冲压工艺及模设计;冲压加工基础;冲压工艺方案是在分析冲压件工艺性的基础上,确定冲压工序性质、工序数目、工序顺序、工序组合及其它辅助工序,即确定冲压件的工艺路线。正确的工艺路线对于冲压件质量、生产效率、模具设计制造和经济成本具有重大意义。;2.1冲压工序的分类;分离工序是将板料或毛坯沿一定的轮廓进行断裂分离加工,以获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压件(冲裁件)的工序,又称为冲裁工序。
分离工序种类:落料、冲孔、切断、切边、剖切、切舌、切口、
整修(精修)、精冲
等。
;成形工序是指在不破坏坯料的条件下使坯料产生塑性变形而获得一定形状、尺寸的冲压件的工序,也称为变形工序。
成形工序种类:弯曲、拉深、翻边、胀形、起伏成形、缩口、扩口、旋压、校形、卷边、挤压等。;2、按冲压工序的组合方式分;2.2金属冲压变形的基本概念;使金属产生变形的外力称为变形力。除去外力,金属中原子立即恢复到原来稳定平衡的位置,原子排列畸变消失和金属完全恢复原始形状和尺寸,则这样的变形称为弹性变形。
若作用于物体的外力卸载后,物体并不能完全恢复自己的原始形状和尺寸,这样的变形称为塑性变形(也称为残余变形)。
金属材料在外力作用下,既能产生弹性变形,又能从弹性变形发展到塑性变形,是一种具有弹塑性的工程材料。;2、多晶体塑性变形
1)晶体和多晶体
从金属学的观点来看,所有的固态金属都是晶体。工业上常用的金属中,最常见的晶格结构有面心立方结构、体心立方结构和密排六方结构。;晶体缺陷是指实际晶体结构中和理想的晶体点阵结构发生偏差的区域。根据晶体缺陷的几何形态特征,一般将之分成三大类:
a)点缺陷如空位、
间隙原子、溶质原子。
;b)线缺陷如位错。
c)面缺陷如晶界、相界、孪晶界、堆垛层错。;3、塑性变形的基本形式;2)孪生;3)晶间变形
多晶体在外力作用下除了每个晶粒会在自身的晶粒内部产生变形以外,晶粒与晶粒之间也会相对移动或转动而产生变形,这种晶粒之间的变形称为晶间变形。;2.2.2金属的塑性与变形抗力;变形抗力,是指在一定的变形条件(加载状况、变形温度及速度)下,引起物体塑性变形的单位变形力。
变形抗力反映了物体在外力作用下抵抗塑性变形的能力。塑性和变形抗力是两个不同的概念。;2.2.3影响金属塑性和变形抗力的主要因素;2.3金属塑性变形理论;1、一点的应力状态
在外力的作用下,材料内各质点间就会产生相互作用的力,称为内力。单位面积上内力的大小称为应力。材料内某一点的应力大小与分布称为该点的应力状态。;变形体内任何一点(单元体)的应力状态可以用主应力表示,称为主应力状态。σ1≥σ2≥σ3
如果三个主应力的大小相等,即σ1=σ2=σ3,则称为球应力状态,这种应力状态不能产生切应力,习惯上又将三向等压应力称为静水压力。
单元体上三个正应力的平均值称为平均应力,用σm表示,其大小取决于该点的应力状态,而于坐标轴的选取无关,即;主应力状态对金属塑性的影响顺序;;;(1)塑性变形时,物体只有形状和尺寸发生变化,而体积保持不变。
(2)不论应变状态如何,其中必有一个主应变的符号与其他两个主应变的符号相反,这个主应变的绝对值最大,称为最大主应变。
(3)当已知两个主应变数值时,便可算出第三个主应变。
(4)任何一种物体的塑性变形方式只有三种,与此相应的主应变的状态图也只有三种。
;2.3.2金属塑性变形的屈服准则;1、屈雷斯加准则;2、密席斯准则;2.3.3塑性变形时的应力与应变关系;全量理论的应力应变关系表达式是对压力加工中各种工艺参数进行计算的基础,除此之外,还可利用它们对某些冲压成形过程中毛坯的变形和应力的性质作出定性的分析和判断。例如:
1)在球应力状态时,有σ1=σ2=σ3=σm,利用全量理论公式分析可得ε1=ε2=ε3=0,这说明在球应力状态下,毛坯不产生塑性变形,仅有弹性变形存在。
2)在平面变形时,如设ε2=0,根据体积不变规律,则有ε1=-ε3,利用全量理论公式分析可得σ2-σm=0,即有σ2=σm,这说明在平面变形时,在主应力与平均应力相等的方向上不产生塑性变形,且这个方向上的主应力即为中间主应力,其值为σ2=(σ1+σ3)/2。宽板弯曲时,宽度方向的变形为零,即属于这种情况。;3)平板毛坯胀形时,在发生胀形的中心部位,其应力状态是两向等拉,厚度方向应力很小,可视为零,即有σ1=σ20,σ3=0,属平面应力状态。利用全量理论公式分析可以判断变形区的变形情况,这时,ε1=ε2=-ε3/2,在拉应力作用方向为伸长变形,而在厚度方向为压缩变形。由此可