不銹鋼沖壓性能與工藝簡(jiǎn)介

1、不銹鋼沖壓性能與工藝簡(jiǎn)介寧波寶新不銹鋼有限公司寧波寶新不銹鋼有限公司前 言 冷沖壓是一種先進(jìn)的金屬加工方法，冷沖壓和切削加工比較，具有生產(chǎn)率高、加工成本低、材料利用率高、產(chǎn)品尺寸精度穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)，特別適合大批量生產(chǎn)。 本手冊(cè)的主要內(nèi)容是介紹影響不銹鋼沖壓性能的基本因素和基本的沖壓工藝類型，可以作為了解不銹鋼沖壓性能和工藝的快速入門知識(shí)，也可作為工程技術(shù)人員對(duì)沖壓失效制品進(jìn)行分析時(shí)的參考資料。不銹鋼沖壓性能與工藝簡(jiǎn)介4第一部分 沖壓成形性能4第二部分 沖壓成形工藝第一部分 沖壓成形性能4一基本概念4二沖壓成形性能劃分4三、沖壓用材料應(yīng)具備的基本性能條件4四、

2、材料的基本沖壓成形性能4五、外界條件對(duì)沖壓性能的影響一基本概念板料對(duì)沖壓成形工藝的適應(yīng)能力叫做板料的沖壓成形性能。板料在成形過(guò)程中可能出現(xiàn)兩種失穩(wěn)現(xiàn)象，一種叫拉伸失穩(wěn)，表現(xiàn)為板料在拉伸應(yīng)力作用下局部出現(xiàn)頸縮和破裂；另一種叫做壓縮失穩(wěn)，表現(xiàn)為板料在壓應(yīng)力作用下出現(xiàn)皺紋?；靖拍?板料發(fā)生失穩(wěn)之前可以達(dá)到的最大變形程度叫做成形極限。成形極限分為總體成形極限和局部成形極限；4總體成形極限反映材料失穩(wěn)前某些特定的總體尺寸可以達(dá)到的最大變形程度，如極限拉深系數(shù)、極限脹形高度和極限翻邊系數(shù)等均屬于總體成形極限；4局部成形極限反映材料失穩(wěn)前局部尺寸可以達(dá)到的最大變化程度，如成形時(shí)的局部極限應(yīng)變即屬于局部成形

3、極限。機(jī)械性能對(duì)比表1. 機(jī)械性能值 性能 鋼種屈服強(qiáng)度0.2N/mm2抗拉強(qiáng)度bN/mm2延伸率%硬度HVSUS43035051030168SUS30430067058170SUS316L24552553154普碳鋼23036040100二沖壓成形性能劃分4基本的沖壓成形加工工藝有拉深工藝、脹形工藝、翻邊工藝（包括擴(kuò)孔）和彎曲工藝，對(duì)應(yīng)的材料的性能為脹形成形性能、翻邊成形性能、擴(kuò)孔成形性能和彎曲成形性能。要了解沖壓成形性能首先要了解沖壓成形工藝。拉深成形工藝4拉深是利用專用模具將沖裁或剪裁后所得到的平板坯料制成開(kāi)口的空心件的一種沖壓工藝方法。其特點(diǎn)是板料在凸模的帶動(dòng)下，可以向凹模內(nèi)流動(dòng)，即依

4、靠材料的流動(dòng)性和延伸率成形脹形成形工藝4脹形是利用模具強(qiáng)迫板料厚度減薄和表面積增大，以獲取零件幾何形狀的沖壓加工方法。特點(diǎn)是板料被壓邊圈壓死，不能向凹模內(nèi)流動(dòng)，完全依靠材料本身的延伸率成形翻邊成形工藝翻邊成形工藝4翻邊是利用模具把板料上的孔緣或者外緣翻成豎邊的沖壓加工方法。在圓孔翻邊的中間階段，即凸模下面的材料尚未完全轉(zhuǎn)移到側(cè)面之前，如果停止變形，這種成形方式叫做擴(kuò)孔。彎曲成形工藝4彎曲是將板料、棒料、管料或型材等彎成一定形狀和角度零件的成形方法。金屬破裂的方式4破裂4破裂4彎曲破裂破裂4由于板料所受拉應(yīng)力超過(guò)材料強(qiáng)度引起的破裂。拉深件的底部和側(cè)壁傳力區(qū)的破裂與脹形件破裂均屬于破裂，拉深破裂一

