第六章+板料的沖壓成形性能與成形極限課件

1、第六章 板料的沖壓成形性能與成形極限6.1 概述6.2 沖壓成形區(qū)域與成形性能的劃分6.3 沖壓成形性能試驗方法與指標6.4 沖壓成形性能試驗方法與指標6.5 板料的基本性能與沖壓成形性能的關系6.6 成形極限圖及其應用6.7 方角對角拉伸試驗及其應用6.8 高強度鋼板第六章 板料的沖壓成形性能與成形極限6.1 概述6.1 概述 板料對各種沖壓成形加工的適應能力稱為板料的沖壓成形性能。具體地說，就是指能否用簡便地工藝方法，高效率地用坯料生產出優(yōu)質沖壓件。沖壓成形性能是個綜合性的概念，它涉及到的因素很多，其中有兩個主要方面：一方面是成形極限，希望盡可能減少成形工序；另一方面是要保證沖壓件質量符合

2、設計要求。 板料在成形過程中可能出現兩種失穩(wěn)現象：A、拉伸失穩(wěn)表現：板料在拉應力作用下局部出現頸縮或破裂。B、壓縮失穩(wěn)表現：板料在壓應力作用下出現皺曲。6.1 概述 板料對各種沖壓成形加工的適6.1 概述板料發(fā)生失穩(wěn)之前可以達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；局部成形極限。 總體成形極限反映板料失穩(wěn)前某些特定的總體尺寸可以達到的最大變形程度，如極限拉深系數、極限脹形高度和極限翻邊系數等均屬于總體成形極限，它們常被用作工藝設計參數。 局部成形極限反映板料失穩(wěn)前局部尺寸可達到的最大變化程度，如成形時的局部極限應變即屬局部成形極限。6.1 概述板料發(fā)生失穩(wěn)之前可以達到的最大變

3、形程度叫6.1 概述 成形極限圖（FLD）就是由不同應變路徑下的局部極限應變構成的曲線或條帶形區(qū)域，它全面反映了板料在單向和雙向拉應作用下抵抗頸縮或破裂的能力，經常被用來分析解決成形時的破裂問題。6.1 概述 成形極限圖（FLD）就是由6.1 概述 全面地講，板料的沖壓成形性能包括抗破裂性、貼模性（fitability）和定形性（shape fixability），故影響因素很多，如材料性能、零件和沖模的幾何形狀與尺寸、變形條件（變形速度、壓邊力、摩擦和溫度等）以及沖壓設備性能和操作水平等。 貼模性（fittability）：板料在沖壓過程中取得模具形狀的能力。 定形形（shape fixab

4、ility）：零件脫模后保持其在模內既得形狀的能力。6.1 概述 全面地講，板料的沖壓成形性6.1 概述影響貼模性的因素： 內皺； 翹曲； 塌陷； 鼓起。原因： 工藝條件； 材料性能。表示：貼模性特性圖。貼模性特性圖：沖壓成形過程中影響毛坯貼模的成形缺陷與沖壓行程的關系曲線。行李蓋沖壓貼模特性圖6.1 概述影響貼模性的因素：原因：表示：貼模性特性6.1 概述 影響定型形的因素：回彈。零件脫模后，常因回彈過大而產生較大的誤差。 板料的貼模性和定形性好壞與否，決定零件尺寸精確度的重要因素。 日本學者吉田清太提出，用方板拉伸時的起皺特性可以估測和研究板料的貼模性和定型性。但目前的沖壓生產和板料生產中

5、，主要用抗破裂性作為評定板料沖壓成形性能的指標。方板對角拉伸試驗a)單向對角拉伸 b)雙向對角拉伸6.1 概述 影響定型形的因素：回彈。第六章+板料的沖壓成形性能與成形極限課件6.1 概述 沖壓成形性是介于材料科學和沖壓成形技術之間的一個邊緣問題。沖壓成形性的影響因素： 板料的材質； 組織結構； 性能； 沖壓技術的改善。沖壓用新材料及其性能 高強度鋼板； 耐腐蝕鋼板； 雙相鋼板； 涂層板； 復合板材。6.1 概述 沖壓成形性是介于材料科學和6.2 現代沖壓成形的分類理論 正確的板料沖壓成形工藝的分類方法，應該能夠明確地反映出每一種類型成形工藝的共性，并在此基礎上提供可能用共同的觀點和方法分析、

