【正文】 因為材料的裂紋與缺陷在拉應變的方向易于暴露和擴展，沿著壓應變的方向則不易暴露和擴展。 圖 23 應變狀態(tài)的分解 應變狀態(tài)對金屬的塑性有很大的影響，同一種材料在同樣的變形條件下，其應力狀態(tài)雖然相同，但應變狀態(tài)不同．其塑性也不 — 樣。如圖 2— 3所示，第一部分是以平均應變力為各向應變值的三向等應變狀態(tài) m? =(1? + 2? +3? )/3,表示了微元體體積的變化。與應力狀態(tài) — 樣，當采用主軸坐標系時，微元體就只有三個主應變分量 1? 、 2? 和 3? ，而沒有切應變分量。 塑性條件的物理意義：當物體中的微元體上三個主應力所決定的點在柱面上時，則此微元體處于塑性狀態(tài)，位于此表面以內，則該微元體處于彈性應力狀態(tài)，位于此表面以外沒有意義。物理力學性能是金屬內在的本質，不 同的應力狀態(tài)則是促使金屬屈服而加的不同外部條件。 （二）塑性條件 (屈服條件 ) 決定受力物體內質點由彈性狀態(tài)向塑性狀態(tài)過渡的條件，簡稱為塑性條件。 圖 21 點的應力狀態(tài)與應力標號 a）、 b）為任意坐標系 c）為主軸坐標系 三個坐標軸稱為主軸；三個坐標軸的方向稱為主方向；三個正應力稱為主應力；三個主應力的作用面稱為主平面。坯料內每一點上的受力情況，通常稱為點的應力狀態(tài)。為了研究和分析金屬的塑性變形過程，首先必須了解坯料內各點的應力狀態(tài)和應變狀態(tài)以及它們之間的關系。例如厚板沖裁，產生剪裂紋時凸 模擠入板料的深度與板料厚度的比值 (稱相對擠入深度 )比薄板沖裁時小。 （四）尺寸因素 同一種材料，在其它條件相同時，尺寸越大，塑性越差。 （三）變形速度 變形速度是指單位時間內應變的變化量，其對金屬塑性變形的影響一般憑生產經(jīng)驗而定，通常是： ⒈對小零件的沖壓工序，例如沖裁、彎曲、拉深、翻邊等，一般可以不考慮速度因素，只需考慮設備的 構造、公稱壓力、功率等； ⒉對于大型復雜零件的成形，坯料各部分的變形極不均勻，宜用低速。在彈性范圍內．溫度增加可使金屬的彈性模量下降。 （二）變形溫度 氣缸蓋罩沖壓組合模具設計 12 在沖壓工藝中、有時也采用加熱成形的方法。一般來說，組成金屬的化學成分越復雜。影響金屬的塑性和變形抗力的因素很多，這里只討論物理方而的因素。 冷沖壓變形原理 塑性變形、變形抗力的概念 在沖壓技術中，經(jīng)常見到塑性變形、塑性、變形抗力、柔軟性等術語，它們的定義分別是：物體在外力作用下產生變形，如果外力被取消后，物體不能恢復到原始的形狀和尺寸，這樣的變形稱為塑性變形；物體具有塑性變形的能力稱為塑性；在 — 定的加載條件和一定 的變形溫度、速度條件下，引起塑性變形的單位變形力稱為變形抗力；柔軟性應理解為金屬對變形的抵抗能力，變形抗力越小，則柔軟性越好。它既具有合金鋼的可鍛造性、可加工性、可焊接性及熱處理的性能，又具有硬質合金的高硬度、高耐磨性的特點。其缺點是不能進行切削加工，價格也較昂貴。其耐磨、硬度、強度都較高。當沖壓件的形狀復雜、強度高、模具工作條件苛刻時，可采用高速工具鋼為模具材料。用于沖壓力大、壽命高、形狀復雜的沖模。 (2) 低合金工具鋼（ CrWMn, 9CrSi, 9Mn2V, GCr15 ) 此類材料有較高的硬度和耐磨性，淬火變形小、易淬透，機械加工也容易，所以可用來制造較復雜形狀的沖模。優(yōu)點是加工性好，有一定硬度。要滿足上述全部條件是困難的，所以沖模材料必須根據(jù)具體生產條件、用途來選用。鋼中鋁的最佳質量分數(shù)為%%。 