沖壓變形理論基礎(chǔ)ppt課件(編輯修改稿)
2024-11-30 17:51 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 最小阻力定律 在塑性變形中，破壞了金屬的整體平衡而強(qiáng)制金屬流動(dòng)，當(dāng)金屬質(zhì)點(diǎn)有向幾個(gè)方向移動(dòng)的可能時(shí)，它向阻力最小的方向移動(dòng)。換句話說，在沖壓加工中，板料在變形過程中總是沿著阻力最小的方向發(fā)展，這就是塑性變形中的最小阻力定律。例如，將一塊方形板料拉深成圓筒形制件，當(dāng)凸模將板料拉入凹模時(shí)，距凸模中心愈遠(yuǎn)的地方（即方形料的對角線處），流動(dòng)阻力愈大，愈不易向凹模洞口流動(dòng)，拉深變形后，凸緣形成弧狀而不是直線邊，如圖 。最小阻力定律說明了在沖壓生產(chǎn)中金屬板料流動(dòng)的趨勢，控制金屬流動(dòng)就可控制變形的趨向性。影響金屬流動(dòng)的因素主要是材料本身的特性和應(yīng)力狀態(tài)，而應(yīng)力狀態(tài)與沖壓工序的性質(zhì)、工藝參數(shù)和模具結(jié)構(gòu)參數(shù)（如凸模、凹模工作部分的圓角半徑，摩擦和間隙等。）有關(guān)。 ? 沖壓成形必須正確控制金屬流動(dòng) —— 開流和限流。開流就是在需要金屬流動(dòng)的地方減少阻力，使其順利流動(dòng)，達(dá)到成形目的。當(dāng)某處需要金屬流入而不能流入時(shí)，該局部就會(huì)發(fā)生變薄，甚至板料斷裂。限流就是在不需要金屬流動(dòng)的地方增大阻力，限制金屬流入。當(dāng)某處不需要金屬流入而流入金屬時(shí)，多余的金屬就會(huì)使該處產(chǎn)生起皺。具體控制金屬流動(dòng)的措施，有改變凸模與凹模工作部分的圓角半徑以及改變摩擦、間隙、應(yīng)力性質(zhì)等。加大圓角半徑和間隙，減小摩擦，均能起到開流作用；反之則起限流作用。例如矩形件拉深，若直邊與四角的間隙值相同時(shí)，不是四角拉破就是直壁部分起皺。若對四角部分采取開流而對直邊部分采取限流措施，則可消除上述問題。方法是直邊采用小間隙，四角采用大間隙；或使凹模四角的圓角半徑大于直邊部分的圓角半徑。又如在大型覆蓋件拉深成形中采取調(diào)節(jié)壓邊力，增設(shè)拉深筋和開切口等方法，均可調(diào)節(jié)金屬流動(dòng)阻力。 ? 最小阻力定律是塑性加工中最重要的定性原理之一，它在沖壓加工中有十分靈活和廣泛的應(yīng)用，能正確指導(dǎo)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)，解決實(shí)際生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題。 ? 4．最小阻力定律應(yīng)用 —— 沖壓成形中的變形趨向性分析及其控制律 ? 研究各種沖壓成形工藝的變形趨向性及其控制的目的，是為了合理確定沖壓工藝參數(shù)，編制工藝規(guī)程，設(shè)計(jì)模具，分析和解決生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題。 ? 板料在成形過程中，可以劃分為變形區(qū)、傳力區(qū)和不變形區(qū)。沖壓加工時(shí)，變形力是通過傳力區(qū)傳給變形區(qū)使其產(chǎn)生塑性變形的。在成形過程中，變形區(qū)和傳力區(qū)的范圍、尺寸不斷變化，而且互相轉(zhuǎn)化。如圖 ，進(jìn)行縮口成形時(shí)，開始隨著凹模下降變形區(qū)Ｂ不斷擴(kuò)大，傳力區(qū)Ａ不斷減小，金屬不斷從傳力區(qū)轉(zhuǎn)移到變形區(qū)。當(dāng)變形發(fā)展到一定階段后（如圖（ｂ）），變形區(qū)的尺寸不再發(fā)生變化，從傳力區(qū)進(jìn)入變形區(qū)的金屬體積和從變形區(qū)轉(zhuǎn)移出去的金屬體積相等，即達(dá)到穩(wěn)定的變形過程。此時(shí)，傳力區(qū)Ａ不斷減小，已變形區(qū)Ｃ不斷擴(kuò)大，變形區(qū)Ｂ的尺寸及其應(yīng)力分布的數(shù)值與規(guī)律不變。