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1、第第1 1章章 冲压变形的理论基础冲压变形的理论基础 金属塑性变形概述金属塑性变形概述1.1影响塑性变形抗力的主要因素影响塑性变形抗力的主要因素1.2金属塑性变形的基本规律金属塑性变形的基本规律1.3冷冲压材料及其冲压成形性能冷冲压材料及其冲压成形性能1.41.1 1.1 金属塑性变形概述金属塑性变形概述材料的变形可以分为弹性变形和塑性材料的变形可以分为弹性变形和塑性变形。当变形力去除后，能恢复原状的变变形。当变形力去除后，能恢复原状的变形称为弹性变形，不能恢复原状的变形称形称为弹性变形，不能恢复原状的变形称为塑性变形。为塑性变形。金属材料是一种兼具弹性、塑性的材金属材料是一种兼具弹性、塑性的
2、材料，在变形力的作用下，既能产生弹性变料，在变形力的作用下，既能产生弹性变形，又能从弹性变形发展到塑性变形。当形，又能从弹性变形发展到塑性变形。当塑性变形发展到一定程度时，材料就会发塑性变形发展到一定程度时，材料就会发生破坏。生破坏。金属材料在外力作用下产生永久变形金属材料在外力作用下产生永久变形而不被破坏的能力称为塑性。而不被破坏的能力称为塑性。1.2 1.2 影响塑性和变形抗力的影响塑性和变形抗力的主要因素主要因素影响金属塑性的因素包括两方面：影响金属塑性的因素包括两方面：金属本身的晶格类型、化学成分和金属本身的晶格类型、化学成分和金相组织等。金相组织等。变形时的外部条件，如变形温度、变形
3、时的外部条件，如变形温度、变形速度以及变形方式等。变形速度以及变形方式等。塑性变形时的应力、应变状态塑性变形时的应力、应变状态冲压成形时，外力通过模具作用于板冲压成形时，外力通过模具作用于板料毛坯，使之产生塑性变形，同时在毛坯料毛坯，使之产生塑性变形，同时在毛坯内部引起反抗变形的内力。内部引起反抗变形的内力。1 1点的应力状态点的应力状态一点的应力状态是通过在该点沿某种一点的应力状态是通过在该点沿某种坐标系所取的单元体上各个互相垂直表面坐标系所取的单元体上各个互相垂直表面上的应力来表示的，一般情况下每个面上上的应力来表示的，一般情况下每个面上都会有应力，如图都会有应力，如图1.1（a）所示。）
4、所示。这些应力又可沿坐标方向分解为九个这些应力又可沿坐标方向分解为九个应力分量，其中包括三个正应力和六个剪应力分量，其中包括三个正应力和六个剪应力，如图应力，如图1.11.1（b b）所示。因为互相垂直）所示。因为互相垂直平面上剪应力互等：平面上剪应力互等：xyxy=yxyx，yzyz=zyzy，zxzx=xzxz，所以，只要知道三个，所以，只要知道三个正应力和三个剪应力，该点的应力状态就正应力和三个剪应力，该点的应力状态就可确定。可确定。图图1.1 1.1 点的应力状态点的应力状态图图1.11.1（b b）中的坐标系）中的坐标系XYZXYZ是任意选定是任意选定的。对于不同的坐标系，该点的应力
5、状态的。对于不同的坐标系，该点的应力状态并没有改变，但是单元体上用来表示该点并没有改变，但是单元体上用来表示该点应力状态的九个应力分量就会与原来的数应力状态的九个应力分量就会与原来的数值不同。值不同。对任何一种应力状态来说，总存在这对任何一种应力状态来说，总存在这样一种坐标系，使得单元体各表面上只出样一种坐标系，使得单元体各表面上只出现正应力，而没有剪应力，如图现正应力，而没有剪应力，如图1.11.1（c c）所示。这就大大简化了对点的应力状态的所示。这就大大简化了对点的应力状态的描述。描述。这时，这时，1 1、2 2、3 3三个坐标轴就称为主轴；三个坐标轴就称为主轴；三个坐标轴的方向就叫做主