6、研究和解決每一類成形之藝中的各種實際問題的條件。在各種沖壓成形工藝中毛坯變形區(qū)的應力狀態(tài)和變形特點是制訂工藝過程、設計模具和確定極限變形參數的主要依據，所以只有能夠充分地反映出變形毛坯的受力與變形特點的分類方法，才可能真正具有實用的意義。 一、各種沖壓成形方法的力學特點與分類 6.2 現代沖壓成形的分類理論 正確的板料沖6.2 現代沖壓成形的分類理論1、變形毛坯的分區(qū) 沖壓成形時，在應力狀態(tài)滿足屈服準則的區(qū)域將產生塑性變形，稱為塑性變形區(qū)（A區(qū)）。不同工序，隨著外力作用方式和毛坯及模具的形狀、尺寸的不同，變形區(qū)所處的部位也不相同。應力狀態(tài)不滿足屈服準則的區(qū)域，不會產生塑性變形，稱為非變形區(qū)。根

7、據變形情況，非變形區(qū)又可進一步分為已變形區(qū)(B)、待變形區(qū)(C)和不變形區(qū)(D)。有時已變形區(qū)和不變形區(qū)還起傳力的作用，可稱其為傳力區(qū)(B 、C)。圖所示為拉深、翻邊、縮口變形過程中毛坯各區(qū)的分布。6.2 現代沖壓成形的分類理論1、變形毛坯的分區(qū) a)拉深 b)內緣翻邊 c)縮口 沖壓成形時毛坯各區(qū)劃分舉例6.2 現代沖壓成形的分類理論1、變形毛坯的分區(qū) 沖壓方法變形區(qū)不變形區(qū)已變形區(qū)待變形區(qū)傳力區(qū)拉深AB無B翻孔AB無B縮口ABCCa)拉深 b)內緣翻邊 c)縮口 6.2 現代沖壓成 變形區(qū)的主應力狀態(tài)圖和主應變狀態(tài)圖不僅從力學方面決定了沖壓工序的性質，而且與成形極限、成形質量以及所需的變形

8、力與變形功有密切的關系。它是制定成形工藝、設計模具和確定極限參數的主要依據。研究沖壓成形過程，必須全面、清晰地了解整個變形區(qū)內的應力應變狀態(tài)特征以及在應力、應變場中連續(xù)變化的規(guī)律。這樣才能從本質上揭示各成形方式之間的力學特點，并根據這些特點對各種成形方法分類。 變形區(qū)的主應力狀態(tài)圖和主應變狀態(tài)圖不僅從力學方6.2 現代沖壓成形的分類理論2、變形區(qū)的應力與應變特點 從本質上看各種沖壓成形過程就是毛坯變形區(qū)在力的作用下產生變形的過程，所以毛坯變形區(qū)的受力情況和變形特點是決定各種沖壓變形性質的主要依據。絕大多數沖壓變形都是平面應力狀態(tài)。一般在板料表面上不受力或受數值不大的力，所以可以認為在板厚方向上

9、的應力數值為零。使毛坯變形區(qū)產生塑性變形均是在板料平面內相互垂直的兩個主應力。除彎曲變形外，大多數情況下都可認為這兩個主應力在厚度方向上的數值是不變的。因此，可以把所有沖壓變形方式按毛坯變形區(qū)的受力情況和變形特點從變形力學理論的角度歸納為以下四種情況，并分別研究它們的變形特點。6.2 現代沖壓成形的分類理論2、變形區(qū)的應力與應變特點平面應力狀態(tài)屈服軌跡上的應力分類圖平面應力狀態(tài)屈服軌跡上的應力分類圖平面應力狀態(tài)屈服軌跡上的應變分類圖 平面應力狀態(tài)屈服軌跡上的應變分類圖 （1）沖壓毛坯兩向受拉應力的作用6.2 現代沖壓成形的分類理論2、變形區(qū)的應力與應變特點 在軸對稱變形時，可以分為以下兩種情祝

