第6章 冲压性能及成形极限
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第6章 冲压性能及成形极限
R 1 R00 2 R450 R900 4
b b0 R b t ln t t0 ln
R 、n 是板料两个特定成形指标； R 平面内易于变形，厚度减薄轻。 1 R R00 R900 R450 7、凸耳参数（ 面内异性系数） 2 该值大，拉深件口部严重不平齐，需修边切除。
用杯底破裂时杯口平均直径评价称为ccv分散性颈缩diffusenecking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
第六章 冲压性能与成形极限
一、冲压性能一般概念
1、冲压成形性能：板料对冲压成形工艺的适应能力。 2、拉伸失稳： 板料在拉应力作用下局部出现颈缩或破裂的现象。 3、压缩失稳： 板料在压应力作用下起皱的现象。 4、成形极限： 板料发生失稳前可以达到大的最大变形程度。 5、总体成形极限：板料失稳前某些特定的总体尺寸可以达到的最大变化程 度，如极限拉深系数、极限翻边系数、极限胀形高度等。 6、局部成形极限：板料失稳前局部尺寸可以达到的最大变化程 度，如局部 极限应变。 7、成形极限图： （Forming Limit Diagrams , 简称FLD ） 。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 映了板料在单向或双向拉应力作用下抵抗颈缩或破裂的 能力。
4、总延伸率 t (lt l0 ) / l0 总延伸率大 ，变形程度大，抗破裂性好 d log n 5、应变硬化指数 n n K d log
n 值不仅提高局部应变能力，且使应变均匀。 n 值大增大成形极限 分散性颈缩失稳 1 n 集中性颈缩失稳 1 2n
6、塑性应变比（厚向异性系数）R
五、冲压成形性能试验方法与指标
b b0 R b t ln t t0 ln
R 、n 是板料两个特定成形指标； R 平面内易于变形，厚度减薄轻。 1 R R00 R900 R450 7、凸耳参数（ 面内异性系数） 2 该值大，拉深件口部严重不平齐，需修边切除。
用杯底破裂时杯口平均直径评价称为ccv分散性颈缩diffusenecking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
第六章 冲压性能与成形极限
一、冲压性能一般概念
1、冲压成形性能：板料对冲压成形工艺的适应能力。 2、拉伸失稳： 板料在拉应力作用下局部出现颈缩或破裂的现象。 3、压缩失稳： 板料在压应力作用下起皱的现象。 4、成形极限： 板料发生失稳前可以达到大的最大变形程度。 5、总体成形极限：板料失稳前某些特定的总体尺寸可以达到的最大变化程 度，如极限拉深系数、极限翻边系数、极限胀形高度等。 6、局部成形极限：板料失稳前局部尺寸可以达到的最大变化程 度，如局部 极限应变。 7、成形极限图： （Forming Limit Diagrams , 简称FLD ） 。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 映了板料在单向或双向拉应力作用下抵抗颈缩或破裂的 能力。
4、总延伸率 t (lt l0 ) / l0 总延伸率大 ，变形程度大，抗破裂性好 d log n 5、应变硬化指数 n n K d log
n 值不仅提高局部应变能力，且使应变均匀。 n 值大增大成形极限 分散性颈缩失稳 1 n 集中性颈缩失稳 1 2n
6、塑性应变比（厚向异性系数）R
五、冲压成形性能试验方法与指标
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。
冲压材料及其冲压成型性能冲压模具变形理论基础
冲压材料及其冲压成型性能冲压模具变形理论基础来源：未知模具站责任编辑：模具站发表时间:2010-06-26 00:06-冲压模具变形冲压材料冲压成型性能塑胶模具五金模具锻压模具模具综合核心提示：冲压成形加工方法与其它加工方法一样，都是以自身性能作为加工依据，材料实施冲压成形加工必须有好的冲压成形性能。