6、方向；三个正三个坐标轴的方向就叫做主方向；三个正应力就叫做主应力，一般按其代数值大小应力就叫做主应力，一般按其代数值大小依次用依次用 1 1、2 2和和 3 3表示，即表示，即 11 22 3 3。值可正可负，正值表示拉应力，负值表示值可正可负，正值表示拉应力，负值表示压应力。三个主应力的作用面称为主平面。压应力。三个主应力的作用面称为主平面。一般情况下，单元体的三个主方向都一般情况下，单元体的三个主方向都有应力，这种应力状态称为三向应力状态有应力，这种应力状态称为三向应力状态或空间应力状态。但在板料成形中，厚度或空间应力状态。但在板料成形中，厚度方向的应力方向的应力 t t与其他两个方向的应
7、力比较，与其他两个方向的应力比较，往往可以忽略不计，即将厚向应力看作零。往往可以忽略不计，即将厚向应力看作零。这种应力状态可视为两向应力状态或这种应力状态可视为两向应力状态或平面应力状态。平面应力问题的分析计算平面应力状态。平面应力问题的分析计算比三向应力问题简单，这为研究冲压成形比三向应力问题简单，这为研究冲压成形提供了方便。提供了方便。如果三个主应力中有两个为零，只在如果三个主应力中有两个为零，只在一个方向有应力，这就称为单向应力状态。一个方向有应力，这就称为单向应力状态。如果三个主应力大小都相等，即如果三个主应力大小都相等，即 1 1=2 2=3 3，则称为球应力状态。这种应力状，则称为
8、球应力状态。这种应力状态不可能产生剪应力，故所有方向都是主态不可能产生剪应力，故所有方向都是主方向，而且所有方向的主应力都相同。深方向，而且所有方向的主应力都相同。深水中微小物体承受的就是这样一种应力状水中微小物体承受的就是这样一种应力状态（三向等压），通常将三向等压应力称态（三向等压），通常将三向等压应力称为静水压力。为静水压力。单元体上三个正应力的平均值称为平单元体上三个正应力的平均值称为平均应力，用均应力，用 m m表示。平均应力的大小取决表示。平均应力的大小取决于该点的应力状态，而与坐标系的选取无于该点的应力状态，而与坐标系的选取无关，即关，即 （1.11.1）任何一种应力状态都可以看
9、成是由两任何一种应力状态都可以看成是由两种应力状态叠加而成，如图种应力状态叠加而成，如图1.2所示。其中所示。其中一种是大小等于平均应力一种是大小等于平均应力 m的球应力状态，的球应力状态，另一种为偏应力状态。因球应力状态为三另一种为偏应力状态。因球应力状态为三向等应力状态，不产生剪应力，故不能改向等应力状态，不产生剪应力，故不能改变物体的形状，只能改变物体的体积。变物体的形状，只能改变物体的体积。偏应力状态的主轴方向和它所产生的偏应力状态的主轴方向和它所产生的剪应力与原应力状态完全相同，故偏应力剪应力与原应力状态完全相同，故偏应力状态使物体发生的形状改变也与原应力状状态使物体发生的形状改变也
10、与原应力状态相同；但因偏应力状态的平均应力为零，态相同；但因偏应力状态的平均应力为零，所以它不会引起物体体积的变化。所以它不会引起物体体积的变化。（应力张量）分解为（应力球张量）（应力张量）分解为（应力球张量）+（应力偏张量）（应力偏张量）图图1.2 1.2 应力张量的分解应力张量的分解除主平面不存在剪应力外，单元体其除主平面不存在剪应力外，单元体其他方向的截面上都有剪应力，而且在与主他方向的截面上都有剪应力，而且在与主平面成平面成45的截面上剪应力达到极大值，称的截面上剪应力达到极大值，称为主剪应力。主剪应力的作用面称为主剪为主剪应力。主剪应力的作用面称为主剪应力面。应力面。主剪应力及其作用
