第7章板料成形性能与成形极限.ppt

第7章板料成形性能与成形极限板料成形性能是指板料对各种成形工艺的适应能力。
板料成形性能主要包括成形性能、贴模性能和定形性能。其总体构成所谓综合成形性能，也叫做广义成形性能。其中成形性能（抗破裂性能）可视为狭义的冲压成形性能，它是目前生产中作为评定板料冲压成形性能的主要指标。贴模性能是指板料在冲压成形中取得模具形状的能力。制件出现折皱、翘曲、塌陷和鼓起等几何面缺陷均会使贴模性能降低。定形性能是指制件脱模后保持其在模内既得形状的能力，故亦称冻结性能。制件出现尺寸误差与形状误差使定形性降低，回弹是影响板料定形性的最主要因素。
具体来说，板料冲压成形性能又可分为弯曲成形性能、拉深成形性能、胀形成形性能、扩孔成形性能和复合成形性能等。板料发生失稳之前可以达到的最大变形程度叫做成形极限。板料在冲压过程中可能出现两种失稳现象，一种是拉伸失稳，表现为板料在拉应力作用下局部产生缩颈和破裂；另一种是压缩失稳，表现为板料在压应力作用下起皱。弯曲、拉深、胀形和翻边各节中提到的工艺参数，最小相对弯曲半径rmin∕t、极限拉深系数mmin、最大胀形深度hmax和极限翻边系数Kfmin等反映板料拉伸失稳前总体尺寸可以达到的最大变形程度，称为总体成形极限；而在本章介绍的成形极限图，则是反映板料失稳前局部尺寸可达到的最大变形程度，称为局部成形极限。一般而言，板料的成形性能越好，成形极限也就越高。7.1板料成形性能的试验方法与指标(1)间接（力学性能）试验间接反映板料成形性能的试验。主要有:拉伸试验、剪切试验、扭转试验、硬度试验、金相试验等，也称基本性能试验。1）材料的力学性能及其主要参数通过拉伸试验，可得到如下与板料成形性能有关的力学性能指标：屈服点σs、抗拉强度σb、屈强比σs/σb、加工硬化指数n、伸长率δ、塑性应变比γ等，其中：γ=εb/εt=ln（b0/b）/ln（t0/t）2）材料力学性能与板料成形性能的关系a.屈强比σs/σb越小，板料拉深性能越好。b.塑性应变比γ值越大，板料拉深性能好。c.伸长率δ越大，板料的弯曲与内孔翻边性能越好。d.加工硬化指数n值越大，胀形性能越好。3）用间接试验反映材料成形性能存在的缺陷间接（力学性能）试验方法简单成熟，标准化程度高。但是，由于试验是在单向应力状态下进行的，故其不能反映应力状态对板料成形性能的影响，也不能定量反映板料对不同成形工序的成形性能。（2）直接（模拟）试验针对特定工艺的试验。有：胀形（杯突）试验、拉深与拉深载荷试验、扩孔试验、弯曲试验、锥杯试验、凸耳试验等。1)拉深与拉深载荷试验a.拉深试验如图7-1,将圆片试样压置于凹模与压边圈之间，通过凸模对其进行拉深成形。需要采用不同直径的试样，并按照逐级增大直径的操作程序进行拉深试验，以测定拉深杯体底部圆角附近的壁部不产生破裂时允许使用的最大试样直径(D0)max，试验结束后用(D0)max计算极限拉深比LDR。图7-1拉深试验方法b.拉深载荷试验对圆片状试样进行拉深时，试样直径D0与最大拉深力Fpmax,以及与拉破试样的极限拉深力Fpf之间均具有近似线性关系，利用这种关系，对多种不同直径的试样进行试验测定Fpmax和Fpf以后，可以求出杯体底部圆角附近壁部不产生破裂时允许使用的最大试样直径和相应的载荷极限拉深比。图7—2拉深载荷试验图2）扩孔试验如图7-3,试验时，将中心带有预制圆孔试样置于凹模与压边圈之间压紧，通过凸模将其下部试样压入凹模，使预制圆孔直径不断扩大，直至孔缘局部发生开裂停止凸模运动。测量试样孔径的最大值和最小值，用它们计算扩孔率λ作为金属板料的扩孔性能指标。图7-3扩孔试验3）弯曲试验如图7-4,采用一系列具有不同底部弧面半径的凸模，将试样按照规定的弯曲角成形后，采用肉眼使用5倍放大镜观察，检查其变形区外侧表面，观察到裂纹或显著凹陷后，在实际弯曲半径上增加0.1mm安全裕度作为试样的最小弯曲半径，以该表面不产生裂纹或显著凹陷时的最小相对弯曲半径rmin/t作为金属薄板的弯曲性能指标。图7-4弯曲试验4)锥杯试验如图7-5,圆片试样放在锥形凹模孔内，通过钢球对试样进行复合成形，即锥杯成形，发生破裂时停机,测量锥杯口部最大外径Dmax和最小外径Dmin，用它们计算锥杯值CCV作为金属薄板的“拉深+胀形”复合成形性能指标。图7-5锥杯试验5)用模拟试验反映材料成形性能存在的缺陷直接或模拟试验能反映板料对某特定工艺的成形性能。但是,它不具有一般性。此外,它只能反映材料宏观平均性能,不能反映材料的局部性能。(3)板料成形极限图及其应用成形极限图（FLD）或成形极限线（FLC）是评定金属板料局部成形能力重要工具，在分析冲压成形的破裂问题时经常使用。1)FLD的涵义冲压成形时，金属板料上缩颈或破裂区表面应变量称为表面极限应变量。如图7-6,二维应变坐