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冲压工艺及其基本原理简要介绍,首先,我们来探讨冲压工序的分类。按照工艺特性划分,可分为分离工序和塑性变形工序;而按照工序的组合程度,则分为单工序、复合工序以及连续工序。其中,分离工序指的是在模具刃口的推动下,坯料沿着既定轮廓线分离,从而得到冲件的加工技术。塑性变形工艺,即通过模具施加的压力,使坯料发生塑性变化,这一过程中坯料不会出现裂开,从而能够制成具有一定形状和尺寸的冲压件。金属在受到外力作用时,其形状与尺寸会发生改变,这种现象被称为变形。根据变形的性质,我们可以将其分为弹性变形和塑性变形两大类。弹性变形指的是金属在卸载后能够恢复原状的特性,具有可逆性;而塑性变形则是指金属在卸载后无法恢复原状,呈现出永久性的形状改变。
物体具备使自身发生持久性形变的能力,当遭受不可逆转的外力作用时,会打破原子间原本的平衡,导致原子排列出现扭曲,进而引发金属在形状和尺寸上的改变。这种形变的根本在于原子间距离的变动。在冲压工艺及其原理的探讨中,我们还需关注金属的塑性指标和变形抗力,即金属在受到外力作用时,能够保持稳定塑性变形且不损害其整体结构的能力。常见的塑性测试参数包括延伸率和断面收缩率,这些指标能够展示材料在变形过程中的性能;金属在发生塑性形变时所受的力被称为变形力,而金属对抗这种形变作用的力则称作变形抗力。展示金属塑性变形的难易性,阐述冲压工艺的基本概念和原理,其中,金属的塑性指标和变形抗力受化学成分和组织结构两大主要因素的影响;此外,变形温度也是影响塑性和变形抗力的关键因素;同样,变形速度也对塑性和变形抗力产生显著影响。
变形抗力对模具加工的影响显著;毛坯在加工过程中产生的形变,主要是由模具对其施加的外力引发的内部应力,或者是内部应力直接作用的结果。所谓应力,是指作用在毛坯单位面积上的力。形变的具体表现即为形变量,通常用应变来描述。进一步思考:变形抗力与材料的塑性性能如何影响冲压工艺?冲压工艺与原理概述,三、金属的塑性指标及其变形抗力,变形抗力是指金属内部所有内应力综合作用后的外在表现。变形抗力与变形功之间存在关联,而塑性则取决于变形量的大小。变形量与工件的具体形状密切相关。此外,应力-应变关系以及屈服准则共同定义了材料进入塑性状态的力学条件。一旦材料中的某一点应力达到屈服准则,该点便会进入塑性状态。变形过程倾向于朝向降低流动阻力的方向进行;在塑性变形阶段,形状会发生变化,但体积保持不变;在冲压工艺及其基本原理中,我们探讨金属的塑性性能及其变形的抵抗力;屈雷斯加(H.Tresca)屈服准则则是评估任意应力状态下的金属屈服行为的重要指标。
在特定条件下,一旦材料的最大剪切应力超过某一关键阈值,材料便会进入屈服阶段。在分析过程中,我们仅关注最大剪切应力的影响,而忽略了中间主应力的影响。密席斯(Von Mises)屈服准则指出,当某点的等效应力达到某一极限值时,材料将发生屈服。在冲压工艺与原理的概述中,我们讨论了金属的塑性指标与变形抗力。在冲压应力应变状态中,单元体的三个主方向均存在应力,这种应力状态被称为三向应力状态,也称作空间或立体应力状态,例如在宽板弯曲变形过程中。然而,在大多数的板料成形过程中,材料厚度方向上的厚向应力,与另外两个垂直方向上的主要应力(即径向应力和切向应力)相比,显得较为显著。
对于某些情况,所涉及的数值通常极其微小,以至于可以忽略不计,例如在拉深、翻孔以及胀形变形等过程中。这种应力状态被称作平面应力。在冲压过程中,板材的形状变化通常与体积应变相关,这种应变常常伴随着材料厚度的变化。为了简化计算,我们通常假设材料厚度保持不变,即进行平面应变分析。在冲压工艺与原理的概述中,我们讨论了冲压应力应变状态,其中提到,当材料的屈服极限较低时,材料更容易发生屈服,从而导致变形抗力减小。屈强比(屈服极限与抗拉强度的比值)较小,则表明材料能够承受较大的变形。在拉伸实验中,试样断裂时的总伸长率被称为总延伸率,而均匀塑性延伸阶段的延伸率则称为均匀延伸率。在冲压工艺与原理的概述中,我们再次强调了板材的塑性指标,并指出,对于硬化材料,其强度指标会随着变形程度的增加而变化。