10、： 在平面應力狀態(tài)屈服軌跡上的應力分區(qū)圖中處于AOH和HOG范圍內，在應變分區(qū)圖中處于AOC和AON范圍內，與此相對應的工序是內孔翻邊和脹形等。（1）沖壓毛坯兩向受拉應力的作用6.2 現代沖壓成形的分（2）沖壓毛坯變形區(qū)受兩向壓應力的作用6.2 現代沖壓成形的分類理論在軸對稱變形時，可以分為以下兩種情祝： 在應力分區(qū)圖中處于DOE和COD范圍內，在應變分區(qū)圖中處于GOE和GOL范圍內，與此相對應的工序有縮口等。（2）沖壓毛坯變形區(qū)受兩向壓應力的作用6.2 現代沖壓成（3）沖壓毛坯變形區(qū)受異號應力的作用，且拉應力的絕對值大于壓應力的絕對值6.2 現代沖壓成形的分類理論 這兩種情況在應力分區(qū)圖中處

11、于GOF和AOB范圍，在應變分區(qū)圖中處于MON和COD范圍，相對應的工序有擴口等。（3）沖壓毛坯變形區(qū)受異號應力的作用，且拉應力的絕對值大于壓（4）沖壓毛坯變形區(qū)受異號應力的作用，且壓應力的絕對值大于拉應力的絕對值6.2 現代沖壓成形的分類理論 這兩種情況在應力分布區(qū)圖中處于EOF和BOC范圍，在應變分區(qū)圖中處于MOL和DOE范圍，相對應的工序有拉深等。（4）沖壓毛坯變形區(qū)受異號應力的作用，且壓應力的絕對值大于拉 綜上所述，可以把沖壓變形概括為兩大類：伸長類變形與壓縮類變形。當作用于毛坯變形區(qū)內的絕對值最大應力、應變?yōu)檎禃r，稱這種沖壓變形為伸長類變形，如脹形翻孔 與彎曲外側變形等。成形主要是

12、靠材料的伸長和厚度的減薄來實現。這時，拉應力的成分越多，數值越大，材料的伸長與厚度減薄越嚴重。當作用于毛坯變形區(qū)內的絕對值最大應力、應變?yōu)樨撝禃r，稱這種沖壓變形為壓縮類變形，如拉深較外區(qū)和彎曲內側變形等。成形主要是靠材料的壓縮與增厚來實現，壓應力的成分越多，數值越大，板料的縮短與增厚就越嚴重。6.2 現代沖壓成形的分類理論3、沖壓成形力學分類的意義及作用 綜上所述，可以把沖壓變形概括為兩大類：伸長類變形與壓 由于伸長類成形和壓縮類成形在變形力學上的本質差別，它們在沖壓過程中出現的問題和解決的方法也是完全不同的，但是，對同一類變形中的各種沖壓方法，卻可以用相同的觀點和方法去分析和解決沖壓中的各種

13、問題。以下舉例說明。6.2 現代沖壓成形的分類理論 由于伸長類成形和壓縮類成形在變形力學上的本質差 伸長類成形的極限變形參數主要決定于材料的塑性，并且可以用板材的塑性指標直接地或間接地表示。例如多數實驗結果證實：平板毛坯的局部脹形深度、圓柱體空心毛坯的脹形系數、圓孔翻邊系數、最小彎曲半徑等都與伸長率有明顯的正比關系。6.2 現代沖壓成形的分類理論 壓縮類成形的極限變形參數（如拉深系數等），通常都是受毛坯傳力區(qū)的承載能力的限制，有時則受變形區(qū)或傳力區(qū)的失穩(wěn)起皺的限制。 由于兩類成形方法的極限變形參數的確定基礎不同，所以影響極限變形參數的因素和提高極限變形參數的途徑和方法也不一樣。 伸長類成形的極

14、限變形參數主要決定于材料的塑性，并且可6.2 現代沖壓成形的分類理論3、沖壓成形力學分類的意義及作用a）提高材料的塑性 成形前退火、多次成形的中間退火，都是為了消除材料硬化，提高材料塑性，從而提高極限變形程度。1）提高伸長類成形極限的措施6.2 現代沖壓成形的分類理論3、沖壓成形力學分類的意義6.2 現代沖壓成形的分類理論3、沖壓成形力學分類的意義及作用1）提高伸長類成形極限的措施b）減小變形不均勻的程度 使變形趨向均勻，減小局部的集中變形，可以使總的變形程度加大。例如，脹形時均勻而有效的潤滑可使變形更均勻，有利于提高總的變形程度。另外，與硬化指數n關系密切，原材料n值大，能夠防止產生過分集中