在變形區(qū)與傳力區(qū)之間的分界面上的內(nèi)力，其性質(zhì)與大小完全相同。但在同一內(nèi)力作用下所產(chǎn)生的變形方式不同，因而必定有一個(gè)區(qū)所需的變形力較小而首先進(jìn)入塑性狀態(tài)產(chǎn)生變形。首先產(chǎn)生塑性變形（即所需變形力較小）的區(qū)稱為弱區(qū)。為了使沖壓生產(chǎn)過程順利進(jìn)行，必須保證制件上首先變形的部分為弱區(qū)，以把塑性變形局限于變形區(qū)，并排除在傳力區(qū)產(chǎn)生塑性變形的可能性 ? 在設(shè)計(jì)工藝方案，確定工序和半成品尺寸時(shí)，必須遵循弱區(qū)先變形，變形區(qū)為弱區(qū)的條件。如圖 ，當(dāng) Dd較大而ｈ較小時(shí)，其成形方法可采用帶孔的環(huán)形坯料通過翻邊制成；當(dāng) Dd較小而 h較大時(shí)，此時(shí)進(jìn)行翻邊就不能保證外環(huán)為強(qiáng)區(qū)和內(nèi)環(huán)為弱區(qū)的條件，成形過程中必然造成外徑收縮使翻邊難以成形。為此，沖壓工藝必然要改變?yōu)槔詈笄械缀颓羞吘?，或?qū)⑴髁?D0增大，進(jìn)行翻邊后再?zèng)_切外邊緣。當(dāng)變形區(qū)或傳力區(qū)存在兩種以上的變形方式時(shí)，首先發(fā)生變形的方式一定是所需的變形力為最小。在設(shè)計(jì)沖壓工藝和模具時(shí)，除要保證變形區(qū)為弱區(qū)外，還要保證所需的變形方式要求的變形力為最小。例如，沖載時(shí)在沖壓力的作用下，板料具有產(chǎn)生剪切分離和彎曲變形兩種趨向。當(dāng)沖載間隙小到一定程度時(shí)，建立起對彎曲變形不利而對剪切有利的條件，此時(shí)便可以在產(chǎn)生很小彎曲變形的情況下實(shí)現(xiàn)剪切。 ⑴ 合理確定坯料和半成品的尺寸。如圖 ，環(huán)形坯料尺寸 D０、 d０與 dT 相互關(guān)系發(fā)生改變時(shí)，則可產(chǎn)生拉深、翻邊和脹形三種變形趨向，其尺寸關(guān)系如表 。當(dāng) D0／ dT 與 d0／ dT 都小時(shí)， D－ dT 的外環(huán)部分為弱區(qū)，可得到外徑收縮的拉深變形；當(dāng) D0／ dT 與 d0／ dT 都大時(shí)， dT － d0的內(nèi)環(huán)為弱區(qū)，可得到內(nèi)孔擴(kuò)大的翻邊變形；當(dāng) D0／ dT 大而 d0／ dT 小時(shí)，外環(huán)拉深或內(nèi)環(huán)翻邊變形均很困難，而內(nèi)外環(huán)中間部分為弱區(qū)，可得到中間部分板料變薄的脹形變形。 ⑵ 改變模具工作部分的幾何形狀和尺寸。如增大凸模圓角半徑，減小凹模圓角半徑，可使拉深阻力增大，翻邊阻力減小，這樣則有利于翻邊成形的進(jìn)行。 ⑶改變坯料與模具接觸表面間的摩擦阻力。如果采用潤滑，減小壓邊力，則有利于拉深成形。 ⑷采用局部加熱或深冷，降低變形區(qū)的變形抗力，提高傳力區(qū)的強(qiáng)度。如對不銹鋼板料進(jìn)行拉深時(shí)，對傳力區(qū)采取冷卻方法來阻止其產(chǎn)生變形，或?qū)ψ冃螀^(qū)進(jìn)行加熱來降低變形抗力，以提高塑性。 ? 在塑性變形中，破壞了金屬的整體平衡而強(qiáng)制金屬流動(dòng)，當(dāng)金屬質(zhì)點(diǎn)有向幾個(gè)方向移動(dòng)的可能時(shí)，它向阻力最小的方向移動(dòng)。換句話說，在沖壓加工中，板料在變形過程中總是沿著阻力最小的方向發(fā)展，這就是塑性變形中的最小阻力定律。例如，將一塊方形板料拉深成圓筒形制件，當(dāng)凸模將板料拉入凹模時(shí)，距凸模中心愈遠(yuǎn)的地方（即方形料的對角線處），流動(dòng)阻力愈大，愈不易向凹模洞口流動(dòng)，拉深變形后，凸緣形成弧狀而不是直線邊，如圖 所示。最小阻力定律說明了在沖壓
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