11、面共有三组，如图主剪应力及其作用面共有三组，如图1.31.3所示，其主剪应力值分别为：所示，其主剪应力值分别为：（1.21.2）图图1.3 1.3 主剪应力面及主剪应力方向（用阴影线表示）主剪应力面及主剪应力方向（用阴影线表示）其中绝对值最大的主剪应力称为该点其中绝对值最大的主剪应力称为该点的最大剪应力，用的最大剪应力，用max表示。若规定表示。若规定 1 2 3，则，则 （1.3）最大剪应力对材料的塑性变形有重要最大剪应力对材料的塑性变形有重要意义。意义。这里还有一个重要概念，就是等效应这里还有一个重要概念，就是等效应力（或称为应力强度）力（或称为应力强度）i：（1.4）在单向应力状态下，在
12、单向应力状态下，10，而，而 2=3=0，代入上式可得：，代入上式可得：i=|1|，即单，即单向应力状态的等效应力就等于该单向应力向应力状态的等效应力就等于该单向应力值。值。所谓等效，就是从能量角度将复杂的所谓等效，就是从能量角度将复杂的应力状态应力状态“等效等效”于一个与于一个与 i相同的单向相同的单向应力状态。等效应力是衡量该应力状态受应力状态。等效应力是衡量该应力状态受载程度的一个指标。对物体中的某一点来载程度的一个指标。对物体中的某一点来说，如果在某瞬间说，如果在某瞬间 i增大，也就是说等效增大，也就是说等效应力增量应力增量d i0，那么这一瞬间是在加载。，那么这一瞬间是在加载。反之，
13、如果反之，如果 i减小，即减小，即d i0，则该点，则该点处于卸载状态。如果在加载过程中所有应处于卸载状态。如果在加载过程中所有应力分量均按同一比例增加，这种情况叫做力分量均按同一比例增加，这种情况叫做比例加载或简单加载。简单加载时，三个比例加载或简单加载。简单加载时，三个应力主轴的方向不会改变。应力主轴的方向不会改变。2 2点的应变状态点的应变状态变形体内存在应力必定伴随应变，点变形体内存在应力必定伴随应变，点的应变状态是通过单元体的变形来表示的。的应变状态是通过单元体的变形来表示的。当采用主轴坐标系时，单元体就只有三个当采用主轴坐标系时，单元体就只有三个主应变分量主应变分量 1、2和和 3
14、，而没有剪应变分，而没有剪应变分量。如图量。如图1.4所示。所示。图图1.4 1.4 主应变图主应变图 应力状态对塑性变形的影响应力状态对塑性变形的影响由实践可知，同一种材料在不同应力由实践可知，同一种材料在不同应力状态下反映出不同的塑性，例如单向压缩状态下反映出不同的塑性，例如单向压缩获得的塑性变形比单向拉伸大得多；实心获得的塑性变形比单向拉伸大得多；实心件正挤压比拉丝（拉拔）能发挥更大的塑件正挤压比拉丝（拉拔）能发挥更大的塑性。性。大理石是脆性材料，在单向压缩时缩大理石是脆性材料，在单向压缩时缩短率不到短率不到1%1%就会破坏，但在就会破坏，但在7 6507 650个大气压个大气压力（一个
15、大气压为力（一个大气压为98.066kPa98.066kPa）的静水压力）的静水压力下压缩时，缩短率可达下压缩时，缩短率可达9%9%左右才破坏。左右才破坏。上述结果表明，强化三向压应力状态，上述结果表明，强化三向压应力状态，能充分发挥材料的塑性，这实质上是应力能充分发挥材料的塑性，这实质上是应力状态中的静水压力分量在起作用。应力状状态中的静水压力分量在起作用。应力状态中的压应力个数愈多、压应力愈大，则态中的压应力个数愈多、压应力愈大，则其静水压力愈大，因而塑性愈好；反之，其静水压力愈大，因而塑性愈好；反之，静水压力愈小，则塑性就愈差。静水压力愈小，则塑性就愈差。1.3 1.3 金属塑性变形的基