S—— 生成硫化物，其數(shù)量、形狀和分布對沖壓性能有很大的影響，數(shù) 量多且成細長條狀分布的硫化物對沖壓性能影響最不利 。 氣缸蓋罩沖壓組合模具設計 10 Mn—— 錳的直接影響不大，錳和硫生成 MnS 夾雜物，其數(shù)量和形態(tài)對沖壓性能有影響 。 材料中主要元素對沖壓性能影響 C—— 能增加 Fe3C 的影響，提高鋼板的抗拉強度和屈服強度，降低塑性，使沖壓性能惡化，特別是當 Fe3C 出現(xiàn)晶界時，對沖壓性能不利影響更大 。在變形工序中，材料表面的平面度也會影響材料的流向，引起局部起皺或破裂。表面如有裂紋、麻點、劃痕、結疤、氣泡等缺陷，在沖壓過程中，容易在缺陷部位產生應力集中而引起破裂。 3).良好的表面質量 材料應具有良好 的表面質量，即材料表面應光潔、平整和無銹等。在拉深時，如果材料的屈服點 R低，則變形區(qū)的切向壓應力小，材料抗壓失穩(wěn)起皺的能力高。所以 r 值大的材料，在復雜形狀的曲面零件拉深成形時，厚度方向上變形比較困難，而在板料平面內的壓縮變形比較容易，毛坯中間部分起皺的趨向性降低，也就是抗壓失穩(wěn)起皺的能力高，有利于沖壓加工的進行和產品質量的提高。這種能力與彈性模量 E和板料厚向異性系數(shù) r 有關。 第二章 沖壓工藝與沖壓設備 9 (2)材料的抗壓失穩(wěn)起皺能力 在變形區(qū)部位，當材料內部主典是壓縮應力時，如直壁零件的拉深、縮口及外凸曲線翻邊等，其變形主要是壓縮，厚度增加，這時容易產生失穩(wěn)。 材料塑性的好壞，通常用伸長率、冷彎試驗中的彎心直徑和杯突試驗值來表示。因此，鋼板的晶粒大小應適中。晶粒大，則塑性降低，在沖壓成形時，不僅容易產生破裂，而且制件表面還容易產生粗糙的桔皮，對后續(xù)的拋光、電鍍、涂漆等工序帶來不利的影響。因此，對形狀復雜的汽車覆蓋件和摩托車油箱以及對材料強度要求不高的復雜拉深零件，多采用塑性很好的 08 Al 鋼板加工。其中含碳量對材料塑性影響最大，一般認為含碳量 不超過 %一 %的低碳鋼具有良好的塑性。塑性好的材料，允許的成形極限大，這樣可減少工序，減少因材質不良而產生的廢品、次品。當主要變形部位超過成形極限時，使會引起破裂。由于各種不同的沖壓加工方法其應力狀態(tài)和變形特點不同，對沖壓用沖壓材料的性能要求也不一樣。 2)．良好的沖壓性能 材料的沖壓性能是指材料對各種沖壓加工方法的適應能力。因此，一方面應提高沖壓件結構的工藝性以改善沖壓過程的變形材料牌號 熱沖壓溫度（ ℃ ） 加熱 終止 ≥ Q235A， 15， 20， 25g， 22g 900～ 1050 700 16Mn,16MnRE,15MnV, 950～ 1050 750 15MnVRE,15MnTi,14MnMoV, 950～ 1050 750 18MnMoNb,18MnMoNbRE, 950～ 1050 750 15MnVN,15MnVNRE 950～ 1050 750 Cr5Mo,12CrMo,15CrMo 900～ 1000 750 4MnMoVBRE, 1050～ 1100 850 12MnCrNiMoVCu 1050～ 1100 850 14MnMoNbB 1000～ 1100 750 0Cr13,1Cr13 1000～ 1100 850 1Cr18Ni9Ti,12Cr1MoV 950～ 1100 850 黃銅 H62， H68 600～ 700 400 鋁及其合金 L2， LF2， LF21 350～ 400 250 鈦 420～ 560 350 鈦合金 600～ 840 500 氣缸蓋罩沖壓組合模具設計 8 條件，來降低對材質的要求，另一方面又需要提高和穩(wěn)定材料質量，以適應沖壓過程的 變形要求，生產出優(yōu)良的沖壓件。 