1.材料的冲压成形性能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。
材料的冲压性能好，就是指其便于冲压加工，一次冲压工序的极限变形…冲压成形加工方法与其它加工方法一样，都是以自身性能作为加工依据，材料实施冲压成形加工必须有好的冲压成形性能。
1.材料的冲压成形性能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。
材料的冲压性能好，就是指其便于冲压加工，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。
由此可见，冲压成形性能是一个综合性的概念，它涉及的因素很多，但就其主要内容来看，有两方面：一是成形极限，二是成形质量。
（1）成形极限在冲压成形过程中，材料能达到的最大变形程度称为成形极限。
对于不同的成形工艺，•成形极限是采用不同的极限变形系数来表示的。
•由于大多数冲压成形都是在板厚方向上的应力数值近似为零的平面应力状态下进行的，因此，不难分析：在变形坯料的内部，凡是受到过大拉应力作用的区域，就会使坯料局部严重变薄，甚至拉裂而使冲件报废；凡是受到过大压应力作用的区域，若超过了临界应力就会使坯料丧失稳定而起皱。
因此，从材料方面来看，为了提高成形极限，就必须提高材料的塑性指标和增强抗拉、抗压能力。
•冲压时，当作用于坯料变形区内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，故称这种冲压变形为伸长类变形（如胀形、扩口、内孔翻边等）。
•当作用于坯料变形区内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，故称这种冲压变形为压缩类变形（如拉深、缩口等）。
第六章冲压
国内外常用拉伸试验标准的主要技术要求
GB
12.5 (20) 50 (80) 75 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%）
DIN
12.5 （20） 50 (80) 75 120 ≤30 ≤0.5P 屈服后~最大 力前（常用 10%~20%） 屈服后~最大 力前（常用 20%）
第六章 板料的冲压成形性能与成形极限
试验在室温下（20±10°C）进行。试验之前，要精确测量试样的 厚度和宽度，并刻划标点和标距长度。用螺旋测微计测量试样厚度时， 当厚度≤0.5mm时，精确到0.005mm；当厚度＞0.5mm时，精确到 0.01mm。在标距长度的中部和两端测量三点，取其最小值。 n值的测量计算 根据均匀塑性变形范围内真实应力——真实应变指数式的对数式，运 用最小二乘法计算应变硬化指数n。（见下式） σ=k n （1） 式中：σ 在力F作用下试样的真实应力 N/mm2 n 应变硬化指数 k 强度系数 对公式（1） 两边取对数，lnσ=lnk+nln （2） （2） 式可简化为：Y=Kx+B （3） 根据公式（3）导出计算应变硬化指数的关系式：
JIS
(12.5,20) 25 (50,80) 50 (60,120) 60 10~30 ≤0.8P 产品标准规定或 协商 屈服后~最大力 前（常用15%）
ASTM
12.5 (20) 50 (20,25) 75 ≤11.5 ≤0.5P 屈服后~最大 力前（常用 10%~20%） 屈服后~最大 力前（常用 17%）
第六章 板料的冲压成形性能与成形极限
总体成形极限反映板料失稳前某些特定的总体尺寸可以 达到的最大变化程度，如极限拉深系数、极限胀形高度和极 限翻边系数等均属于总体成形极限，它们常被用作工艺设计 参数。
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。
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
成形极限的名词解释
