板料n,r值对钣金零件成型工艺的影响

沈阳航空工业学院学报 JoI1rrIal 0f Shmyang h 乜I忙 0f Ad：o咖 tica1 F~agineeTing ．1998 Vld l5 No．4 板料 咒、r值对钣金零件成型工艺的影响 壁蝈 王 枫、崔 旭 (沈阳靛空士亚孚骶 行器喇造蕞) 摘 要 本文详细论述了板料成型性能指数 n、r值的物理意义及其对各种板盒零件 成型工艺性的影响 ，结合典型成型工艺 ，利用板盒狰压成型原理 ，对 、r值 的具体 影响进行了分析研究 ，得 出了一些针对具体成型工艺的一般规律性 的结论。将奉 文的 一 些概念和分析研究的结果同具体的生产实践相结台，则会对促进生产和提高成型件 的质量有一定的指导意义 美键词堕型丝塾，兰 !塑 ，成型工艺 ．} 耠p — — 哥 1 为什么不同国家的同种化学成分同一牌号的板料 ，其成型性能却有很大差异呢?主 要原因是各种板料生产厂家对板料成型性能指数 、r值的控制质量不 同，有优有劣． 这就是导致同一牌号的板料具有不同的成型性能。在国外各厂家对板料 、r值的控制 有统一的行业 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，而国内对 、r值的研究还仅限于研究所和高校，还没有将其研究 成果进行推广，形成板料冶金行业的统一标准．所以对 目前 、r值研究成果的推广及 应用巳成为迫在眉睫的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。 本文仅对 r值的物理意义及其对典型薄板成型工艺过程的影响进行了论述。 1 值的物理意义及其影响 值是板料有关的常数称加工硬化指数或应变刚指数，是反映板料变型的强化能力 和抗失稳指数的能力， 值愈大，板料的变形能力愈大，即愈不易发生失稳。 值是以 拉伸为主的材料成型性能的判据之一。下面我们利用板料单拉实验应力——应变曲线对 其进行研究 。 应力——应变曲线的幂次强化式： = AE 式 中：A——应变刚系数或强度系数； ￡——单拉时的实际应变 ； — — 应变剐指数 此应力——应变曲线必过细颈点，则 =A E (1) 幂次式 ：AE，I过细颈点的切线斜率必须与实验所得的实际应力——应变 曲线在细颈点 处的切线斜率相等。故有： =A (2) 收穑 日期 ：1998—09—18 维普资讯 http://www.cqvip.com 沈阳航空工业学院学报 第 15卷 细颈点处轴向力取得最大，即P—P ，则 dp=O，即可推得 n (3) 联立 (1)(2)(3)式即可解得 = 则 n值愈大的板料其单拉时的细颈点真实应变愈大 (Ei大)，则板料的变形性能愈好。 下面我们具体分析 值对板料变形的影响。 1．1 对变形强化能力的影响 do／de表示板料应变强化能力。对 (1)式微分得 警 士 令 e：0．O1以不同材料的 n值代人 (4)式求出do／de值，列人表 l 裹 1 (4) 由表中可以看出， 值大的材料 ．在变形 中，d~'／de增加的大。可使变形迅速地转移到 临近部分，使各点的变形更加均匀。 1．2 对抗失稳能力的影响 以板料双向拉仲实验为例来研究。 设 1= 则发生分散性失稳时的应变强度为： H： (5) 一 丽 F L 发生集中性失稳时的应变强度为： ． ¨ = (6) 依据 (5)(6)两式即可给出某种板料的两种失稳曲线。 由图 l可知，分散失稳，当单向拉伸时 ， =0，et-一j= =cj；平面应变时， =0．5， 盱一J=1．155n=1．155e~；双向等拉时， =1，et-一』=2n=2ei；集中失稳时，当 =0， Ej一_f=2 =2EJ； =O．5，Ej一 =1．155n=1．155~j；即 盱一，=E】一j，这说明在这种应力 状态下 ，分散失稳和集中失稳同时发生。可以看出，影 响拉伸失稳的条件中， 值具有 决定性作用。 大 e．大 ，则愈能推迟失稳的发生。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第4期 张利国：板料 、r值对瓿盒零件成型工艺的影响 37 ＼ ／ 、 ＼ ／ > 0 0．2 0 4 0．5 0 6 0．E 国 l 值对失稳的影响 1．3 对成型极限的影响 (a)翻边 翻边系数 = 鲁 (7) 式中 dn——翻边前预制孔径 D——翻边后孔径 变形结束后切向最大应变量： e一 =1n =ln 1 (8) 则 K，= — (9) 翻边的危险断面为翻边孔径的边缘，此处可视为单向拉伸的应力状态，则由上式可知。 =0时且发生集中失稳，eer,~x=2n=2 Ei，这样可得 K缸 =e一 =e- 。 对于 LY12M 铝合金 ， =0．132，其极 限翻边系数 K ^ =O．77。对于软钢： = 0．32，其极限翻边系数 K =e ‘ =O．63。 (b)胀形 胀形系数： Kz ． (10) 式中 D— —一最大变形处直径； Dn——该处毛胚原始直径。 切向应变 (最大)： ～ --n --n 墨 也 = 一 当 曲 取得最大，即 一 =勺=n时， K一 = = 对胀形板料 LY12M，其中 =0．132，则 K一 =e0．132=1．14 (c)蒙皮拉形 取蒙皮中间最大变形处一个条带，如图 2。 (12) 维普资讯 http://www.cqvip.com 沈阳航空工业学院学报 第 l5卷 圈2 蒙皮量大变形处应力状态 钳 171附近的拉应力 ： = o"1eY (13) 式中 1——最大变形处切向拉应力 ； a——毛料在拉形模上的包角； — — 摩擦系数，令 u=0．