板料冲压性能及测试

板料拉伸试验及冲压性能分析实验报告实验报告1，实验目的1)了解金属板的冲压性能指标，掌握测量金属板的拉伸强度、屈服强度、硬化分支和厚度方向系数的方法2。

实验概要本实验是一个测量金属板拉伸性能的间接实验。

本实验通过对板材进行拉伸、压缩和硬度测试，分析了板材的各种冲压性能。

这些实验可以在通用材料力学测试设备上进行，反映了材料的一般冲压性能。

试验的参数主要包括:1) δu:均匀伸长率，δu是拉伸试验中局部集中变形开始出现的伸长率。

一般来说，在下，冲压是在板材的均匀变形范围内进行的，因此该参数可以反映板材的冲压性能。

2)屈服比:屈服极限与强度极限之比几乎所有冲压成形的较小成品率为利润。

在拉深过程中，如果板料的屈服强度较低，变形区的切向压应力较小，材料起皱的趋势也较小，因此防止起皱所需的压边力和摩擦损失应相应减小，这有利于提高极限变形程度。

3)硬化指数n:也称为n值，表示材料在塑性变形过程中的硬化程度对于n值较大的材料，在的相同变形程度下，真实应力增加更多。

当n值较大时，变形可以在伸长变形过程中均匀化，具有扩大变形面积、减少毛坯局部变薄以及如何达到预变形参数等功能。

4)厚度方向系数r:是金属板拉伸试验中宽度应变与厚度应变的比值5)凸耳系数:金属板在不同方向的不同性能(在冶金和轧制过程中产生)，使用以下公式11？r。

(r0？r90)？r45r？(r0？r90？2r45)24实验内容:1)了解电子懒骨头试验机的基本结构和功能；2)学习电子拉伸试验机的简单操作、拉伸实验数据的收集和处理软件的使用；3)对试件进行隔距规距，进行拉伸试验，得到拉伸曲线；4)根据实验数据，评价各种冲压性能参数3，试验步骤1)根据国家标准GB/t228-2002，制备拉伸试样。

为了确定金属板的平面方向性系数，应该在相对于金属板平面上的轧制方向为0、45和90°的三个方向上选择样本。

样品的厚度应均匀，在标准长度范围内的厚度变化不应超过样品标称厚度的1%,标准长度范围内的长度变化应使用伸长计测量2)将样品夹在试验机的卡盘上，调整测力标尺和载荷-伸长曲线记录装置将实验条件3)输入装有电子拉伸机的软件中，对得到的拉伸应力-应变曲线进行处理，得到材料的屈服强度、断裂强度、屈强比、均匀伸长率和硬化指数。

板料机械性能指标与冲压性能的联系板料机械性能指标与板料冲压性能有密切联系。

一般而言，板料的强度指标越高，产生相同变形量所需的力就越大；塑性指标越高，成形时所能承受的极限变形量就越大；刚度指标越高，成形时抵抗失稳起皱的能力就越大。

表1 常用钣金材料机械性能指标1、强度极限Rm和屈服强度Re它们是决定板料变形抗力的基本指标，强度极限和屈服极限越高，则抗变形能力越大，因而冲压时板料所经受的应力也越大。

对伸长为主的变形，如胀形、拉弯等，当Re低时，为了消除工件的松弛等缺陷和为使工件的尺寸得到固定（指卸载过程中尺寸的变化小）所必需的拉力也小。

这时由于成形所必需的拉力与板料破坏时的拉断力之差较大，故成形工艺的稳定性高，不易出废品。

弯曲件所用板料的Re低时，卸载后回弹小，有利于提高弯曲件的准确度。

2、屈强比Re/Rs小的屈强比几乎对所有的冲压成形都有利。

对压缩为主的变形，如在拉伸时，材料的Re小，则变形区中的切向压应力较小，材料起皱的趋势小。

因此，防止起皱的压边力和摩擦损失都要相应的降低，结果对提高极限变形程度有利。

例如，65Mn的Re/Rs=0.63，其极限拉伸因数m=0.68～0.70；而低碳钢的Re/Rs=0.57，其极限拉伸因数m=0.48～0.50。

3、均匀延伸率RpRp表示板料产生均匀的或稳定的塑性变形的能力，而一般冲压成形都是在版聊的均匀变形范围内进行的，故Rp直接影响板料在以伸长为主的变形的冲压性能，如翻边因数、扩口因数、最小弯曲半径、胀形因数等。

