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第1章 冲压变形基础理论1

1.1概述1

1.2应力应变基本概念2

1.2.1点的应力状态2

1.2.2点的应变状态3

1.3屈服准则3

1.3.1各向同性屈服准则3

1.3.2各向异性屈服准则6

1.4材料模型7

1.5应力应变关系8

1.5.1塑性应力应变关系与屈服准则的相关性8

1.5.2各向同性流动理论8

1.5.3各向异性流动理论9

1.5.4面内同性厚向异性薄板的平面应力问题13

1.6塑性变形的基本方程18

1.7板材失稳理论18

1.7.1单向拉伸失稳理论18

1.7.2双向拉伸失稳理论20

1.7.3理论成形极限图22

1.8轴对称薄板自由胀形解析23

1.8.1轴对称薄板自由胀形的几何和力学特点23

1.8.2轴对称薄板自由胀形解析的理论基础24

1.8.3主应力之比与胀形轮廓之间的关系26

1.8.4薄板自由胀形的力学解析27

1.9圆锥形件拉深过程的能量法解析32

1.9.1轴对称曲面件拉深过程的力学模型32

1.9.2接触摩擦的简化处理33

1.9.3拉深力-行程曲线的能量法解析34

1.10板材拉深起皱失稳38

1.10.1法兰起皱失稳38

1.10.2圆锥形件拉深的侧壁起皱失稳50

参考文献54

第2章 冲压用金属板材料55

2.1新型金属板材料的品种性能及其技术特征56

2.1.1材料成形性指数56

2.1.2新型板材的品种与性能58

2.1.3新型板材的主要技术特征66

2.2金属板材料的分类68

2.2.1按晶体结构分类68

2.2.2按基体金属种类与化学成分分类70

2.2.3按生产工艺分类72

2.2.4按用途分类74

2.2.5按使用性能分类75

2.2.6按加工与成形工艺特性分类78

2.3金属材料的晶体结构与强塑性78

2.3.1金属材料的晶体结构79

2.3.2位错理论与塑性变形80

2.3.3临界分切应力与屈服强度84

2.3.4金属材料屈服强度的影响因素87

2.3.5晶体结构对塑性的影响89

2.4金属板材料冲压成形性能90

2.4.1单向拉伸试验90

2.4.2冲压成形用材料的强度92

2.4.3成形性能基本参数的物理意义95

2.4.4平面应变拉伸试验96

2.4.5双向拉伸试验96

2.4.6剪切试验98

2.5材料成形性能的评定试验方法99

2.5.1冲压成形的基本类型及其对材料成形性能的要求99

2.5.2成形性能的专项评定试验方法100

2.5.3成形极限图及其测试方法113

2.6国内外常用金属板材料的标准、牌号与性能115

2.6.1冷轧钢板118

2.6.2冷轧热镀锌、电镀锌及彩涂钢板133

2.6.3热轧钢板与钢带142

2.6.4不锈钢板148

2.6.5铝合金板151

2.6.6镁合金板153

2.6.7钛合金板155

2.7典型冲压成形材料的成分、工艺、组织与性能156

2.7.1超深冲钢薄板156

2.7.2铝合金薄板159

2.7.3中厚钢板160

2.8金属材料的强塑化机理与途径161

2.8. 1金属材料的强化机理与途径162

2.8.2提高材料塑性与成形性能的方法与工艺163

2.9金属板材的发展及应用趋势164

2.9. 1高强度无间隙原子（IF）钢板164

2.9.2相变诱导塑性（TRIP）钢板165

2.9.3孪晶诱导塑性（TWIP）钢板167

2.9.4淬火分离（Q-P）钢板168

参考文献168

第3章 冲压工艺172

3.1冲压工艺概论172

3.1.1冲压成形的特点及发展趋势172

3.1.2冲压工艺分类173

3.1.3冲压成形的基本规律174

3.2分离179

3.2. 1冲裁179

3.2.2管材与型材的冲裁209

3.2.3精密冲裁215

3.2.4高速冲裁217

3.3弯曲223

3.3.1板料弯曲223

3.3.2管材弯曲249

3.4拉深250

3.4.1拉深基本原理及其工艺性250

3.4.2圆筒形件拉深工艺性分析251

3.4.3拉深过程的力学分析及尺寸确定253

3.4.4拉深过程易出现的缺陷及防止措施257

3.4.5无凸缘圆筒形件的拉深工艺计算259