5、般產(chǎn)生在零件側(cè)壁傳力區(qū)，脹形破裂總是出現(xiàn)在變形區(qū)。破裂4由于板料的伸長(zhǎng)變形超過(guò)材料的局部延伸率引起的破裂。伸長(zhǎng)類翻邊產(chǎn)生的破裂屬于破裂，破裂一般產(chǎn)生在孔緣處。彎曲破裂4由于彎曲變形區(qū)的外層材料中拉應(yīng)力過(guò)大超過(guò)材料的強(qiáng)度引起的破裂。沖壓成形性能分類4目前主要用抗破裂性作為評(píng)定材料沖壓成形性能的指標(biāo)，根據(jù)沖壓成形方式不同對(duì)沖壓成形性能進(jìn)行劃分。拉深成形性能 拉深時(shí)抵抗破裂的能力4脹形成形性能 脹形時(shí)抵抗破裂的能力4擴(kuò)孔成形性能 伸長(zhǎng)類翻邊時(shí)板料抵抗破裂的能力4彎曲成形性能 板料彎曲成形時(shí)抵抗彎曲破裂的能力三、沖壓用材料應(yīng)具備的基本性能條件4一般來(lái)說(shuō)，材料的力學(xué)性能指數(shù)主要包括強(qiáng)度指數(shù)和塑性指數(shù)兩類

6、。材料的強(qiáng)度指數(shù)是指材料的屈服點(diǎn)（s）、抗拉強(qiáng)度（b）、屈強(qiáng)比（s/b）以及彈性模量（E）與屈服點(diǎn)（s）的比值（E/s）。材料的塑性指數(shù)是指材料的延伸率（）和總的斷面收縮率（）。屈強(qiáng)比值越小，表示材料許可加工的區(qū)間越大，成形過(guò)程中斷裂的危險(xiǎn)越小；若E/s值越大，表示材料成形過(guò)程中彈性回復(fù)性越小，抵抗失穩(wěn)能力越強(qiáng)；材料的和數(shù)值越大，則材料在破壞前的可塑性越大，因而其沖壓性能也越好。因此冷沖壓用材料應(yīng)具備的條件是：沖壓用材料應(yīng)具備的基本性能條件4材料應(yīng)具有良好的塑性，即要有較高的延伸率和斷面收縮率，較低的屈服點(diǎn)和較高的抗拉強(qiáng)度。這樣在變形工序中，其允許的變形程度大，允許的變形力小，可以減少工序以及

7、中間退火的次數(shù)，或者根本不需要中間退火。有利于沖壓工藝的穩(wěn)定性和變形的均勻性。4材料應(yīng)具有光潔平整無(wú)缺陷損傷的表面狀態(tài)。表面狀態(tài)好的材料加工時(shí)不容易破裂，不容易擦傷模具，制品表面狀態(tài)好。4材料的厚度公差應(yīng)符合國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)橐欢ǖ哪＞唛g隙適應(yīng)一定厚度的材料，材料的厚度公差太大，不僅會(huì)影響制品質(zhì)量，還可導(dǎo)致產(chǎn)生廢品和損傷模具。四、材料的基本沖壓成形性能1. 屈服強(qiáng)度（0.2） 2. 抗拉強(qiáng)度（b）3. 屈強(qiáng)比（0.2/b）4. 延伸率5. 表面粗糙度 6. 夾雜物和偏析7. 應(yīng)變硬化指數(shù)（n）8. 塑性應(yīng)變比（R）9. 材料的各向異性10.奧氏體平衡系數(shù)A(BAL)11.馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)Md(30/