16、本规律金属塑性变形的基本规律1.3.1 1.3.1 金属材料硬化规律（真金属材料硬化规律（真实应力实应力应变曲线）应变曲线）1.3.1.1 1.3.1.1 弹塑性变形共存规律弹塑性变形共存规律材料在塑性变形的同时也会有弹性变材料在塑性变形的同时也会有弹性变形存在。用最简单的拉伸试验就可以说明形存在。用最简单的拉伸试验就可以说明这种弹塑性变形的共存现象。这种弹塑性变形的共存现象。低碳钢试样在单向拉伸时的拉伸试验低碳钢试样在单向拉伸时的拉伸试验曲线图（或条件应力曲线图（或条件应力-应变曲线）如图应变曲线）如图1.51.5所示。所示。图图1.5 1.5 拉伸试验曲线图（条件应力拉伸试验曲线图（条件应
17、力-应变曲线）应变曲线）图中，图中，OA为弹性变形阶段，为弹性变形阶段，A点为屈点为屈服点，服点，s为屈服强度，为屈服强度，ABG为均匀塑性变为均匀塑性变形阶段，形阶段，G点处载荷最大，点处载荷最大，G点的点的 b为抗拉为抗拉强度。同时强度。同时G点也是失稳点，从点也是失稳点，从G点开始，点开始，材料出现缩颈。材料出现缩颈。GK为不均匀变形阶段，为不均匀变形阶段，K点为断裂点。点为断裂点。由拉伸图可知，在弹性变形阶段由拉伸图可知，在弹性变形阶段OAOA，外力与变形成正比关系，如果在这一阶段外力与变形成正比关系，如果在这一阶段卸载，则外力与变形将按原路退回原点，卸载，则外力与变形将按原路退回原点
18、，不产生任何永久变形。不产生任何永久变形。若到达若到达A A点以后仍继续拉伸，则材料进点以后仍继续拉伸，则材料进入均匀塑性变形阶段。入均匀塑性变形阶段。如果在这一阶段的如果在这一阶段的B B点卸载，那么外力点卸载，那么外力与变形并不按原路与变形并不按原路OABOAB退回到原点，而是沿退回到原点，而是沿与与OAOA平行的直线平行的直线BCBC退回到退回到C C点，这时试样的点，这时试样的绝对伸长量由加载到绝对伸长量由加载到B B点时的点时的lblb减小到卸减小到卸载结束时的载结束时的lclc，lblb与与lclc之差即为弹之差即为弹性变形量，而性变形量，而lclc为加载到为加载到B B点时的塑性
19、变点时的塑性变形量。形量。由此可见，在材料进入塑性变形阶段由此可见，在材料进入塑性变形阶段后，同时存在着弹性变形和塑性变形，这后，同时存在着弹性变形和塑性变形，这就是弹塑性变形共存规律。很显然，在外就是弹塑性变形共存规律。很显然，在外力去除后，弹性变形得以恢复，塑性变形力去除后，弹性变形得以恢复，塑性变形得以保留。得以保留。冲压时，由于弹性变形的存在，使得冲压时，由于弹性变形的存在，使得分离或成形后的冲压件的形状和尺寸与模分离或成形后的冲压件的形状和尺寸与模具的形状和尺寸不尽相同，这种现象称为具的形状和尺寸不尽相同，这种现象称为回弹，是影响冲压件精度的重要原因之一。回弹，是影响冲压件精度的重要
20、原因之一。1.3.1.2 1.3.1.2 真实应力、真实应变概念真实应力、真实应变概念 1 1真实应力真实应力应力是指单位面积上的内力。单向拉应力是指单位面积上的内力。单向拉伸试验过程中，试件横截面上的拉应力有伸试验过程中，试件横截面上的拉应力有两种计算方法：两种计算方法：（1 1）不考虑横截面积的变化（）不考虑横截面积的变化（F F00试试样初始截面积）样初始截面积）（1.51.5）求得的求得的 0 0称为条件应力。其条件就是称为条件应力。其条件就是只有当变形不大时才能用这种方法近似计只有当变形不大时才能用这种方法近似计算。算。（2）考虑横截面积的变化）考虑横截面积的变化 材料拉伸试验属于大