3.4.6压边力、拉深力和拉深功263

3.4.7有凸缘圆筒形件的拉深267

3.4.8阶梯形零件的拉深270

3.4.9曲面形状零件的拉深271

3.4.10盒形件的拉深275

3.4.11变薄拉深279

3.4.12温差拉深281

3.4.13大型覆盖件拉深282

3.4.14关键工艺参数的确定288

3.5成形291

3.5.1胀形291

3.5.2翻边304

3.5.3缩口与扩口318

3.5.4校形323

3.5.5旋压324

3.6特种成形330

3.6.1板材充液成形330

3.6.2管材充液成形332

3.6.3电磁成形333

3.6.4温热成形334

3.6.5爆炸成形335

3.6.6电液成形336

3.6.7激光冲击成形337

3.6.8增量成形337

3.6.9冲锻复合成形338

参考文献339

第4章 冲压模具340

4.1概述340

4.2冲模技术设计及冲模类型340

4.2.1冲模技术设计340

4.2.2冲模的类型及其典型结构341

4.3冲件及其技术要求420

4.3.1冲件的精度与尺寸公差等级420

4.3.2冲件的结构工艺性425

4.3.3冲件常用材料及其性能439

4.4冲模设计与制造的技术要求446

4.4.1冲模模架的技术要求446

4.4.2冲模零件的技术要求451

4.5冲模的结构形式与结构主体设计454

4.5.1冲模结构形式的确定454

4.5.2冲模结构主体及其典型结构457

4.6冲裁模的结构与工艺参数483

4.6.1冲裁过程与冲裁间隙485

4.6.2凸、凹模刃口的几何参数492

4.6.3压力中心的计算与确定494

4.6.4冲裁成形工艺参数495

4.7弯曲模的结构与工艺参数497

4.7.1弯曲件的结构工艺性与尺寸公差等级497

4.7.2弯曲变形过程与凸、凹模圆角半径500

4.7.3凸、凹模间隙及工作部位尺寸503

4.7.4弯曲成形条件与工艺参数504

4.8拉深模的结构与工艺参数511

4.8.1凸、凹模圆角半径的计算510

4.8.2凸、凹模间隙的计算与设定513

4.8.3拉深成形的工艺条件516

4.9成形模的结构与工艺参数535

4.9.1起伏成形与胀形模的结构与工艺参数536

4.9.2翻边模的结构与成形工艺参数539

4.9.3缩口与扩口成形工艺参数547

4.10精冲模的类型及其结构与工艺参数550

4.10.1精冲模的类型与应用550

4.10.2精冲模的结构与工艺参数550

参考文献552

第5章 冲压数值模拟与模具数字化制造553

5.1板料冲压成形数值模拟基础553

5.1.1单元模型553

5.1.2屈服准则555

5.1.3流动应力方程558

5.1.4硬化模型559

5.1.5失稳判据562

5.1.6模拟算法562

5.1.7板料成形数值模拟网格划分565

5.2板料成形软件介绍566

5.2.1全流程集成化板料成形数值模拟软件——FASTAMP566

5.2.2全工序板料成形数值模拟软件——AutoForm567

5.2.3基于动力显式算法的成形数值模拟软件LS-DYNA和PAM-STAMP 2G568

5.3板料成形数值模拟技术在产品设计过程中的应用568

5.4板料成形数值模拟技术在冲压行业中的应用570

5.4.1在汽车覆盖件冲压成形中的应用570

5.4.2在汽车结构件冲压成形中的应用572

5.4.3在家电钣金件冲压成形中的应用574

5.5冲压工艺和模具数字化设计575

5.5.1冲压工艺和模具设计的步骤576

5.5.2冲压工艺和模具的数字化设计方法576

5.5.3应用实例579

5.6冲压模具的数字化装配583

5.6.1三维装配技术583

5.6.2冲压模具的数字化装配方法585

5.6.3应用实例587

5.7冲压模具的数控加工技术589

5.7.1数控加工的基本特点589

5.7.2数控加工指令的生成方法590

5.7.3应用实例595

5.8冲压模具的检测技术598

5.8.1三坐标测量技术598

5.8.2冲压模具制造精度的检测方法601

参考文献606

第6章 省力与近均匀冲压技术610

6.1省力成形力学原理及其在屈服图形上的范围611