随着增加,材料的塑性相应减少。硬化曲线和硬化指数n是衡量材料在冷变形过程中硬化程度的关键参数,它们对板材的冲压能力和冲压制品的品质均产生显著影响。r厚向异性指数,它代表单向拉伸试样宽度应变与厚度应变之比,同时板平面各向异性指数r描述了材料在板平面内各向异性的程度。在冲压工艺与原理概述中,我们了解到五、板材的塑性指标,即冲压成形性能,这是指板料对不同冲压成形加工的适应能力。抗裂性及贴合性(即成形极限)、定形性(涉及冲压件形状与尺寸的精确度)以及拉伸稳定性:在拉应力作用下,板料局部可能出现缩颈或断裂现象;而在压应力作用下,则会出现起皱。在失稳前,板料能够达到的最大变形程度称为成形极限。成形极限越高,表明板料的冲压成形性能越佳。总体成形极限则体现了板料在未失稳前所能达到的最大尺寸稳定性。
大变形程度包括极限拉深系数、极限胀形高度以及极限翻孔系数等指标。这些指标展示了在局部成形过程中,板材在失稳之前所能达到的最大变形尺寸。在冲压工艺与原理的概述中,我们探讨板材的塑性指标,涉及冲压性能的试验,包括间接试验如力学试验和金属学试验,以及直接试验如模拟试验和实物试验。进行胀形成形性能检测的杯突试验,也称为Erichsen试验,按照GB415684标准进行金属杯突试验。在该试验中,使用直径为20毫米的球形凸模,将其压入固定在凹模和压边圈之间的试样中,确保试样边缘不得向内移动。将试样置于凹模中使其膨胀形成凸起,当凸起部分破裂时终止实验,此时,试件产生裂缝时冲头的推进距离被定义为胀形深度,亦即Erichsen试验深度,通常简称为Er值。在冲压工艺与原理的概述中,第五部分讨论了板材的塑性指标。
板材的塑性性能在特定应变路径中,沿两个相互垂直的方向上,局部稳定性达到极限时的应变值,即1和2(工程应变,即延伸率)或1和2(真实应变),这些应变值形成了条带状区域或曲线。这一结果全面展示了板料在单轴和双轴拉伸应力作用下的局部成形极限。在探讨冲压工艺与原理的过程中,我们需关注板材的塑性指标,其中包括:冲压工艺与原理概述,板材的塑性指标,冲压工艺与原理概述,板材的塑性指标,冲压工艺与原理概述,板材的塑性指标,冲压工艺与原理概述,板材的塑性指标,冲压工艺与原理概述,板材的塑性指标,冲压工艺与原理概述,六、常见冲压材料汽车用钢板:如08(F、HF、ZF)、08Al、ST14、SPCE等,它们的成形性能、刚度和强度、防腐性、连接性能以及涂覆性能均表现出色。此外,低合金高强钢板、高强度超深冲钢(IF)和超深冲钢等材料也在冲压工艺中扮演着重要角色。
冲压强化钢(BH)及新型涂镀层板(如镀锌、铝)以及夹层复合板(如树脂、碳纤维)等,均涉及固溶强化、弥散强化、烘烤硬化以及双相强化等多种强化方式。以下是冲压工艺及其原理的概述:常见冲压材料包括16Mn、45、65Mn、Q235、1Cr18Ni9Ti、4Cr13硅钢等,以及有色金属板如铜(合金:紫铜、黄铜含镍、锌、铅、青铜含铍、硅、锰、铝)和铝(合金:纯铝、硬铝、一般铝合金)以及镍、镁、锌等非金属材料,如纸、橡胶、胶木、塑料等。在材料标注及标准方面,钢板的技术条件标准号如GB/T 709-1988,尺寸规格标准号如GB/T 912-1989,普通质量碳钢钢号及其炼钢脱氧方法等均有明确规定。对于冷轧钢板,表面质量代号和拉延级别代号也有相应标准。规格范围方面,热轧钢板厚度范围为0.5至4.0毫米,宽度为600至1500毫米,长度为1200至6000毫米;冷轧钢板厚度范围为2.0至6.0毫米,宽度为600至2000毫米,长度为1200至2300毫米。钢板可以直接轧制,或由宽度大于600毫米的钢带剪切而成。