15、的局部變形，使脹形、翻邊、擴口等的極限變形程度得到提高。6.2 現代沖壓成形的分類理論3、沖壓成形力學分類的意義6.2 現代沖壓成形的分類理論3、沖壓成形力學分類的意義及作用1）提高伸長類成形極限的措施c）消除局部硬化層或引起應力集中的因素 用整修或切屑方法去除沖裁斷面的硬化層、粗糙的斷裂面及毛刺，或者將毛刺側貼靠彎曲凸模、翻邊凸模一邊，可防止伸長類成形的開裂，提高成形極限。6.2 現代沖壓成形的分類理論3、沖壓成形力學分類的意義6.2 現代沖壓成形的分類理論3、沖壓成形力學分類的意義及作用2）提高壓縮類成形極限的措施a）降低變形區(qū)變形抗力、摩擦阻力和提高傳力區(qū)承載能力 如減小壓邊力、加大凹模

16、圓角半徑、改善潤滑條件或采用降低變形區(qū)變形抗力的特種拉深方法：例如差溫拉深、徑向加壓液壓拉深等。6.2 現代沖壓成形的分類理論3、沖壓成形力學分類的意義6.2 現代沖壓成形的分類理論3、沖壓成形力學分類的意義及作用2）提高壓縮類成形極限的措施b）防止毛坯變形區(qū)的失穩(wěn)起皺 如減小凹模圓角半徑、適當增大壓邊力或采用合理的壓邊間隙。對易產生內皺的拉深件（如錐形、球形或拋物線拉深件），可采用拉深筋、弧形壓邊圈或反拉深等。6.2 現代沖壓成形的分類理論3、沖壓成形力學分類的意義6.2 現代沖壓成形的分類理論3、沖壓成形力學分類的意義及作用2）提高壓縮類成形極限的措施c）以降低變形區(qū)的變形抗力為主要目的的

17、退火。 如多次拉深時的中間退火，這時的退火與伸長類成形時以恢復材料的塑性為主要目的的退火之間有很大的差別，進行退火的意義和方法也不相同。例如以極限拉深系數進行一次拉深工序之后，如不退火，仍然可以繼續(xù)進行下次變形程度較小的拉深工序；但以極限脹形系數進行一次脹形加工后，如不經恢復塑性的退火，再繼續(xù)進行脹形是不可能的。 6.2 現代沖壓成形的分類理論3、沖壓成形力學分類的意義項 目伸長類成形壓縮類成形變形區(qū)應力、應變關系拉應力絕對值最大方向對應的變形一定是伸長變形壓應力絕對值最大方向對應的變形一定是壓縮變形變形區(qū)料厚變化減薄增厚 質量問題表現形式變形區(qū)因受拉過度而破裂變形區(qū)受壓嚴重而失穩(wěn)起皺；傳力區(qū)

18、拉破或受壓失穩(wěn)皺褶成形極限影響因素主要受材料塑性（、）限制，與、n值關系密切 受材料力學性能影響（s、s /b），毛坯相對厚度、模具參數（rp、rd）影響大提高成形極限方法提高板料塑性；使變形均勻；一般少用多次成形方法提高傳力區(qū)的承載能力；提高變形區(qū)抗壓縮失穩(wěn)能力；常用多次成形方法典型工序脹形、翻邊、擴口、彎曲（外層）等拉深、縮口、彎曲（內層）等伸長類成形與壓縮類成形的對比項 目伸長類成形壓縮類成形變形區(qū)應力、應變關系拉應力絕對值6.2 沖壓成形區(qū)域與成形性能的劃分4、吉田分類圖 生產中將彎曲、拉深、脹形和翻邊稱為四種最典型、最常用的板料成形工序。為了分析、認識這些基本成形工序之間的關系，以及

19、板料幾何尺寸與形狀對成形工序性質的影響，日本吉田清太等人通過試驗得到了圖所示的沖壓成形分類圖。6.2 沖壓成形區(qū)域與成形性能的劃分4、吉田分類圖 沖壓成形區(qū)域圖 吉田分類圖沖壓成形區(qū)域圖 吉田分類圖6.2 沖壓成形區(qū)域與成形性能的劃分 由圖中可見，用圓柱形凸模沖壓成形時，成形方式與幾何參數dpD（拉深系數）和d0dp（翻邊系數）有關。用d0dp作橫坐標，dpD作縱坐標，便可得到圖中（I）區(qū)所示的回轉對稱形狀成形時的沖壓成形區(qū)域圖。根據參數d0dp和dpD的變化，該部分圖形劃分為：- 拉深成形區(qū)；- 脹形成形區(qū)；- 擴孔區(qū)；- 圓孔翻邊區(qū)；其中 、和共同組成伸長類翻邊區(qū)。 6.2 沖壓成形區(qū)域與