21、变形，拉伸过程材料拉伸试验属于大变形，拉伸过程中，试件横截面会明显缩小，如仍按中，试件横截面会明显缩小，如仍按F0计计算就会出现明显的误差，必须按每瞬间的算就会出现明显的误差，必须按每瞬间的实际横截面积实际横截面积F来计算应力来计算应力 ，这样求得的这样求得的 称为真实应力。称为真实应力。材料刚开始屈服时的应力称为初始屈材料刚开始屈服时的应力称为初始屈服应力。随着塑性变形量的增多，材料会服应力。随着塑性变形量的增多，材料会逐渐发生硬化，屈服应力会逐渐增高。习逐渐发生硬化，屈服应力会逐渐增高。习惯上常将用真实应力表示的每一瞬间的实惯上常将用真实应力表示的每一瞬间的实际屈服应力直接称为该瞬间的际屈
22、服应力直接称为该瞬间的“真实应力真实应力”，它反映了材料的塑性变形抗力。，它反映了材料的塑性变形抗力。2 2真实应变真实应变 在拉伸试验时，试样的轴向应变常以在拉伸试验时，试样的轴向应变常以试样的相对伸长（或条件应变）试样的相对伸长（或条件应变）表示：表示：（1.6）式中，式中，l0试样原始标距长度；试样原始标距长度；l1拉伸后标距的长度。拉伸后标距的长度。由于由于不能真实地反映试样大变形过程不能真实地反映试样大变形过程中的瞬时变形及变形的积累过程，于是又中的瞬时变形及变形的积累过程，于是又引入真实应变的概念。引入真实应变的概念。拉伸过程中，某瞬时的真实应变（即拉伸过程中，某瞬时的真实应变（即
23、应变增量）为应变增量）为 （1.7）式中，式中，l试样的瞬时长度；试样的瞬时长度；dl瞬时的长度改变量。瞬时的长度改变量。当试样从当试样从l0拉伸至拉伸至l1时，总的真实应变为时，总的真实应变为 （1.8）真实应变在正确反映瞬态变形的基础真实应变在正确反映瞬态变形的基础上，真实地反映了塑性变形的积累过程，上，真实地反映了塑性变形的积累过程，因而得到广泛的应用。由于它具有对数形因而得到广泛的应用。由于它具有对数形式，因此亦称为对数应变。在均匀拉伸阶式，因此亦称为对数应变。在均匀拉伸阶段，真实应变和相对伸长存在以下关系：段，真实应变和相对伸长存在以下关系：（1.9）在变形较小时，可用在变形较小时，
24、可用近似表示应变值，但近似表示应变值，但变形较大时，则必须采用真实应变变形较大时，则必须采用真实应变。1.3.2 1.3.2 屈服条件屈服条件当物体中某点处于单向应力状态时，当物体中某点处于单向应力状态时，只要该向应力达到材料的屈服应力值，该只要该向应力达到材料的屈服应力值，该点就开始屈服，由弹性状态进入塑性状态。点就开始屈服，由弹性状态进入塑性状态。但对于复杂应力状态，就不能仅仅根但对于复杂应力状态，就不能仅仅根据某个应力分量来判断一点是否已经屈服，据某个应力分量来判断一点是否已经屈服，而要同时考虑其他应力分量的作用。只有而要同时考虑其他应力分量的作用。只有当各个应力分量之间符合一定的关系时
25、，当各个应力分量之间符合一定的关系时，该点才开始屈服。这种关系就称为屈服准该点才开始屈服。这种关系就称为屈服准则，或称屈服条件或塑性条件。则，或称屈服条件或塑性条件。法国工程师屈雷斯加（法国工程师屈雷斯加（H.Tresca）通）通过对金属挤压的研究，于过对金属挤压的研究，于1864年提出：当年提出：当材料（质点）中的最大切应力达到材料屈材料（质点）中的最大切应力达到材料屈服强度的一半时，材料就开始屈服。服强度的一半时，材料就开始屈服。设设 1 2 3，则按上述观点可得屈雷，则按上述观点可得屈雷斯加屈服准则的数学表达式为：斯加屈服准则的数学表达式为：或或 （1.11）屈雷斯加准则形式简单，概念明