第二章 沖壓工藝與沖壓設備 7 表 21 常用材料熱沖壓的溫度范圍 沖壓材料 沖壓材料的選取原則 沖壓材料與沖壓生產的關系相當密切。沖壓用板料的表面和內在性能對沖壓成品的質量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂 紋等；屈服強度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強比低；加工硬化性低。 將金屬加熱到一定 的溫度范圍 (表 21)的沖壓加工方法。缺點是有加工硬化現(xiàn)象，嚴重時使金屬失去進一步變形能力。 金屬在常溫下的加工，一般適用于厚度小于 4mm的坯料。 （二） 按照沖壓時的溫度情況有冷沖壓和熱沖壓兩種方式。 ，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質量要求 ； ，制成所需形狀和尺寸的工件 ； ，常常是多種工序綜合應用于一個工件。生產效率高，勞動條件好，生產成本低，一般每分鐘可生產數(shù)百件。 冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工，或僅需要少量的切削加工。沖壓可制出其他方法難于制造的帶有加強筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提 高其剛性。熱沖壓件精度和表面狀態(tài)低于冷沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少 。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的。 沖壓件 坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。 沖壓工藝 沖壓工藝介紹 沖壓成形是塑性加工的一種方法， 是 指 在室溫下，利用安裝在 壓 力機 上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。對這些特點與規(guī)律的研究不僅有助于深入而清晰地認識沖壓成形過程的本質和各種現(xiàn)象的產生機理，掌握變形規(guī)律，科學而合理地制定沖壓工藝過程，確定合理的工藝參數(shù)與模具參數(shù)，而且還可以準確而迅速地分析沖壓成形過程中產生的缺陷與不良現(xiàn)象發(fā)生的原因。 氣缸蓋罩沖壓組合模具設計 4 （四） 運用 模擬仿真軟件分析 （ 五 ）編寫模具設計計算說明書 記錄模具設計的過程與相關說明。 （二）模具主要零部件結構設計 確定工作零件、定位零件、卸料零件、導向零件的結構形式及固定方法。 （四）編寫沖壓工藝過程卡 根據(jù)工藝分析編寫沖壓工藝過程卡。 （二）沖壓 工藝方案 制定 毛坯的展開尺寸計算和必要的其他工藝計算； 對產品圖進行計算、分析、比較后確定所需的工序性質； 結合工件形狀的復雜程度，尺寸精度及材料性能，生產批量等多種因素的影響和制約來對工序進行把握； 沖壓順序取決于沖 壓成型規(guī)律和工件的質量要求。 課題主要設計步驟 沖壓件工藝設計 （一）沖壓件工藝分析 第一章 緒論 3 （審查沖壓件的工藝性） 分析沖壓件成形的結構工藝性沖壓件的形狀特點 、尺寸大小、精度要求及所用材料是否符合沖壓工藝要求； （沖壓件的成本分析 ） 闡明采用沖壓生產可以取得的經(jīng)濟效益。的斜面，四個Φ 20的 螺栓孔（用于與缸蓋的聯(lián)結）和一個Φ 40 的 加油口 ，底面為一彎曲翻邊