它们均用Rp间接的表示其极限变形程度。

此外，杯突试验值与Rp成正比例关系，因此具有很大的胀形成分的复杂曲面拉伸件要求采用具有较高的Rp值得钢板。

Rp是在拉伸试验中试样开始产生局部集中变形（细颈时）的延伸率，称为均匀延伸率。

而Rt叫规定总延伸强度，它是在拉伸试验中试样破坏时的延伸率。

4、硬化指标nn值的大小，表示在塑性变形过程中材料硬化的程度。

n值大的材料，在同样的变形程度下，真实应力的增加要大。

板料冲压成形性能及冲压材料板料的冲压成形性能板料对各种冲压成形加工的适应能力称为板料的冲压成形性能。

具体地说，就是指能否用简便地工艺方法，高效率地用坯料生产出优质冲压件。

冲压成形性能是个综合性的概念，它涉及到的因素很多，其中有两个主要方面：一方面是成形极限，希望尽可能减少成形工序；另一方面是要保证冲压件质量符合设计要求。

下面分别讨论。

(一)成形极限在冲压成形中，材料的最大变形极限称为成形极限。

对不同的成形工序，成形极限应采用不同的极限变形系数来表示。

例如弯曲工序的最小相对弯曲半径、拉深工序的极限拉深系数等等。

这些极限变形系数可以在各种冲压手册中查到，也可通过实验求得。

依据什么来确定极限变形系数呢？这要看影响成形过程正常进行的因素是哪些。

冲压成形时外力可以直接作用在毛坯的变形区（例如胀形），也可以通过非变形区，包括已变形区（例如拉深）和待变形区（例如缩口、扩口等），将变形力传给变形区。

因此，影响成形过程正常进行的因素，可能发生在变形区，也可能发生在非变形区。

归纳起来，大致有下述几种情况：1.属于变形区的问题伸长类变形一般是因为拉应力过大，材料过度变薄，局部失稳而产生断裂，如胀形、翻孔、扩口和弯曲外区等的拉裂。

压缩类变形一般是因为压应力过大，超过了板材的临界应力，使板材丧失稳定性而产生起皱，如缩口、无压边圈拉深等的起皱。

2.属于非变形区的问题传力区承载能力不够：非变形区作为传力区时，往往由于变形力超过了该传力区的承载能力而使变形过程无法继续进行。

也分为两种情况：1)拉裂或过度变薄；例如拉深是利用已变形区作为拉力的传力区，若变形力超过已变形区的抗拉能力，就会在该区内发生拉裂或局部严重变薄而使工件报废。

2)失稳或塑性镦粗：例如扩口和缩口工序是利用待变形区作为压力的传力区，若变形力超过了管坯的承载能力，待变形区就会因失稳而压屈，或者发生塑性镦粗变形。

非传力区在内应力作用下破坏：非变形区不是传力区时，由于变形过程中金属流动的不均匀性，也可能产生过大的内应力而使之破坏。

第三章板料冲压板料冲压：利用冲模在压力机上使板料分离或变形，从而获得冲压件的加工方法称为板料冲压。

板料冲压的坯料厚度一般小于4mm，通常在常温下冲压，故又称为冷冲压，简称冲压。

板料厚度超过8～10mm时，才用热冲压。

原材料：具有塑性的金属材料，如低碳钢、奥氏体不锈钢、铜或铝及其合金等，也可以是非金属材料，如胶木、云母、纤维板、皮革等。

板料冲压的特点：（1）冲压生产操作简单，生产率高，易于实现机械化和自动化。

（2）冲压件的尺寸精确，表面光洁，质量稳定，互换性好，一般不再进行机械加工，即可作为零件使用。

（3）金属薄板经过冲压塑性变形获得一定几何形状，并产生冷变形强化，使冲压件具有质量轻、强度高和刚性好的优点。

（4）冲模是冲压生产的主要工艺装备，其结构复杂，精度要求高，制造费用相对较高，故冲压适合在大批量生产条件下采用。

