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如何选择冲压设备？
第一章 冲压模具设计与制造基础
第三节 冲压变形理论基础
塑性,
表示材料塑性变形能力。它是指固体材料在外力作用下发
生永久变形而不破坏其完整性能力。
一、塑性变形的基本概念
塑性指标,
衡量金属塑性高低的参数。常用塑性指标为延伸率 δ 和断
面收缩率 ψ 。
第一章 冲压模具设计与制造基础
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0
0
0
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F
FF
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变形,
弹性变形、塑性变形。
第三节 冲压变形理论基础
金属受外力作用产生塑性变形后不仅形状和尺寸发生变化，
而且其内部的组织和性能也将发生变化。 一般会产生 加工硬化
或 应变刚 现象：
二,塑性变形对金属组织和性能的影响
金属的机械性能，随着变形程度的增加，强度和硬度逐渐
增加，而塑性和韧性逐渐降低；
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
晶粒会沿变形方向伸长排列形成纤维组织使材料产生各向
异性；
由于变形不均，会在材料内部产生内应力，变形后作为残
余应力保留在材料内部。
第三节 冲压变形理论基础
1．点的应力与应变状态
为了全面、完整地描述变形区内各点的受力和变形情况 。
三、塑性力学基础
应力 —— 正应力、剪应力
第一章 冲压模具设计与制造基础
应力状态,
主应力状态
类似有 应变状态 的概念。 一般认为金属材料在塑性变形时体积
不变,因此主应变状态图只有三种。
通常是围绕该点取出一个微小（正）六面体（即所谓
单元体），用该单元体上三个相互垂直面上的九个应力分量来
表示。 已知该九个应力分量，则过此点任意切面上的应力都可
求得。
塑性变形可能出现九种主应力状态。
第三节 冲压变形理论基础
2．金属的屈服条件
三、塑性力学基础（续）
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
屈服 —— 塑性状态,主要取决于两方面的因素：
（ 1）在一定的变形条件（变形温度和变形速度）下材料的物理
机械性质 —— 转变的 根据 ；
（ 2）材料所处的应力状态 —— 转变的 条件 。
单向应力状态,ζ =ζ S
一般应力状态,ζ 1-ζ 3=βζS
第三节 冲压变形理论基础
3．金属塑性变形时的应力应变关系
三、塑性力学基础（续）
弹性变形阶段,应力与应变之间的关系是 线性 的,可逆 的，
与加载历史 无关 ；
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
塑性变形阶段,应力与应变之间的关系 则是 非线性 的、
不可逆 的，与加载历史 有关 。
??? ???? ???? ?? ?????????
13
13
32
32
21
21
第三节 冲压变形理论基础
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
（ 1）应力分量与应变分量符号不一定一致,即拉应力不一定对
应拉应变，压应力不一定对应压应变；
（ 2）某方向应力为零其应变不一定为零；
（ 3）在任何一种应力状态下，应力分量的大小与应变分量的大
小次序是相对应的，即 б1＞ б2＞ б3，则有 ε1＞ ε2＞ ε3。
（ 4）若有两个应力分量相等,则对应的应变分量也相等，即若
б1＝ б2，则有 ε1＝ ε2。
几点讨论结论
3．金属塑性变形时的应力应变关系（续）
三、塑性力学基础（续）
第三节 冲压变形理论基础
1．硬化规律
四,金属塑性变形的一些基本规律
加工硬化：
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
硬化曲线,
ζ =Aε n
塑性降低，变形抗力提高。能提高变形均匀性。
实际应力曲线或真实应力曲线。表示硬化规律。
这种变化规律可近似用指数曲线表示。
第三节 冲压变形理论基础
2．卸载弹性恢复规律和反载软化现象
四,金属塑性变形的一些基本规律（续）
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
反载软化曲线
第三节 冲压变形理论基础
3．体积不变条件
四,金属塑性变形的一些基本规律（续）
金属材料在塑性变形时，体积变化很小，可以忽略不计。
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
一般认为金属材料在塑性变形时体积不变，可证明满足：
ε 1 +ε 2 + ε 3 = 0
第三节 冲压变形理论基础
4．最小阻力定律
四,金属塑性变形的一些基本规律（续）
在塑性变形中，破坏了金属的整体平衡而强制金属流动，当金
属质点有向几个方向移动的可能时，它向阻力最小的方向移动。
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
在冲压加工中,板料在变形过程 中总是沿着阻力最小的方向发
展。 这就是塑性变形中的 最小阻力定律 。
弱区先变形，变形区为弱区
第三节 冲压变形理论基础
4．最小阻力定律（续）
四,金属塑性变形的一些基本规律（续）
控制变形的趋向性：
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
措施：
（ 1）材料本身的特性
开流 和 限流
冲压工序的性质