20、成形性能的劃分 由圖中可見， 除回轉對稱形狀零件外，更多是非對稱零件。沖壓非對稱零件時，變形最劇烈且最容易發(fā)生破裂部位是側壁轉角處。把這些轉角部位視為局部軸對稱區(qū)域，用該部位變形性質代表零件成形方式，轉角成為又一個影響成形方式幾何參數。=0時，成形方式轉變?yōu)閺澢蓪⑺姆N典型成形方式用幾何參數d0dp、dpD和聯(lián)系在一起如圖所示。吉田圖的提出，有助于分析、認識成形工序之間的關系，研究幾何條件對成形工藝的影響，也為劃分成形性能打下了基礎。6.2 沖壓成形區(qū)域與成形性能的劃分 除回轉對稱形狀零件外，更多是非對稱零件。沖壓非對稱零6.2 沖壓成形區(qū)域與成形性能的劃分5、沖壓成形性能劃分 如前所述，目

21、前主要用抗破裂性能作為評定板料成形性能的指標。根據成形方式不同，可對沖壓成形性能作以下劃分。圖劃分了四種成形，而其中的分界線實質上就是不同成形方式下的成形極限。由于成形極限需要根據破裂形式確定，所以板料在不同的沖壓成形區(qū)域，具有不同的抗破裂性。成形區(qū)域圖同時劃分了板料的成形性能。在四種成形方式中，破裂有三種典型形式： 6.2 沖壓成形區(qū)域與成形性能的劃分5、沖壓成形性能劃分6.2 沖壓成形區(qū)域與成形性能的劃分5、沖壓成形性能劃分破裂拉應力超過材料抗拉強度（即拉b)引起的破裂。破裂伸長率超過材料允許值（即)引起的破裂。彎曲破裂外層材料伸長率超過材料允許值（即外)引起的破裂。 表列出了四種典型沖壓

22、成形方式、變形區(qū)的應變方式、破裂形式和沖壓成形性能之間的對應關系。 6.2 沖壓成形區(qū)域與成形性能的劃分5、沖壓成形性能劃分6.2 沖壓成形區(qū)域與成形性能的劃分5、沖壓成形性能劃分 變形區(qū)的應變方式破裂形式伸長類應變壓縮類應變彎曲脹形和脹形成形性能拉深和拉深成形性能擴孔（或伸長類翻邊）或擴孔成形性能彎曲破裂彎曲和彎曲成形性能應變方式、破裂形式和成形方法及成形性能的關系6.2 沖壓成形區(qū)域與成形性能的劃分5、沖壓成形性能劃分6.3 沖壓成形性能試驗方法與指標 測定或評價板料沖壓成形性能時，經常采用模擬試驗方法。所謂模擬試驗，是指模擬某一類實際成形方式來成形小尺寸試樣的板料沖壓試驗。在一定的模擬試

23、驗中，可以將試樣變形到這類成形方式允許的某種極限變形程度，然后把這種極限變形程度作為這類成形方式對應的沖壓成形性能指標。常用的模擬試驗方法如下。6.3 沖壓成形性能試驗方法與指標 測定或評 板材的脹形性能試驗又稱為杯突試驗或壓穴試驗 。一般包括Erichsen脹形試驗和瑞典式純脹形試驗。它是測定板材沖壓性能的一種工藝性試驗。6.3 沖壓成形性能試驗方法與指標1、脹形成形性能試驗杯突試驗 杯突機上用一定規(guī)格的鋼球或球狀沖頭向夾緊與規(guī)定的環(huán)形凹模內的試樣施加壓力，直至式樣產生微細裂紋為止，此時沖頭的壓入深度稱為材料的杯突深度值。該值反映材料對脹形的適應性，可作為衡量板料脹形、曲面零件拉深的沖壓性能