26、确，屈雷斯加准则形式简单，概念明确，如果事先知道主应力的次序，使用该准则如果事先知道主应力的次序，使用该准则是十分方便的。然而该准则忽略了中间主是十分方便的。然而该准则忽略了中间主应力应力 2，而中间主应力，而中间主应力 2对于材料的屈服对于材料的屈服实际上也是有影响的。实际上也是有影响的。德国力学家密席斯（德国力学家密席斯（Von Mises）于）于1913年提出另一屈服准则，该准则指出：年提出另一屈服准则，该准则指出：当材料（质点）中的等效应力当材料（质点）中的等效应力 i达到材料达到材料的屈服强度的屈服强度 s时，材料就开始屈服。时，材料就开始屈服。按此观点写出密席斯屈服准则的数学按此观
27、点写出密席斯屈服准则的数学表达式如下：表达式如下：或或 （1.12）试验表明，对于绝大多数金属材料，试验表明，对于绝大多数金属材料，密席斯准则较之屈雷斯加准则更接近于实密席斯准则较之屈雷斯加准则更接近于实验数据。验数据。这两个屈服准则实际上相当接近，对这两个屈服准则实际上相当接近，对有两个主应力相等的应力状态来说，两个有两个主应力相等的应力状态来说，两个准则完全一致。准则完全一致。为了使用上的方便，密席斯准则可以为了使用上的方便，密席斯准则可以改写成类似于屈雷斯加准则的形式：改写成类似于屈雷斯加准则的形式：（1.13）1.3.3 1.3.3 塑性变形时的体积不变规律塑性变形时的体积不变规律在外
28、力作用下，金属材料的变形包括在外力作用下，金属材料的变形包括体积变化和形状变化。体积变化和形状变化。球应力状态引起体积变化，偏应力状球应力状态引起体积变化，偏应力状态引起形状变化，形状变化中包括弹性变态引起形状变化，形状变化中包括弹性变形和塑性变形，但体积变化中则只有弹性形和塑性变形，但体积变化中则只有弹性变形，因为塑性变形所引起的体积变化很变形，因为塑性变形所引起的体积变化很小，可以忽略不计。因此，一般认为塑性小，可以忽略不计。因此，一般认为塑性变形时体积不变。变形时体积不变。1.3.5 1.3.5 冲冲压压成成形形中中的的变变形形趋向性及其控制趋向性及其控制1.3.5.1 1.3.5.1
29、变形区和非变形区的概变形区和非变形区的概念念冲压成形时，毛坯内各处的应力应变冲压成形时，毛坯内各处的应力应变状态都不相同。状态都不相同。从变形过程中的某瞬间来看，在应力从变形过程中的某瞬间来看，在应力状态满足屈服准则的区域内将产生塑性变状态满足屈服准则的区域内将产生塑性变形，此区称为塑性变形区，没有满足屈服形，此区称为塑性变形区，没有满足屈服准则的区域不会产生塑性变形，称为非变准则的区域不会产生塑性变形，称为非变形区。形区。非变形区进一步又可分为已变形区、非变形区进一步又可分为已变形区、待变形区和不变形区。图待变形区和不变形区。图1.91.9所举各例中，所举各例中，A A为变形区，为变形区，B
30、 B、C C为非变形区，其中为非变形区，其中B B为已为已变形区，变形区，C C为不变形区或待变形区。为不变形区或待变形区。如图如图1.91.9（c c）所示，）所示，C C的上部为待变形的上部为待变形区，区，C C的下部为不变形区。模具作用在毛坯的下部为不变形区。模具作用在毛坯上的变形力，可以直接作用在变形区，也上的变形力，可以直接作用在变形区，也可通过非变形区再传到变形区。可通过非变形区再传到变形区。在同一个变形力作用下，变形区已屈在同一个变形力作用下，变形区已屈服，开始塑性变形，非变形区则没有屈服服，开始塑性变形，非变形区则没有屈服变形，因此，变形区通常被称为弱区，非变形，因此，变形区通
31、常被称为弱区，非变形区称为强区。因为弱区所需塑性变形变形区称为强区。因为弱区所需塑性变形力最小，所以该区可以先行屈服变形。力最小，所以该区可以先行屈服变形。图图1.9 1.9 冲压成形时毛坯各区划分举例冲压成形时毛坯各区划分举例1.3.5.2 1.3.5.2 变形的趋向性变形的趋向性所谓变形的趋向性，就是指毛坯的弱所谓变形的趋向性，就是指毛坯的弱区在什么部位，将会按哪种变形方式变形。区在什么部位，将会按哪种变形方式变形。例如图例如图1.101.10所示毛坯在同一个模具中加工，所示毛坯在同一个模具中加工，当改变其外径当改变其外径D D0 0、内孔、内孔d d0 0及凸模直径及凸模直径d d凸的凸