（ 2）板料的应力状态 工艺参数
模具结构参数（如凸模、凹模工作
部分的圆角半径，摩擦和间隙等。
第三节 冲压变形理论基础
1．冲压成形性能
五、冲压材料及其冲压成形性能
材料的冲压成形性能：
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
材料的冲压性能好
成形极限高
成形质量好
便于冲压加工
冲压成形性能是一个综合性的概念 成形极限高成形质量好
材料对各种冲压加工方法的适应能力。
冲压加工的依据。
第三节 冲压变形理论基础
2．冲压成形性能的试验方法
五、冲压材料及其冲压成形性能（续）
间接试验和直接试验
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
3．板料的机械性能与冲压成形性能的关系
板料的 强度 指标越高，产生相同变形量的 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。
不同冲压工序对板料的机械性能的具体要求有所不同 。
第三节 冲压变形理论基础
4．冲压材料
五、冲压材料及其冲压成形性能（续）
（ 1）对冲压材料的要求
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
b．对材料厚度公差的要求
c．对表面质量的要求
a．对冲压成形性能的要求
（ 2）常用冲压材料
黑色金属、有色金属、非金属材料
本章思考与练习题 5
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
第三节 冲压变形理论基础
作业布置：
点的应力状态
a）任意坐标系 b）主轴坐标系
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
9种主应力状态图
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
3种主应变状态图
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
金属的应力 -应变图
1-实际应力曲线 2-假象应力曲线
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
硬化曲线
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
方板拉深试验 ——最小阻力定律试验
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
变形趋向性对冲压工艺和影响
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
环形毛坯的变形趋向
（ａ）变形前的模具与毛坯（ｂ）拉深（ｃ）翻边（ｄ）胀形
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
如何选择冲压设备？
第一章 冲压模具设计与制造基础
第三节 冲压变形理论基础
塑性,
表示材料塑性变形能力。它是指固体材料在外力作用下发
生永久变形而不破坏其完整性能力。
一、塑性变形的基本概念
塑性指标,
衡量金属塑性高低的参数。常用塑性指标为延伸率 δ 和断
面收缩率 ψ 。
第一章 冲压模具设计与制造基础
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变形,
弹性变形、塑性变形。
第三节 冲压变形理论基础
金属受外力作用产生塑性变形后不仅形状和尺寸发生变化，
而且其内部的组织和性能也将发生变化。 一般会产生 加工硬化
或 应变刚 现象：
二,塑性变形对金属组织和性能的影响
金属的机械性能，随着变形程度的增加，强度和硬度逐渐
增加，而塑性和韧性逐渐降低；
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
晶粒会沿变形方向伸长排列形成纤维组织使材料产生各向
异性；
由于变形不均，会在材料内部产生内应力，变形后作为残
余应力保留在材料内部。
第三节 冲压变形理论基础
1．点的应力与应变状态
为了全面、完整地描述变形区内各点的受力和变形情况 。
三、塑性力学基础
应力 —— 正应力、剪应力
第一章 冲压模具设计与制造基础
应力状态,
主应力状态
类似有 应变状态 的概念。 一般认为金属材料在塑性变形时体积
不变,因此主应变状态图只有三种。
通常是围绕该点取出一个微小（正）六面体（即所谓
单元体），用该单元体上三个相互垂直面上的九个应力分量来
表示。 已知该九个应力分量，则过此点任意切面上的应力都可
求得。
塑性变形可能出现九种主应力状态。
第三节 冲压变形理论基础
2．金属的屈服条件
三、塑性力学基础（续）
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
屈服 —— 塑性状态,主要取决于两方面的因素：
（ 1）在一定的变形条件（变形温度和变形速度）下材料的物理
机械性质 —— 转变的 根据 ；
（ 2）材料所处的应力状态 —— 转变的 条件 。
单向应力状态,ζ =ζ S
一般应力状态,ζ 1-ζ 3=βζS
第三节 冲压变形理论基础
3．金属塑性变形时的应力应变关系
三、塑性力学基础（续）
弹性变形阶段,应力与应变之间的关系是 线性 的,可逆 的，
与加载历史 无关 ；
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
塑性变形阶段,应力与应变之间的关系 则是 非线性 的、
不可逆 的，与加载历史 有关 。
??? ???? ???? ?? ?????????