8、50)12.晶粒度（N）13.應(yīng)變速率敏感系數(shù)（m）1屈服強(qiáng)度（力學(xué)符號(hào)0.2，英文縮寫(xiě)YS）4 0.2=P0.2/F0 4 P0.2拉伸試樣塑性變形量為0.2%時(shí)承受的載荷4 F0 拉伸試樣的原始截面積4材料的屈服強(qiáng)度小表示材料容易屈服，成形后回彈小，貼模性和定形性好。2抗拉強(qiáng)度（力學(xué)符號(hào)b，英文縮寫(xiě)TS）4 b=Pb/F0 4 Pb拉伸試樣斷裂前承受的最大載荷4 F0拉伸試樣的原始截面積4材料的抗拉強(qiáng)度大，材料變形過(guò)程中不容易被拉斷，有利于塑性變形。3屈強(qiáng)比（0.2/b）4屈強(qiáng)比對(duì)材料沖壓成形性能影響很大，屈強(qiáng)比小，板料由屈服到破裂的塑性變形階段長(zhǎng)，成形過(guò)程中發(fā)生斷裂的危險(xiǎn)性小，有利于沖壓

9、成形。一般來(lái)講，較小的屈強(qiáng)比對(duì)板料在各種成形工藝中的抗破裂性都有利。鋼種屈服強(qiáng)度(N/mm2)抗拉強(qiáng)度(N/mm2)屈強(qiáng)比SUS3043006700.45SUS304（Cu）2956400.46SUS3163126250.50SUS316L2455250.47SUS4303505100.69SUS409L2414100.594延伸率（力學(xué)符號(hào),英文縮寫(xiě)EL）4材料的延伸率大，板料允許的塑性變形程度大，抗破裂性較好，對(duì)拉深、翻邊、脹形都有利。一般來(lái)說(shuō)，材料的翻邊系數(shù)和脹形性能（埃里克森值）都與延伸率成正比關(guān)系。 %1000LLL式中 材料的延伸率（%）L 試樣被拉斷時(shí)的長(zhǎng)度（mm）0L 拉伸前試

10、樣的長(zhǎng)度（mm）5表面粗糙度4板料沖壓成形時(shí)，如果板料表面粗糙度過(guò)大，如表面不夠光滑平整，有劃痕、雜質(zhì)、氣孔、縮孔等，則變形時(shí)的摩擦力較大，容易形成應(yīng)力集中，對(duì)成形性能不利；但材料表面過(guò)于光滑時(shí)，模具和板料之間的潤(rùn)滑劑很容易被成形時(shí)的壓力擠走。因此，用于沖壓成形的板料表面要有適當(dāng)?shù)拇植诙龋@樣就可以使?jié)櫥瑒┵A存在表面的波谷中，并且也可以將變形時(shí)出現(xiàn)的一些碎屑和雜物收存起來(lái)，從而減少對(duì)成形件表面的刮傷。6夾雜物4夾雜物指的是非金屬夾雜物，它們有氧化物、硫化物、氮化物和碳化物，都是在煉鋼過(guò)程中不可避免生成的產(chǎn)物。夾雜物的大小和形態(tài)各異，與鋼以不同的相粒子形式存在。夾雜物中特別成問(wèn)題的是氧化物系夾雜

11、，其原因是由于氧化物系非延展性?shī)A雜物，在用戶進(jìn)行加工時(shí)，對(duì)延展性、韌性、加工性、切削性、焊接性、抗疲勞性、抗蝕性和抗點(diǎn)蝕性等方面有惡劣影響，是造成傷痕和裂紋、斷線的原因。鋼板中常存在硫化物夾雜物，特別是在軋制中被拉長(zhǎng)的硫化物、硅和錳的氧化物對(duì)成形性能危害極大（顆粒狀的硫化物危害小）。另外在晶界上有碳化物析出時(shí)也會(huì)使n值、延伸率和杯突試驗(yàn)值（埃里克森值）明顯下降，不利于沖壓成形。7應(yīng)變硬化指數(shù)（n）4應(yīng)變硬化指數(shù)即通常說(shuō)的n值，表示材料具有冷作過(guò)程硬化現(xiàn)象，與材料的沖壓成形性能十分密切。應(yīng)變硬化指數(shù)大，不僅能提高板料的局部應(yīng)變能力，而且能使應(yīng)變分布趨于均勻化，提高板料成形時(shí)的總體成形極限。各鋼種