6.1.1省力成形力学原理611

6.1.2应力应变顺序对应规律的证明和应用622

6.1.3平面应力屈服图形的分区及其省力成形范围628

6.1.4三向应力屈服图形的分区及其上低载荷成形范围632

6.2均匀成形及其影响因素638

6.2.1均匀变形基本概念638

6.2.2变形均匀性与省力成形的联系641

6.3降低流动应力来实现省力成形的途径646

6.3.1影响流动应力的因素646

6.3.2实现省力成形的途径647

6.4改变摩擦状态及实现省力成形的途径656

6.4.1影响摩擦的因素656

6.4.2实现省力成形的途径658

6.4.3积极摩擦662

6.5减小承压面积来实现省力成形的途径664

6.5.1省力冲裁664

6.5.2局部锻造成形665

6.5.3旋压667

6.5.4摆动辗压667

6.5.5多点成形670

6.5.6校平674

6.5.7弯曲成形675

6.5.8辊轧成形676

6.5.9滚弯成形677

6.5.10单点数控增量成形678

6.6增大自由流动的可能性来实现省力成形的途径681

6.6.1省力拉深模具结构681

6.6.2板材拉深时坯料工艺孔的设计682

6.6.3弯曲步骤制订684

6.6.4分流面锻造684

6.7成形流程对变形均匀性的影响686

6.7.1成形次数对变形均匀性的影响686

6.7.2成形顺序对变形均匀性的影响687

6.7.3采用合理预成形工艺实现均匀成形689

6.8采用新工艺实现省力及均匀成形690

6.8.1液压胀形690

6.8.2粘性介质成形692

6.8.3板材／体积复合成形工艺693

6.8.4内高压省力成形方法697

参考文献701

第7章 冲压设备704

7.1冲压设备的分类704

7.2曲柄压力机705

7.2.1概述705

7.2.2曲柄连杆滑块机构707

7.2.3传动系统711

7.2.4离合器与制动器716

7.3冲压液压机717

7.3.1液压机的主要技术参数718

7.3.2冲压液压机的结构形式与动作方式719

7.3.3液压机的发展水平和趋势720

7.3.4国内具有代表性的冲压液压机721

7.4伺服压力机723

7.4.1交流伺服直接驱动技术723

7.4.2伺服压力机的类型725

7.4.3典型伺服机械压力机726

7.4.4伺服机械压力机的典型结构730

7.5数控冲、剪、折机床732

7.5.1数控转塔压力机732

7.5.2数制折弯机735

7.5.3数控剪板机736

7.6冲压生产机械化、自动化设备与装置737

7.6.1板材开卷、校平机737

7.6.2冲压自动送料装置738

7.6.3冲压机械手与机器人742

7.6.4冲压安全保护装置747

第8章 冲压生产设施753

8.1概述753

8.1.1冲压生产设施对冲压生产的重要性753

8.1.2冲压生产设施涵盖的内容753

8.1.3确定冲压生产设施的基础754

8.1.4确定生产设施的原则756

8.2冲压生产设备设施756

8.2.1生产设备设施涵盖的内容756

8.2.2生产设备设施的选用原则758

8.2.3工艺设备的确定761

8.2.4冲模与检验夹具的确定768

8.3车间部门设置及要求770

8.3.1车间类型及车间组成770

8.3.2各部门的要求771

8.4车间区划与平面布置773

8.4.1区划与平面布置的原则773

8.4.2区划与平面布置的内容774

8.4.3区划与平面布置的基本形式776

8.4.4车间面积分类及计算778

8.5厂房建筑结构形式783

8.5.1对厂房建筑结构形式的一般要求783

8.5.2厂房建筑的结构形式784

8.5.3车间通道786

8.5.4车间内的平台786

8.5.5地面786

8.5.6设备基础788

8.6厂房环境790

8.6.1采光与照度790

8.6.2通风采暖791

8.6.3清洁度791

8.7动能供应791

8.7.1动能种类及要求791

8.7.2各种介质耗量794

8.7.3节约能源及合理利用能源797

8.8劳动保护及安全技术798

8.9环保、职业卫生要求及采取的措施799

8.10消防要求及采取的措施804