成形极限的名词解释在工程学和制造业中，成形极限是指材料在受力下变形的极限。
具体来说，它用来描述材料在加工过程中能够承受的最大变形程度，超过此极限，材料将出现断裂或其他严重的质量问题。
成形极限在材料工程和设计中起着至关重要的作用。
一、成形极限的定义与意义成形极限是以应变为基础定义的。
应变是衡量材料受力后变形程度的物理量。
成形极限定义为材料在受力下，能够承受的最大应变值。
当材料的应变超过成形极限时，其结构就会发生不可逆的变化，如塑性变形和断裂。
对于制造业而言，了解和确定成形极限对产品的制造过程非常重要。
通过掌握成形极限，厂商可以确定最佳加工条件和设计规格，从而避免因超过成形极限造成的质量问题。
此外，成形极限还可以用于材料选型，确保所选材料的物理性能能够适应产品的设计和制造要求。
二、成形极限的影响因素多种因素会对材料的成形极限产生影响。
以下是一些主要因素：1. 材料的性质：不同材料具有不同的成形特性。
例如，金属材料通常具有较好的可塑性和抗拉强度，而陶瓷材料则较为脆弱。
因此，不同材料的成形极限也会不同。
2. 温度：温度对材料的成形极限有显著影响。
通常情况下，较高温度下的材料具有较好的可塑性，易于变形。
但同时也要注意避免过高温度导致材料的熔化或其他质量问题。
3. 应力状态：材料所受到的应力状态也会对成形极限产生影响。
不同的应力状态会改变材料的变形方式和程度。
例如，拉伸应力导致的变形可能与压缩应力导致的变形有所不同。
4. 加工方法：不同的加工方法会对材料的成形极限产生影响。
例如，冷加工和热加工对成形极限的影响不同。
冷加工可能导致较大的变形和较高的应变，而热加工则可在材料较高温度下实现更大的变形。
三、提高成形极限的方法为了提高成形极限，制造业者可以采取一些措施：1. 选用合适材料：根据产品设计和制造需求，选择具有合适成形性能的材料是关键。
不同材料在不同温度和应力状态下的成形极限不同，因此必须选择合适的材料以确保产品质量。
第六章板料冲压成形性能
• 定形性指零件脱模后保持其在模内既得形 状的能力。影响定形性的诸因素中，回弹 是最主要的因素，零件脱模后，常因回弹 过大而产生较大的形状误差。 • 板料的贴模和定形性好坏与否，是决定零 件形状尺寸精确度的重要因素。 • 1980年，日本学者吉田清太提出，用方板 对角拉伸（图6－53）时的起皱特性可以估 测和研究板料的贴模性和定形性，但在目 前的冲压生产和板料生产中，仍主要用抗 破裂性作为评定板料冲压成形性能的指标。
第六章 板料的冲压成形性能与成形 极限
• 板料对冲压成形工艺的适应能力叫做板料 的冲压成形性能。板料在成形过程中可能 出现两种失稳现象：一种叫拉伸失稳；表 现为板料在拉应力作用下局部出现缩颈或 破裂；另外一种叫压缩失稳，表现为板料 在压应力作用下出现皱纹。板料发生失稳 前可以达到的最大变形程度叫做成形极限。
• 2.扩孔成形性能试验 • 3.拉深成形性能试验 测定或评价板料拉深成 形性能时，常采用圆柱形平 底凸模冲杯试验（Swift平底 冲杯试验）或TZP试验（拉 深潜力试验。冲杯试验是一 种传统试验方法，但试验比 较繁杂。TZP试验方法比较 简便，但需要专用试验装置 或设备。冲杯试验和TZP试 验均可反映拉深成形性能， 但二者试验原理不同，不能 等价替代。（本课程安排冲 杯实验） 4.弯曲成形性能试验
• 一般来讲，冲压成形性能是介于材料科学 和冲压成形技术之间的一个边缘问题。冲 压成形性能除与板料的材质、组织结构和 性能有关外，冲压技术的改善也常常会使 成形性能得到提高。
二、冲压成形区域与成形性能的划分
• 生产中常将圆柱形凸模胀形、伸长类翻边（包括扩孔）、 拉伸以及弯曲视为四种最典型、最常用的冲压成形方式 （图6－1），而一些比较复杂的冲压成形方式经常可视为 它们之中的两个或两个以上的复合。例如，汽车覆盖件等 一些形状比较复杂的的零件成形，常常表现为“拉压－胀 形”复合方式（图6－2）。
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