12、的加工硬化趨勢(shì)各鋼種的加工硬化趨勢(shì)加工硬化現(xiàn)象的影響4從上面的幾個(gè)鋼種的加工硬化曲線也可以看出，由于加工硬化現(xiàn)象的存在，金屬在塑性變形中，會(huì)使金屬的強(qiáng)度指標(biāo)，如屈服點(diǎn)、硬度等提高，塑性指標(biāo)如延伸率降低的現(xiàn)象，即材料的冷作硬化現(xiàn)象。材料的冷作硬化現(xiàn)象會(huì)使材料的塑性指標(biāo)急劇下降，阻礙著材料的進(jìn)一步變形，引起制品破裂。因此在沖壓加工過(guò)程中，必須采取有效措施如采取中間退火工序以消除由于冷作硬化現(xiàn)象給沖壓工藝帶來(lái)的不利影響。8塑性應(yīng)變比（ ）R由于結(jié)晶和軋制原因，材料的塑性因方向不同而有差異，塑性應(yīng)變比是單向拉伸試樣的寬度應(yīng)變和厚度應(yīng)變的比值，公式： 00lnlnttbbRtb R塑性應(yīng)變比 b單向拉伸

13、試樣的寬度應(yīng)變 t單向拉伸試樣的厚度應(yīng)變 b拉伸后試樣的寬度（mm） 0b試樣的原始寬度(mm) t拉伸后試樣的厚度(mm) 0t試樣的原始厚度(mm)塑性應(yīng)變比4材料沿軋制方向取向不同R值也不同，所以材料的塑性應(yīng)變比常用加權(quán)平均值來(lái)表示，的計(jì)算公式為：=（R0+R90+2R45）/44 值對(duì)拉深成形性能影響很大，材料的極限拉深比主要取決于 值， 值大，板料平面方向比板厚方向容易變形，拉深毛坯的徑向收縮時(shí)不容易起皺，并且拉深力也小，傳力區(qū)不容易拉破，故有利于板料的拉深成形性能。在以拉深為主的成形工藝中，若大，則成形性能好。RRRR冷軋過(guò)程對(duì)R值的影響9材料的各向異性4材料沿軋制方向取向不同R值

14、也不同，這就是材料的各向異性。一般來(lái)說(shuō)垂直軋制方向（900）的R值最大，450方向的R值最小，各方向的R值越相近對(duì)拉深性能越有利。各向異性可以用下面的公式表示：R=（R0+R90-2R45）/2材料的各向異性4材料的各向異性影響材料的沖壓性能，直接導(dǎo)致拉深件產(chǎn)生凸耳現(xiàn)象。一般是產(chǎn)生四個(gè)凸耳，有時(shí)是兩個(gè)或六個(gè)，甚至是八個(gè)凸耳。4凸耳的大小和產(chǎn)生位置與R有關(guān)，所以R也叫凸耳參數(shù)。凸耳產(chǎn)生的部位與R值的大小分布方向相一致，在低R值的角度方向，板料變厚，筒壁高度較低；在具有高R值的方向，板料厚度變化不大，故筒壁高度較高。當(dāng)R0時(shí)，耳子在00和900處出現(xiàn)；R0時(shí)，耳子在450處出現(xiàn)。R值越大，凸耳高度

15、越大。凸耳需用修邊去除掉，增加工序，浪費(fèi)材料，因此是不希望發(fā)生的。R值過(guò)大，高的值對(duì)深沖性能的有利影響明顯降低。 材料的各向異性各向異性的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法測(cè)定拉深件的杯凸的耳和谷的高度，通過(guò)以下公式計(jì)算：%100/0dHDe4) (43214321hhhhhhhhH）（De深沖各向異性(%)H耳和谷的差的平均值(mm)0d 試樣直徑（mm） 冷軋過(guò)程對(duì)各向異性值的影響10奧氏體平衡系數(shù)41 1） 定義定義A(BAL)=30（C+N）+0.5Mn+Ni-1.3Cr+11.84表示奧氏體的穩(wěn)定程度，A值越小，奧氏體越不穩(wěn)定，鋼的組織容易受到冷熱加工的影響而發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，影響到鋼的機(jī)械性能。奧氏體平衡系