24、指標。 板材的脹形性能試驗又稱為杯突試驗或壓穴試驗 。一般包 先將平板坯料試樣放在凹模平面上，用壓邊圈壓住試樣外圈，然后，用球形沖頭將試樣壓入凹模。由于坯料外徑比凹模孔徑大很多，所以，其外環(huán)不發(fā)生切向壓縮變形，而與沖頭接觸的試樣中間部分坯料受到雙向拉應力作用而實現脹形成型 。 在脹形成型中，把試樣出現裂紋時沖頭的壓入的深度稱為脹形深度或Erichsen試驗深度，簡計為IE值。 IE值越大，脹形性能及拉深類成型性能越好。 6.3 沖壓成形性能試驗方法與指標1、脹形成形性能試驗（續(xù)） 先將平板坯料試樣放在凹模平面上，用壓邊圈壓住試樣外圈6.3 沖壓成形性能試驗方法與指標1、脹形成形性能試驗（續(xù)）圖

25、6-8 杯突試驗（GB4156-84）6.3 沖壓成形性能試驗方法與指標1、脹形成形性能試KWI擴孔試驗原理:用有預加工小孔（小孔直徑規(guī)定為擴孔沖頭直徑的30）的平板坯料進行擴孔。試驗時，將試樣放在凹模與壓邊圈之間壓死，凸模運動，直至孔口邊緣因孔徑擴大而出現裂紋為止。測量此時的最大孔徑dfmax和最小孔徑dfmin，用來計算極限擴孔率。極限擴孔率值是作為鑒定板材翻邊成型性能的一個材料特性值，值越大，板材的翻邊性能越好。 6.3 沖壓成形性能試驗方法與指標2、擴孔成形性能試驗KWI擴孔試驗原理:6.3 沖壓成形性能試驗方法6.3 沖壓成形性能試驗方法與指標2、擴孔成形性能試驗（續(xù)）圖6-9 擴孔

26、試驗（JB4409.4-88）6.3 沖壓成形性能試驗方法與指標2、擴孔成形性能試6.3 沖壓成形性能試驗方法與指標3、拉深成形性能試驗Swift求極限拉深比的試驗，也叫Swift拉深試驗 試驗方法使用不同直徑的圓形坯料，并按照逐級增大直徑的操作程序在圖示的裝置中進行拉深成形試驗，取試樣側壁不致破裂時可能拉深成功的最大坯料直徑Dmax與沖頭直徑dp之比值，稱為極限拉深比（LDR），即，LDR值越大，則板材的拉深成型性能越好。1）圓柱形平底凸模沖杯試驗6.3 沖壓成形性能試驗方法與指標3、拉深成形性能試圖6-10 沖杯試驗1-凸模 2-壓邊圈 3-凹模 4-試樣6.3 沖壓成形性能試驗方法與指標

27、3、拉深成形性能試驗(續(xù))1）圓柱形平底凸模沖杯試驗（續(xù)）圖6-10 沖杯試驗1-凸模 2-壓邊圈 3-凹模 4-試6.3 沖壓成形性能試驗方法與指標3、拉深成形性能試驗(續(xù))2）TZP試驗 在一定的拉深變形程度下（TZP試驗時取毛坯直徑D0 = 52mm，沖頭直徑dp= 30mm）最大拉深力與試驗中已經成型的試樣側壁的拉斷力之間的關系作為判斷拉深成型性能的依據。 這種方法特點之一是可一次試驗成功。當試驗進行到拉深力達到峰值Pmax時，隨即加大壓邊力，使試樣的法欄邊固定，消除在以后拉深程中繼續(xù)變形和被拉入凹模的可能。然后，再加大沖頭壓力直到試樣被拉斷，并測出拉斷時的力P。本試驗按JB4409.

28、288標準來執(zhí)行。6.3 沖壓成形性能試驗方法與指標3、拉深成形性能試6.3 沖壓成形性能試驗方法與指標3、拉深成形性能試驗(續(xù))2）TZP試驗（續(xù)） 圖示出了拉深力Pmax與試樣最終被拉斷的力P，可得到一個表示板材拉深性能的材料特性值T，T值按下式計算：T值越大，板材的拉深性能越好。6.3 沖壓成形性能試驗方法與指標3、拉深成形性能試6.3 沖壓成形性能試驗方法與指標3、拉深成形性能試驗(續(xù))2）TZP試驗（續(xù)）圖6-11 TZP試驗6.3 沖壓成形性能試驗方法與指標3、拉深成形性能試6.3 沖壓成形性能試驗方法與指標4、彎曲成形性能試驗 一般用相對與板料厚度t的比值表示，即rmin/t0（