15 因 ’ J -=A e- 【O"1、=A l 将 (14一n)代人 (13)式得： I、 =A El 将 (14—6)代人 (15)式得： K l= = 1+ 1≈ 1+￡l 式中 L州广 拉形后条带长度； L0——条带原始长度。 l= kl一1 将 (18)代人 (15)式得： 、=A ( l一1) 整理后得： +[ ] 当钳171附近的拉应力达到 时kl为拉形的极限拉型系数 则 +[ ] (14a) (14b) (15) (16) (17) (18) (19) (2O) e A ll e A 散 系 形 拉 因 叉 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 4期 张利国：板料 、r值对板金零件戚型工艺的影响 2 厚向异性指数 ，-值物理意义及其影响 厚向异性指数 r值反映的是板料抗变薄能力 ，可影响到板料塑性的发挥 ．因此可 用这个指数来判断材料的成型性。 ． 厚向异性指数 r值是以单拉实验中，试件伸长 20％时，板宽和板厚实际应变的比 值来表示的。 1 皇 r = = ÷ (21) I n 式中 6——宽 向实际应变； ‘ E ——厚向实际应变； bo，bl——瘦 形前、后的宽度； 0， 1——变形前、后的厚度。 2．1 对屈服强度的影响 考虑板料厚向异性的 Mises准则为 ' o"I一 1口2 2 (22) 式中 ——径向应力； 0"2——切 向应力； — — 屈服强度。 ‘ ． 田 3 r位对屈服强度的影响 根据不同的 r值，按 (22)式做出一族椭圆形，由图3可看出，r值愈大，椭圆长 轴愈长，短轴愈短，双向等拉的受力部位 as加大很多，一拉一压部位 ( =一 )， 减少一些 。拉伸零件的危险断面处是双向拉应力状态，其 加大了，不易拉坏，而凸 缘部分是一拉一压应力状态， 降低了，容易收缩变形，使拉伸容易得多了。 2．2 对拉伸性能的影响 强化拉伸过程的途径：一是减小凸缘的变形抗力，一是增加危险断面屈服强度。拉伸 零件的凸缘为异号应力 ( 与一 )，类似于图3的第四象限，危险断面为同号应力，类 似于图3的第一象限。 值愈大，危险断面抗拉强度愈大，愈不易拉裂。而 r值愈大，凸 缘的屈服强度愈小，愈容易变形，所以 r值愈大可以增加拉伸性能，并且 r值愈大，危险 维普资讯 http://www.cqvip.com 沈阳航空工业学院学报 第 15卷 断面愈不易变薄，其抗拉强度也可增强 ，所以 r是板料拉伸性能的主要依据。 例如钛台金其延伸率 =7％，塑性较差，按常理，其拉伸性能一定很差，但实际 上由于它的r值很大，其拉深性能反而较好。 2．3 对材料变薄的影响 以拉伸为主的变形工艺，在形成过程中，引起材料变薄 ，r值对村料变薄的影响可 推导如下： r = f= 1+ 6+E =0 (体积不变定律) (23) 由上两式可得 e 一 ( )e- 即 n老=一( 1n 1 一 ( ) (24) 值愈大，则e-( ) 吒愈大，即 愈大，由此可见 值愈大的板料愈不易变薄。 (24)式对型材拉弯、液压胀型、蒙皮拉型也都适用。 参考文献 1 桀炳立 ．胡世光．板辑成塑塑性理论 北京：国防工韭出版社．1980 2 胡世光 板辑狰压成型原理．北京：国防工业出版杜 +1979 3 胡世光 板辑成形塑性理论基础．北京札空学院 704教研室 内部资料．1982 4 羹炳立 板辑的成塑性能．北京麓空学院 704教研室内．部资料，1982 5 G．sa Pr_岫 葛 madMethodsofS —MetalFabfiem~g． Rdm~oM P 嘴 rp。mt啪 1958．3 The Effect of n and r Value on Forming Technique of Sheet—’M etal Parts 2d增 Liguo WangFeng Cui Xu ABSTRACT The physical significance offorming propertyindexes n， r value of sheet— metal andtheir effectontheform ing techniqueofvarious sheet—metal parts aredi9口jssedin this paper．The analytical investigations of specific effects for n．r value are also made on the basis of cold moulding principle and the typical forming technique and．~otTxe mnclusions 、 th general reqularity for the technique m obtained．Th ese results have a directive func— donfor pronoting the production and emproving the quality ofform ing parts． KEY WORDS forming prope rty，coldmoulding ，forming teehnign e 维普资讯 http://www.cqvip.com