16、數(shù)42）解釋和應(yīng)用4Ni、Mn、C、N，這些元素有助于形成和穩(wěn)定奧氏體，增大奧氏體平衡系數(shù)，從而使奧氏體組織越穩(wěn)定。Cr元素有助于形成和穩(wěn)定鐵素體組織，可以降低奧氏體平衡系數(shù)。4對(duì)奧氏體不銹鋼來(lái)說(shuō)，奧氏體平衡系數(shù)小，在冷加工過(guò)程中就容易產(chǎn)生馬氏體轉(zhuǎn)變或者說(shuō)是產(chǎn)生的馬氏體量就多，從而冷作硬化程度程度劇烈。11冷加工誘變馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)Md(30/50)41 1） 定義定義4MdMd(30/50)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-(30/50)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo29(Ni+Cu)-18.5M

17、o4表示真應(yīng)變量30%的冷變形后生成50%馬氏體的溫度，說(shuō)明奧氏體不銹鋼中合金元素含量越高，馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)Md(30/50)就越低，在冷加工變形過(guò)程中誘變馬氏體不易產(chǎn)生，冷作硬化程度小。冷加工誘變馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)4 2 2）解釋與應(yīng)用）解釋與應(yīng)用4不銹鋼的冷作硬化現(xiàn)象主要是由兩種因素引起的：4一種是位錯(cuò)增多引起的加工硬化；一種是組織轉(zhuǎn)變（奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體轉(zhuǎn)變）引起的加工硬化。4對(duì)SUS430鋼種而言，加工變形過(guò)程中不會(huì)發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，其冷作硬化現(xiàn)象全部是由位錯(cuò)的增多引起的，因此對(duì)SUS430鋼談冷加工誘變馬氏體點(diǎn)是沒(méi)有實(shí)際意義的。SUS304鋼在冷變形過(guò)程中則存在位錯(cuò)增多引起的硬化和馬氏體組織轉(zhuǎn)變引

18、起的硬化，而且組織轉(zhuǎn)變引起的硬化是主要的，這也是奧氏體不銹鋼的冷作硬化現(xiàn)象比鐵素體不銹鋼要明顯，加工硬化系數(shù)（n值）大的原因。冷加工誘變馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)4SUS304在冷加工過(guò)程中隨著變形量的增大，產(chǎn)生的誘變馬氏體量是很大的，因此硬化系數(shù)（n值）大，冷變形過(guò)程中硬化現(xiàn)象很明顯。冷加工誘變馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)4從表4中可以看出SUS316和SUS316L鋼種的誘變馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)比SUS304的要小，因此在冷變形過(guò)程中，在同樣的變形程度下，SUS316L的硬化程度沒(méi)有SUS304那么大。4SUS304Cu是在SUS304中添加了少量的銅，根據(jù)Md(30/50)的計(jì)算公式，銅與鎳的作用是一致的，都可以降低Md(3

19、0/50)值，穩(wěn)定奧氏體。因此SUS304Cu與SUS304相比不容易硬化，可以提高材料的流動(dòng)性，特別有利于拉深工藝。SUS304鋼種SUS316SUS316L日新料浦項(xiàng)料燁聯(lián)料含銅料Md30-9.45-39.6228.3924.2935.058.012晶粒度（N）41 1） 定義定義4晶粒度的物理意義可根據(jù)下公式理解：4=2N+34每平方毫米截面積上的晶粒數(shù)4N 晶粒度 晶粒度42 2） 解釋與應(yīng)用解釋與應(yīng)用4晶粒度N級(jí)別越高，單位截面積上的晶粒數(shù)越多，材料的晶粒就越細(xì)，強(qiáng)度大，延伸率好。一般來(lái)講，N5（256個(gè)晶粒/mm）的鋼稱為細(xì)晶粒鋼。晶粒較大時(shí)，有利于提高材料的塑性應(yīng)變比（R），并降