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三、冲压成形性能划分
破裂的三种方式： 1） 破裂－由于板料所受拉应力超过强度极限引起 的破裂。 2） 破裂－由于板料的伸长变形超过材料的局部延 伸率引起的破裂。 3）弯曲破裂－由于弯曲变形区的外层材料中拉应力 过大引起的破裂。 破裂特点： 拉深破裂出现在传力区，胀形破裂出现在变形区。 因此板料拉深和胀形时对 破裂的抵抗能力不同。
第六章 冲压性能与成形极限
一、冲压性能一般概念
1、冲压成形性能：板料对冲压成形工艺的适应能力。 2、拉伸失稳： 板料在拉应力作用下局部出现颈缩或破裂的现象。 3、压缩失稳： 板料在压应力作用下起皱的现象。 4、成形极限： 板料发生失稳前可以达到大的最大变形程度。 5、总体成形极限：板料失稳前某些特定的总体尺寸可以达到的最大变化程 度，如极限拉深系数、极限翻边系数、极限胀形高度等。 6、局部成形极限：板料失稳前局部尺寸可以达到的最大变化程 度，如局部 极限应变。 7、成形极限图： （Forming Limit Diagrams , 简称FLD ） 。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 映了板料在单向或双向拉应力作用下抵抗颈缩或破裂的 能力。
2 const 前提：简单加载，双拉平面应力，指数硬化。 1 失稳判据 1 失稳 塑性应力应变关系 联立求解 失稳 应力应变关系 2 失稳 屈服准则
对于各项同性板材，在主应变平面 内，拉-拉应变区采用Swift判据， 拉-压应变区采用Hill判据，将不同 值时的两个失稳主应变值描点连 成曲线，得理论成形极限图FLD。 试验制作FLD：1）在不同长宽比 试件上印制网格；2）平底或球底 凸模胀形试验；3）测取裂纹旁网 格的两个主应变；4）在主应变平 面描点绘曲线。 Hill判据 Swift判据
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。
理论成形极限图FLD
冲压成形性能还包括：抗破裂性、贴模性、定形性
介于材料科学与冲压成形技术之间的边缘问题
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。
2、失稳判据
（1）分散性失稳（Swift判据）
d 1 d1 dA A
dt t
1）单向拉伸：
1
材料的强化率恰好等于截 面减缩率。（宽向失稳）
（2）集中性失稳（Hill判据）
d 1
1
d 3
材料的强化率恰好等于厚 度减薄率。（厚向失稳）
2）双向拉伸： （1）分散性失稳（Swift判据）
R 1 R00 2 R450 R900 4
b b0 R b t ln t t0 ln
R 、n 是板料两个特定成形指标； R 平面内易于变形，厚度减薄轻。 1 R R00 R900 R450 7、凸耳参数（ 面内异性系数） 2 该值大，拉深件口部严重不平齐，需修边切除。
3、拉深成形性能试验
（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。
d 1 d 1 1 d 2 d 2 2
（2）集中性失稳（Hill判据）
d
dt d 3 t
dt d 1 d 3 t 1 d 2 dt d 3 2 t
3、成形极限图FLD
4、总延伸率 t (lt l0 ) / l0 总延伸率大 ，变形程度大，抗破裂性好 d log n 5、应变硬化指数 n n K d log
n 值不仅提高局部应变能力，且使应变均匀。 n 值大增大成形极限 分散性颈缩失稳 1 n 集中性颈缩失稳 1 2n
6、塑性应变比（厚向异性系数）R
四、板材的基本性能指标及其与冲压成形性能的关系
基本性能：由单向拉深试验获得。 1、屈服极限 s Fs / A0 s 小，材料易屈服、回弹小， 贴模性和定型性好。 2、屈强比
s b 小，塑性变形阶段长，有利 s b
b
Fb A0
于冲压成形。
3、均匀延伸率 u (lu l0 ) / l0 均匀延伸率大 ，均匀变形程度 大，抗拉伸失稳性能好。