29、rmin最小彎曲半徑，t0試樣基本厚度）。此比值越小，表明板材的彎曲性能越好。實際上，有好幾種彎曲試驗方法均是測出彎曲外表面不致產生破環(huán)情況下的最小相對彎曲半徑。 壓彎法6.3 沖壓成形性能試驗方法與指標4、彎曲成形性能試驗6.3 沖壓成形性能試驗方法與指標4、彎曲成形性能試驗（續(xù)）模彎法：用彎曲模在沖床或液壓機上進行彎曲試驗，不僅可以測出最小相對彎曲半徑，而且可以測出彎曲力及彎曲彈復等試驗數據。卷彎法6.3 沖壓成形性能試驗方法與指標4、彎曲成形性能試6.3 沖壓成形性能試驗方法與指標5、錐杯試驗 圓片試樣放在錐形凹?？變龋ㄟ^鋼球對試樣進行復合成形，即錐杯成形，發(fā)生破裂時停機，測量錐杯口部

30、最大外徑Dmax和最小外徑Dmin，用它們計算錐杯值CCV作為金屬薄板的“拉深+脹形”復合成形性能指標。6.3 沖壓成形性能試驗方法與指標5、錐杯試驗 直接或模擬試驗能反映板料對某特定工藝的成形性能。但是,它不具有一般性。此外,它只能反映材料宏觀平均性能,不能反映材料的局部性能。注意： 直接或模擬試驗能反映板料對某特定工藝的成形性能。但是6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變 塑性拉伸失穩(wěn)：板料沖壓成形時，受拉應力部分容易產生頸縮和破裂的現象。大多數板料沖壓成形為平面應力狀態(tài)。 大部分板料沖壓工藝的應力和應變可以在二維的沖壓主應力圖和沖壓主應變圖上反映出來。一般來講，塑性拉伸失穩(wěn)只發(fā)生在伸長類

31、應變條件下，如果只考慮應變的數值和順序，不考慮應變在毛坯或零件上的幾何方向，則伸長類應變的范圍可用圖6-14所示的沖壓主應變圖表示。6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變 塑性6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變圖6-14 伸長類應變范圍圖6-14中和分別是應力比和應變比。板料的應變路徑：應變比。在簡單加載條件下對于各向同性材料，和有以下關系：6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變圖6-14 伸長類應6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變1、塑性拉伸失穩(wěn)的概念和類型圖6-15 單向拉伸試驗曲線圖6-16 塑性拉伸失穩(wěn)類型a)分散性頸縮 b)集中性頸縮6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變1、

32、塑性拉伸失穩(wěn)的概6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變1、塑性拉伸失穩(wěn)的概念和類型（續(xù)）Swift分散性頸縮（diffuse necking）失穩(wěn)理論： 板料的塑性變形達到一定程度后，變形開始集中在材料內某些性能較弱的部位（稱為分散性頸縮，圖6-16a）；載荷開始隨變形程度增大而減小，由于應變硬化，這些頸縮能在一定的尺寸范圍內轉移，使材料在這個范圍內產生一種亞穩(wěn)定的塑性流動，故載荷下降比較緩慢，如圖6-15中的b-c所示。6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變1、塑性拉伸失穩(wěn)的概6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變1、塑性拉伸失穩(wěn)的概念和類型（續(xù)）Hill集中性頸縮（localized ne

33、cking）失穩(wěn)理論： 板料的塑性變形集中在一個狹窄的條帶區(qū)域（稱為集中性失穩(wěn)，圖6-16b），此時應變硬化不足以使這種頸縮發(fā)生轉移，應力增長率遠小于承載面積的減小速度，故載荷隨變形程度增大而急劇下降，如圖6-15中c-d，所示。 一般情況下，材料出現集中性失穩(wěn)頸縮之后很快就會破裂，故集中性頸縮表面呈粗糙顆粒狀，肉眼可以觀測到，但肉眼卻難以觀測到分散性失穩(wěn)。6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變1、塑性拉伸失穩(wěn)的概6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變2、頸縮條件（1）分散性頸縮條件 板料發(fā)生分散性頸縮失穩(wěn)的特征是拉力載荷達到最大值，即dF=0，分散性頸縮時的應力和應變條件。1）單向拉伸板料單