20、低屈強(qiáng)比和屈服伸長(zhǎng)。但晶粒較大時(shí)，它們?cè)诎辶媳韺尤∠虿煌?，變形量差異比較明顯，材料表面易出現(xiàn)“桔皮”現(xiàn)象。細(xì)化晶?？蓽p輕桔皮現(xiàn)象發(fā)生，但晶粒過(guò)細(xì)，R值會(huì)減小，屈強(qiáng)比和屈服伸長(zhǎng)都會(huì)增大，不利于成形。 晶粒度4晶粒度值大，強(qiáng)度高，延伸率低。13應(yīng)變速率敏感系數(shù)（m）4應(yīng)變速率敏感系數(shù)是材料在單向拉伸過(guò)程中變形抗力的增長(zhǎng)率和應(yīng)變速率的比值。如果應(yīng)變速率敏感系數(shù)大，則板料變形抗力的增長(zhǎng)率高，局部應(yīng)變?nèi)菀紫蛑車D(zhuǎn)移擴(kuò)散有利于抑制成形時(shí)的頸縮或破裂。五、外界條件對(duì)沖壓性能的影響4在材料一定的前提條件下，加工工藝和方式以及外界環(huán)境條件對(duì)材料的沖壓性能也有影響。加工工藝對(duì)材料沖壓性能的影響見(jiàn)第二部分沖壓工藝，

21、環(huán)境條件對(duì)材料性能的影響主要體現(xiàn)在溫度上。適當(dāng)升高材料溫度，可以降低材料的強(qiáng)度，提高流動(dòng)性；反之，降低溫度，可以提高材料的強(qiáng)度，增強(qiáng)抗破裂性。溫度對(duì)沖壓性能的影響第二部分 沖壓成形工藝4一、沖裁4二、彎曲4三、拉深4四、脹形4五、翻邊一、沖裁4沖裁是利用模具使板料產(chǎn)生分離的沖壓工序，包括落料、沖孔、切口、剖切、修邊等。41沖裁過(guò)程42模具間隙43降低沖裁力的方法1沖裁過(guò)程4隨著模具下壓，模具刃口壓入材料，內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)滿足塑性條件時(shí)，產(chǎn)生塑性變形，不同的凸模行程，其變形程度不同，且凹模刃口附近變形大于凸模刃口附近的變形。由此可知，塑性變形從刃口開(kāi)始，隨著切刃深入變形區(qū)向板料的深度方向發(fā)展、擴(kuò)大，直

22、到在板料的整個(gè)厚度方向上產(chǎn)生塑性變形，板料的一部分相對(duì)于另一部分運(yùn)動(dòng)。力矩M將板料壓向切刃的側(cè)表面，故切刃相對(duì)于板料移動(dòng)時(shí)，這些力將表面壓平，在切口表面上形成光亮帶。當(dāng)切刃附近材料各層中達(dá)到極限應(yīng)變與應(yīng)力值時(shí)，便產(chǎn)生裂紋，裂紋產(chǎn)生后，沿最大剪應(yīng)變速度方向發(fā)展，直至上、下裂紋會(huì)合，板料就完全分離。2模具間隙41) 1) 間隙對(duì)沖裁質(zhì)量的影響間隙對(duì)沖裁質(zhì)量的影響42) 2) 間隙對(duì)沖裁力的影響間隙對(duì)沖裁力的影響43) 3) 間隙對(duì)模具壽命的影響間隙對(duì)模具壽命的影響44 4）凸、凹模間隙值的確定）凸、凹模間隙值的確定1) 1) 間隙對(duì)沖裁質(zhì)量的影響間隙對(duì)沖裁質(zhì)量的影響2) 2) 間隙對(duì)沖裁力的影響間

23、隙對(duì)沖裁力的影響4當(dāng)間隙小于合理間隙時(shí)，不僅沖裁力增大，且在產(chǎn)生裂紋后，沖裁力不是急劇下降，而是緩慢地呈臺(tái)階式下降，顯然在間隙合理時(shí)由于上、下裂紋重合，所以剪切力會(huì)急劇下降。而小間隙沖裁時(shí)，由于上、下裂紋不重合，留下的中間環(huán)帶部分又被不斷擠壓與剪斷，故剪切力呈階段性地下降,間隙Z減小，則Fmax增大。其原因是間隙小，材料所受拉應(yīng)力減小，壓應(yīng)力增大，材料不宜產(chǎn)生撕裂，故使沖裁力Fmax增大。隨間隙減小，變形力增大不是太多，但變形功增大很多。3) 3) 間隙對(duì)模具壽命的影響間隙對(duì)模具壽命的影響4為了提高模具壽命，一般采用較大間隙。若采用較小間隙，就必須提高模具硬度與模具制造光潔度、精度，改善潤(rùn)滑條