一、冲压设备主要有剪床和冲床两大类。

剪床是完成剪切工序，为冲压生产准备原料的主要设备。

冲床是进行冲压加工的主要设备，按其床身结构不同，有开式和闭式两类冲床。

按其传动方式不同，有机械式冲床与液压压力机两大类。

图8-26所示为开式机械式冲床的工作原理及传动示意图。

冲床的主要技术参数是以公称压力来表示的，公称压力（kN）是以冲床滑块在下止点前工作位置所能承受的最大工作压力来表示的。

我国常用开式冲床的规格为63～2000kN，闭式冲床的规格为1000～5000kN。

二、冲压工序冲压基本工序可分为落料、冲孔、切断等分离工序，和拉深、弯曲等变形工序两大类。

（一）分离工序它是使板料的一部分与另一部分分离的加工工序。

（1）切断：使板料按不封闭轮廓线分离的工序叫切断；（2）落料：是从板料上冲出一定外形的零件或坯料，冲下部分是成品。

（3）冲孔：是在板料上冲出孔，冲下部分是废料。

冲孔和落料又统称为冲裁。

1、冲裁变形过程冲裁可分为普通冲裁和精密冲裁。

普通冲裁的刃口必须锋利，凸模和凹模之间留有间隙，板料的冲裁过程可分为三个阶段，如图8-27所示：（1）弹性变形阶段（2）塑性变形阶段（3）剪裂分离阶段板料冲裁时的应力应变十分复杂，除剪切应力应变外，还有拉伸、弯曲和挤压等应力应变，如图8-28所示。

板料拉伸试验及冲压性能分析实验报告1. 实验目的1) 了解金属板料的冲压性能指标2) 掌握用电子拉伸机测定金属板料抗拉强度、屈服强度、硬化支书、板厚方向系数的方法。

2. 实验概述本实验为测定板料拉伸性能的间接性实验，本实验是通过板料的拉伸、压缩、硬度测试等方法对板料的各种冲压性能进行分析。

这些实验可以在一般的材料力学测试设备上进行，所反映的是材料的一般冲压性能。

实验测试的参数主要包括：1) δu：均匀延伸率，δu 是在拉伸试验中开始产生局部集中变形的延伸率。

一般情况下，冲压成型都是在板材的均匀变形范围内进行，所以这个参数可以反映板料的冲压性能。

2) 屈强比：屈服极限与强度极限的比值。

较小的屈强比几乎对所有的冲压成型都是有利的。

拉深时，如果板材的屈服强度低，则变形区的切向压应力较小，材料起皱的趋势也小，所以防止起皱所必须的压边力和摩擦损失都要相应地降低，结果对提高极限变形程度有利。

3) 硬化指数n ：也称n 值，它表示塑性变形中的材料硬化的程度。

n 值大的材料，在同样的变形程度下，真实应力增加的要多。

n 值大时，在伸长变形过程中可以使变形均匀化，具有扩展变形区，减小毛坯的局部变薄和怎打击先变性参数等作用。

4) 板厚方向系数r ：它是板料实验拉伸试验中宽度应变与厚度应变的比值。

5) 凸耳系数：板料不同方向上的性能不同（冶金和轧制过程中产生），用下面的这个公式090451()2r r r r ∆=+-090451(2)4r r r r =++实验内容：1) 了解电子懒神试验机的基本结构和功能；2) 学习电子拉伸试验机的简单操作，拉伸实验数据的采集和处理软件的使用； 3) 对试件进行标距，进行拉伸试验，获取拉伸曲线； 4) 根据实验数据，评定各种冲压性能参数。

3.试验步骤1)按照国标GB/t228-2002，准备拉伸试样，为了测定板料平面方向性系数，应在金属薄板平面上与轧制方向成0°、45°、90°三个方向上选取试样，试样厚度应当均匀，在标距长度内厚度变化应不大于试件公称厚度的1%，利用引伸计测量标距内的长度变化。