13
13
32
32
21
21
第三节 冲压变形理论基础
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
（ 1）应力分量与应变分量符号不一定一致,即拉应力不一定对
应拉应变，压应力不一定对应压应变；
（ 2）某方向应力为零其应变不一定为零；
（ 3）在任何一种应力状态下，应力分量的大小与应变分量的大
小次序是相对应的，即 б1＞ б2＞ б3，则有 ε1＞ ε2＞ ε3。
（ 4）若有两个应力分量相等,则对应的应变分量也相等，即若
б1＝ б2，则有 ε1＝ ε2。
几点讨论结论
3．金属塑性变形时的应力应变关系（续）
三、塑性力学基础（续）
第三节 冲压变形理论基础
1．硬化规律
四,金属塑性变形的一些基本规律
加工硬化：
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
硬化曲线,
ζ =Aε n
塑性降低，变形抗力提高。能提高变形均匀性。
实际应力曲线或真实应力曲线。表示硬化规律。
这种变化规律可近似用指数曲线表示。
第三节 冲压变形理论基础
2．卸载弹性恢复规律和反载软化现象
四,金属塑性变形的一些基本规律（续）
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
反载软化曲线
第三节 冲压变形理论基础
3．体积不变条件
四,金属塑性变形的一些基本规律（续）
金属材料在塑性变形时，体积变化很小，可以忽略不计。
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
一般认为金属材料在塑性变形时体积不变，可证明满足：
ε 1 +ε 2 + ε 3 = 0
第三节 冲压变形理论基础
4．最小阻力定律
四,金属塑性变形的一些基本规律（续）
在塑性变形中，破坏了金属的整体平衡而强制金属流动，当金
属质点有向几个方向移动的可能时，它向阻力最小的方向移动。
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
在冲压加工中,板料在变形过程 中总是沿着阻力最小的方向发
展。 这就是塑性变形中的 最小阻力定律 。
弱区先变形，变形区为弱区
第三节 冲压变形理论基础
4．最小阻力定律（续）
四,金属塑性变形的一些基本规律（续）
控制变形的趋向性：
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
措施：
（ 1）材料本身的特性
开流 和 限流
冲压工序的性质
（ 2）板料的应力状态 工艺参数
模具结构参数（如凸模、凹模工作
部分的圆角半径，摩擦和间隙等。
第三节 冲压变形理论基础
1．冲压成形性能
五、冲压材料及其冲压成形性能
材料的冲压成形性能：
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
材料的冲压性能好
成形极限高
成形质量好
便于冲压加工
冲压成形性能是一个综合性的概念 成形极限高成形质量好
材料对各种冲压加工方法的适应能力。
冲压加工的依据。
第三节 冲压变形理论基础
2．冲压成形性能的试验方法
五、冲压材料及其冲压成形性能（续）
间接试验和直接试验
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
3．板料的机械性能与冲压成形性能的关系
板料的 强度 指标越高，产生相同变形量的 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。
不同冲压工序对板料的机械性能的具体要求有所不同 。
第三节 冲压变形理论基础
4．冲压材料
五、冲压材料及其冲压成形性能（续）
（ 1）对冲压材料的要求
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
b．对材料厚度公差的要求
c．对表面质量的要求
a．对冲压成形性能的要求
（ 2）常用冲压材料
黑色金属、有色金属、非金属材料
本章思考与练习题 5
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
第三节 冲压变形理论基础
作业布置：
点的应力状态
a）任意坐标系 b）主轴坐标系
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
9种主应力状态图
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
3种主应变状态图
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
金属的应力 -应变图
1-实际应力曲线 2-假象应力曲线
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
硬化曲线
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
方板拉深试验 ——最小阻力定律试验
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
变形趋向性对冲压工艺和影响
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
环形毛坯的变形趋向
（ａ）变形前的模具与毛坯（ｂ）拉深（ｃ）翻边（ｄ）胀形
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