24、件，以減小磨損。4 4）凸、凹模間隙值的確定）凸、凹模間隙值的確定4理論確定法理論確定法4經(jīng)驗(yàn)確定法經(jīng)驗(yàn)確定法3降低沖裁力的方法4材料加熱紅沖材料加熱紅沖4在多凸模沖模中，將凸模作階梯形布置在多凸模沖模中，將凸模作階梯形布置4用斜刃口模具沖裁用斜刃口模具沖裁 二、彎曲 4采用逐漸減少凸模直徑規(guī)格的條件下，測(cè)定試樣外層材料不產(chǎn)生裂紋時(shí)的最小彎曲半徑，并用下式計(jì)算最小相對(duì)彎曲半徑作為彎曲成形性能指標(biāo)。4最小相對(duì)彎曲半徑=rmin/t04最小相對(duì)彎曲半徑越小，彎曲成形性能越好。 彎曲變形過(guò)程 彎曲應(yīng)力示意 彎曲變形特點(diǎn)彎曲變形過(guò)程中會(huì)發(fā)生：彎曲變形過(guò)程中會(huì)發(fā)生：彎曲件的彈性回跳彎曲件的彈性回跳 彎曲

25、區(qū)變薄彎曲區(qū)變薄 橫截面的畸變、翹曲和拉裂橫截面的畸變、翹曲和拉裂 彎曲件的彈性回跳彎曲件的彈性回跳4回跳原理原理：彎曲件的彈性回跳是板料彎曲后必有回跳原理原理：彎曲件的彈性回跳是板料彎曲后必有的現(xiàn)象，結(jié)果是造成彎曲件的形狀與原設(shè)計(jì)的形狀有的現(xiàn)象，結(jié)果是造成彎曲件的形狀與原設(shè)計(jì)的形狀有差異。差異。4影響回跳因素：影響回跳因素： a材料的屈服極限小，材料的硬化指數(shù)大，回彈量小。材料的屈服極限小，材料的硬化指數(shù)大，回彈量小。 b相對(duì)彎曲半徑相對(duì)彎曲半徑r/t值小，彎曲后的回跳值小。值小，彎曲后的回跳值小。4減少回跳措施：減少回跳措施：a 選用合適材料選用合適材料 b改善模具改善模具 c增加校正工序

26、增加校正工序 d采用拉彎法采用拉彎法 彎曲件彎曲區(qū)變薄彎曲件彎曲區(qū)變薄板料彎曲時(shí)以中性層為界，外層纖維受拉厚度變薄，內(nèi)板料彎曲時(shí)以中性層為界，外層纖維受拉厚度變薄，內(nèi)層纖維受壓厚度增厚。相對(duì)彎曲半徑小于一定值時(shí)，中層纖維受壓厚度增厚。相對(duì)彎曲半徑小于一定值時(shí)，中性層位置向內(nèi)移動(dòng)，內(nèi)移結(jié)果，外層拉深變薄區(qū)范圍逐性層位置向內(nèi)移動(dòng)，內(nèi)移結(jié)果，外層拉深變薄區(qū)范圍逐步擴(kuò)大，內(nèi)層壓縮增厚區(qū)范圍不斷減少，外層的減薄量步擴(kuò)大，內(nèi)層壓縮增厚區(qū)范圍不斷減少，外層的減薄量會(huì)大于內(nèi)層的增厚量，使彎曲區(qū)材料的厚度變薄，影響會(huì)大于內(nèi)層的增厚量，使彎曲區(qū)材料的厚度變薄，影響零件的質(zhì)量。零件的質(zhì)量。 彎曲件的畸變、翹曲和拉裂