32、的相互比例时，就可能出现多种互不相同的相互比例时，就可能出现多种互不相同的变形方式，即具有不同的变形趋向性。变形方式，即具有不同的变形趋向性。图图1.10 1.10 环形毛坯的变形趋向环形毛坯的变形趋向 拉深（图拉深（图1.101.10（b b）：当）：当D D0/0/d d凸凸和和d d0/0/d d凸都较小时，外环（凸缘）宽度不凸都较小时，外环（凸缘）宽度不大，成为弱区，于是出现拉深变形。大，成为弱区，于是出现拉深变形。翻边（图翻边（图1.101.10（c c）：当）：当D D0/0/d d凸凸和和d d0/0/d d凸都较大时，外环（凸缘）宽度较凸都较大时，外环（凸缘）宽度较大，成为强区
33、，而内环（底孔周围）宽度大，成为强区，而内环（底孔周围）宽度较小，成为弱区，于是出现翻边变形。较小，成为弱区，于是出现翻边变形。胀形（图胀形（图1.101.10（d d）：当）：当D D0/0/d d凸凸较大而较大而d d0/0/d d凸很小，甚至等于零（没有底凸很小，甚至等于零（没有底孔）时，外环拉深和底孔翻边的变形阻力孔）时，外环拉深和底孔翻边的变形阻力都较大，而凸、凹模圆角附近的变形阻力都较大，而凸、凹模圆角附近的变形阻力较小，于是出现胀形变形。较小，于是出现胀形变形。1.3.5.3 1.3.5.3 变形趋向性的控制变形趋向性的控制也可以从流动的角度来分析问题，塑也可以从流动的角度来分析
34、问题，塑性变形是通过材料的流动实现的。通过对性变形是通过材料的流动实现的。通过对材料流动趋向性的控制，其实就是对变形材料流动趋向性的控制，其实就是对变形趋向性的控制，一切导流措施均有利于强趋向性的控制，一切导流措施均有利于强区向弱区转化。反之，一切阻流措施，均区向弱区转化。反之，一切阻流措施，均有利于弱区转化为强区。有利于弱区转化为强区。在冲压生产中，为了使毛坯能在冲压生产中，为了使毛坯能“按需按需变形变形”（即按制件所需的变形部位及变形（即按制件所需的变形部位及变形方式来变形，不需变形的部位不得变形），方式来变形，不需变形的部位不得变形），经常采取下述工艺措施来实现对变形趋向经常采取下述工艺
35、措施来实现对变形趋向性的控制。性的控制。1 1改变毛坯形状与尺寸改变毛坯形状与尺寸如图如图1.101.10所示带底孔的圆形板坯，当所示带底孔的圆形板坯，当D D0/0/d d凸凸1.51.52 2，d d0/0/d d凸凸0.152.52.5，d d0/0/d d凸凸0.20.20.30.3时为时为翻边变形，当翻边变形，当D D0/0/d d凸凸2.52.5，d d0/0/d d凸凸0.150.15时时为胀形变形。为胀形变形。在盒形件首次拉深时，毛坯形状和尺在盒形件首次拉深时，毛坯形状和尺寸更是保证拉深合格制件的关键。寸更是保证拉深合格制件的关键。2 2改变模具工作部分的几何形状改变模具工作部
36、分的几何形状与尺寸与尺寸增大凸、凹模圆角半径，可以减少材增大凸、凹模圆角半径，可以减少材料流动的阻力，因此，增大拉深凹模圆角料流动的阻力，因此，增大拉深凹模圆角半径有利于拉深变形，增大翻孔凸模圆角半径有利于拉深变形，增大翻孔凸模圆角半径有利于翻孔变形。半径有利于翻孔变形。盒形件拉深时，为了防止角部材料的盒形件拉深时，为了防止角部材料的堆聚和拉裂，必需改善角部材料的流动条堆聚和拉裂，必需改善角部材料的流动条件，为此，除增大凸、凹模角部圆角半径件，为此，除增大凸、凹模角部圆角半径外，还要增大凸、凹模角部间隙。外，还要增大凸、凹模角部间隙。3 3改变毛坯和模具间的摩擦阻力改变毛坯和模具间的摩擦阻力加
