板料的成形性能，为定性和定 量研究板料的局部成形性能建立了基础。成形极限图是 判断和评定板料成形性的最为简便和直观的方法，是解 决板料冲压问题的一个非常有效的工具。
第一章 板料冲压性能与成形极限 应变图L
冲 压 工 艺 及 模 具 设 计
第一章 板料冲压性能与成形极限 4.影响成形极限曲线的因素 不同的材料种类, 不同的应变测量准则, 所得的成形极限曲线也不一样。 此外, 诸如材料的n、r和m值, 应变梯度,应变途径和应变率等因素, 也对成形极 限曲线的形状和位置产生很大的影响. 材料的机械性质的影响 a)硬化指数n值大, 材料的强度效应大,应变分布比较均匀。因此, 板料的 压制成形性能愈好, 成形极限曲线升高。
第一章 板料冲压性能与成形极限 5)通过改变毛坯的形状和尺寸以及润滑方式等方法来改变应力值的比值， 再测得不同的应变状态。将这些极限应变点(ε1,ε2)绘在ε1 -ε2坐标系中， 并以尽可能小的区域将这些点都包括进去，将这些点以多项式拟合成一 条光滑的曲线，即可得到该试验材料的成形极限曲线（FLC）。
FLD 是板料在不同应变路径下的局部失稳极限应变e1和e2（工 程应变）或ε1和ε2（真实应变）构成的条带形区域或曲线。它全面反 映了板料在单向和双向拉应力作用下的局部成形极限。
第一章 板料冲压性能与成形极限 2.FLD理论基础(拉伸失稳理论) 拉伸失稳理论是建立FLD的理论基础 失稳概念 dp=0（失稳 1）单向拉伸失稳 临界条件）
山东科技大学
冲压工艺与模具设计
机电学院材料成型专业
主讲人： 苏春建
第一章 板料冲压性能与成形极限
本节内容
1、成形极限(Forming Limit Diagram,FLD)的基本概念
2、FLD理论基础(拉伸失稳理论)
冲 压 工 艺 及 模 具 设 计
3、成形极限曲线的制作 4、影响成形极限曲线的因素 5、基于Dynaform的应力成形极限图的应用 1.4、常用材料的冲压性能
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第一章 板料冲压性能与成形极限 3.成形极限曲线的制作 成形极限曲线可以用试验方法制作, 也可以根据生产中积累的对破裂 零件或濒于破裂零件的测量数据得出。 试验法中，坐标网格技术是制作成形极限图的重要手段。通过测量 变形后的坐标网格的网目尺寸，并进行计算，可以获得有关板料变形和 应力的大小、分布等重要信息，研究板料的变形状态、变形路径、破坏 时的极限应变等。