27、彎曲件的畸變、翹曲和拉裂三、三、 拉深拉深拉拉深深應(yīng)應(yīng)力力應(yīng)應(yīng)變變圖圖 拉深性能測(cè)定方法拉深性能測(cè)定方法試驗(yàn)過(guò)程中采用逐試驗(yàn)過(guò)程中采用逐級(jí)級(jí)增大試樣直徑增大試樣直徑D的的方方法，測(cè)定杯體底部法，測(cè)定杯體底部圓圓角附近不被拉破時(shí)角附近不被拉破時(shí)的的最大試樣直徑最大試樣直徑Dmax LDR=Dmax/dpLDR越大，拉深成越大，拉深成形形性能越好。性能越好。 拉深特點(diǎn)拉深特點(diǎn)圓筒件拉深過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及防止措施：起皺及防止措施 拉裂及防止措施 凸耳現(xiàn)象及防止措施殘余應(yīng)力 起皺及防止措施4拉深過(guò)程中，毛坯法蘭在切向壓應(yīng)力作用下，可能產(chǎn)生塑性失穩(wěn)而起皺，甚至使坯料不能通過(guò)凹、凸模間隙而被拉斷。最大切向

28、壓應(yīng)力產(chǎn)生在毛坯法蘭外緣處，起皺首先在此處開(kāi)始。常見(jiàn)的防皺措施是采用壓邊圈，把法蘭壓緊在凹模表面上。拉裂及防止措施拉裂及防止措施4拉裂的原因：拉裂的原因： 一是由于法蘭起皺；一是由于法蘭起皺； 二是由于壓邊力的影響；二是由于壓邊力的影響； 三是由于凹、凸模圓角半徑的影響；三是由于凹、凸模圓角半徑的影響； 四是由于摩擦的影響；四是由于摩擦的影響； 五是變形程度太大。五是變形程度太大。4防裂措施是采用適當(dāng)?shù)睦畋?，采用適當(dāng)?shù)膲哼吜?，防裂措施是采用適當(dāng)?shù)睦畋?，采用適當(dāng)?shù)膲哼吜?，增加凸模表面的摩擦，選料上選用屈強(qiáng)比小、增加凸模表面的摩擦，選料上選用屈強(qiáng)比小、n值和值和R值大的材料。值大的材料。 凸耳

29、現(xiàn)象及防止措施產(chǎn)生凸耳的原因是毛坯的各向異性，是材料不同角度上R值不同造成的。一般來(lái)說(shuō)加工后的圓形制品有4個(gè)凸耳，R值低的角度方向，筒壁高度較低；R值高的角度方向，筒壁高度較高。 殘余應(yīng)力4拉深后的圓筒中留有大量殘余應(yīng)力， 靠近圓筒口部的殘余應(yīng)力最大，殘余應(yīng)力易導(dǎo)致時(shí)效開(kāi)裂和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。四、脹形 脹形成形性能測(cè)定方法4試樣放在凹模與試樣放在凹模與壓邊圈之間壓死，壓邊圈之間壓死，凸模向上運(yùn)動(dòng)，凸模向上運(yùn)動(dòng)，把試樣在凹模內(nèi)把試樣在凹模內(nèi)脹成凸包，至凸脹成凸包，至凸包破裂時(shí)停止試包破裂時(shí)停止試驗(yàn)，并將此時(shí)的驗(yàn)，并將此時(shí)的凸包高度記做杯凸包高度記做杯突試驗(yàn)值突試驗(yàn)值IE，作，作為脹形成形性能為脹形成

30、形性能指標(biāo)。指標(biāo)。IE值越大，值越大，脹形成形性能越脹形成形性能越好。好。 脹形成形性能影響因素 影響因素和改進(jìn)措施：影響因素和改進(jìn)措施：4影響脹形成形極限的材料因素主要是延伸率和影響脹形成形極限的材料因素主要是延伸率和n值。延值。延伸率大，破裂前允許的變形程度大，成形極限也大；伸率大，破裂前允許的變形程度大，成形極限也大；n值大，可提高材料的局部應(yīng)變能力，并可促使應(yīng)變分值大，可提高材料的局部應(yīng)變能力，并可促使應(yīng)變分布趨于均勻化，提高材料的脹形極限；布趨于均勻化，提高材料的脹形極限；4其次，潤(rùn)滑條件好，應(yīng)變分布均勻，可以提高脹形能其次，潤(rùn)滑條件好，應(yīng)變分布均勻，可以提高脹形能力；力；4厚度大有利脹形。厚度大有利脹形。五、翻邊 4凸模下降，毛坯中凸模下降，毛坯中心的圓孔不斷脹大，心的圓孔不斷脹大，凸模下面