34、向拉伸時，瞬時載荷為6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變2、頸縮條件（1）分6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變2、頸縮條件（續(xù)）（1）分散性頸縮條件（續(xù)）1）單向拉伸（續(xù)）微分式（6-10），得令dF = 0得：由塑性體積不變條件得：6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變2、頸縮條件（續(xù)）（6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變2、頸縮條件（續(xù)）（1）分散性頸縮條件（續(xù)）1）單向拉伸（續(xù)）微分式（6-12），得將式（6-13）代入式（611），可得單向拉伸時的分散性頸縮條件為或6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變2、頸縮條件（續(xù)）（6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變2、頸縮條件（續(xù)

35、）（1）分散性頸縮條件（續(xù)）1）單向拉伸（續(xù)）6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變2、頸縮條件（續(xù)）（6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變2、頸縮條件（續(xù)）（1）分散性頸縮條件（續(xù)）2）雙向拉伸圖6-17 板料雙向拉伸 若板料發(fā)生分散性頸縮，則dF1 = 0，dF2 =0，可推出雙向拉伸時的分散性頸縮條件為：6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變2、頸縮條件（續(xù)）（6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變2、頸縮條件（續(xù)）（2）集中性頸縮條件圖6-18 集中性頸縮 圖6-18是集中性頸縮的模型。根據Hill理論，產生集中性頸縮的條件是：板料在頸縮部位的應力變化率等于厚度減薄率時，變形不能向外

36、轉移，其表達式為：單向拉伸時：雙向拉伸時：6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變2、頸縮條件（續(xù)）（6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變2、頸縮條件（續(xù)） 對各向同性材料單向拉伸時（2）集中性頸縮條件（續(xù)）代入式（6-17）得6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變2、頸縮條件（續(xù)） 6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變3、集中性頸縮方位 根據集中性失穩(wěn)理論，圖6-18所示得頸縮沿長度l方向不發(fā)生變形，所以：根據坐標轉換公式，上式為：于是：6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變3、集中性頸縮方位 6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限應變3、集中性頸縮方位（續(xù)）6.4 塑性拉伸失穩(wěn)理論與失穩(wěn)極限

37、應變3、集中性頸縮方位（6.5 板料的基本性能與沖壓成形性能的關系6.5 板料的基本性能與沖壓成形性能的關系 成形極限圖（FLD）或成形極限線（FLC）是評定金屬板料局部成形能力重要工具，在分析沖壓成形的破裂問題時經常使用。6.6 成形極限圖及其應用 成形極限圖（FLD）或成形極限線（FLC）是評定金屬6.6 成形極限圖及其應用 沖壓成形時，金屬板料上縮頸或破裂區(qū)表面應變量稱為表面極限應變量。如圖,二維應變坐標系中，用不同應變路徑下表面極限應變量連成曲線或勾畫出條帶形區(qū)域稱為成形極限曲線(Forming Limit Curve，縮寫FLC)，極限應變量與極限曲線共同構成成形極限圖(Formin

38、g Limit Diagram，縮寫FLD) 。 1、FLD的涵義6.6 成形極限圖及其應用 沖壓成形時，金屬板料6.6 成形極限圖及其應用1、FLD的涵義6.6 成形極限圖及其應用1、FLD的涵義6.6 成形極限圖及其應用2、成形極限圖（FLD）試驗 將一側表面制有網格的試樣置于凹模與壓邊圈之間，壓緊拉深筋以外的材料，試樣中部在外力作用下產生變形（見圖），其表面上的網格圓發(fā)生變形，當某個局部產生縮頸或破裂時，停止試驗，測量縮頸區(qū)或破裂區(qū)附近的網格圓長軸和短軸尺寸，計算板料允許的局部表面極限主應變量（e1、e2）或（1、2）。 6.6 成形極限圖及其應用2、成形極限圖（FLD）試驗6.6 成形極限圖及其應用2、成形極限圖（FLD）試驗 6.6 成形極限圖及其應用2、成形極限圖（FLD）試驗6.6 成形極限圖及其應用2、成形極限圖（FLD）試驗 下述兩種方法可獲得不同應變路徑下表面極限主應變。a.改變試樣與凸模接觸面間潤滑條件 測定FLD右半部分（雙拉變形區(qū)，即e