37、大压边力，增设拉深筋，不用润滑加大压边力，增设拉深筋，不用润滑剂，均可增大摩擦力，有利于阻流。反之，剂，均可增大摩擦力，有利于阻流。反之，降低模具表面粗糙度，采用压边限位装置，降低模具表面粗糙度，采用压边限位装置，采用润滑剂则可减小摩擦力，有利于导流。采用润滑剂则可减小摩擦力，有利于导流。4 4改变毛坯局部区域的温度改变毛坯局部区域的温度主要指局部加热或局部冷却的方法。主要指局部加热或局部冷却的方法。例如，在拉深和缩口时，采用局部加热变例如，在拉深和缩口时，采用局部加热变形区的方法，使变形区材料软化，从而有形区的方法，使变形区材料软化，从而有利于变形的进行。又如在不锈钢工件拉深利于变形的进行。
38、又如在不锈钢工件拉深时，采用局部深冷传力区的方法，来增大时，采用局部深冷传力区的方法，来增大该处材料的承载能力，防止大变形下拉裂。该处材料的承载能力，防止大变形下拉裂。1.4 1.4 冷冲压材料及其冲压冷冲压材料及其冲压成形性能成形性能1.4.1 1.4.1 冷冲压件常用材料冷冲压件常用材料1.4.1.1 1.4.1.1 对冲压件材料的基本要求对冲压件材料的基本要求在选定冲压件的材料时，不仅要考虑在选定冲压件的材料时，不仅要考虑使用性能，还应满足冲压加工和后续工艺使用性能，还应满足冲压加工和后续工艺性能要求。冲压加工对材料的基本要求如性能要求。冲压加工对材料的基本要求如下。下。1 1冲压工艺性
39、能冲压工艺性能对于成形工序，材料应具有良好的冲对于成形工序，材料应具有良好的冲压成形性能，即应有良好的抗破裂性、良压成形性能，即应有良好的抗破裂性、良好的贴模性和定形性。好的贴模性和定形性。对于分离工序，则要求材料具有一定对于分离工序，则要求材料具有一定的塑性。的塑性。2 2材料表面质量材料表面质量材料表面应光洁、平整，无缺陷损伤。材料表面应光洁、平整，无缺陷损伤。表面质量好的材料，冲压时不易破裂，不表面质量好的材料，冲压时不易破裂，不易擦伤模具，制件的表面质量也好。易擦伤模具，制件的表面质量也好。3 3材料厚度公差材料厚度公差材料的厚度公差应符合国家标准。因材料的厚度公差应符合国家标准。因为
40、一定的模具间隙仅适用于一定厚度范围为一定的模具间隙仅适用于一定厚度范围的材料，若材料厚度公差太大，不仅直接的材料，若材料厚度公差太大，不仅直接影响制件的质量，还可能导致废品的出现。影响制件的质量，还可能导致废品的出现。在校正弯曲、整形等工序中还有可能因厚在校正弯曲、整形等工序中还有可能因厚度正偏差过大而引起模具或压力机的损坏。度正偏差过大而引起模具或压力机的损坏。1.4.1.3 1.4.1.3 材料的规格材料的规格冲压用材料大部分都是各种规格的板冲压用材料大部分都是各种规格的板料、带料、条料和块料。料、带料、条料和块料。板料的尺寸较大，用于大型零件的冲板料的尺寸较大，用于大型零件的冲压。主要规格有压。主要规格有500mm1 500mm、900mm1 800mm、1 000mm2 000mm等。等。条料是根据冲压件的需要，由板料剪条料是根据冲压件的需要，由板料剪裁而成，用于中、小型零件的冲压。裁而成，用于中、小型零件的冲压。带料（又称卷料）主要是薄料，有各带料（又称卷料）主要是薄料，有各种不同的宽度和长度，成卷状供应，适用种不同的宽度和长度，成卷状供应，适用于大批量生产的自动送料。于大批量生产的自动送料。块料一般用于单件小批生产。块料一般用于单件小批生产。