2.3 沖壓成形中的變形趨向性

在沖壓過程中，毛坯和各個(gè)部分在同一模具的作用下，有可能以不同的方式變形，即具有不同的變形趨向。為了達(dá)到使毛坯獲得預(yù)期的變形，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)毛坯的變形趨向控制，從而得到合格的沖件的目的，有必要研究變形的趨向性問題，并將之運(yùn)用于零件的工藝方案制定及沖模的設(shè)計(jì)。

沖壓成形時(shí)，毛坯內(nèi)各處的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系都不盡相同，在應(yīng)力狀態(tài)滿足屈服準(zhǔn)則的區(qū)域內(nèi)將產(chǎn)生塑性變形，此區(qū)稱為塑性變形區(qū)；沒有滿足屈服準(zhǔn)則的區(qū)域不會(huì)產(chǎn)生塑性變形，稱為非變形區(qū)。非變形區(qū)進(jìn)一步又可分為已變形區(qū)、待變形區(qū)和不變形區(qū)。圖2-13的A部位為變形區(qū)，B、C為非變形區(qū)，其中B為已變形區(qū)，C為不變形區(qū)或待變形區(qū)。在縮口變形的例子中，C的上部為待變形區(qū)，C的下部為不變形區(qū)。若非變形區(qū)也受到力的作用時(shí)，又可稱其為傳力區(qū)。

以圖2-13c中縮口變形為例，在變形力F的作用下，A區(qū)受縮口模的作用，在有利的變形條件下先行屈服，產(chǎn)生塑性變形，而C區(qū)同樣受到變形力F的作用，卻沒有屈服變形。換句話說，A區(qū)屈服需要的變形較小，是相對(duì)的弱區(qū)。形象地稱縮口變形區(qū)A為弱區(qū)，C為強(qiáng)區(qū)，C區(qū)把來自于沖壓設(shè)備的作用力F傳遞到變形區(qū)，因此C區(qū)也是傳力區(qū)。

為了保證沖壓過程的順利進(jìn)行，必須保證沖壓工序中變形限于變形區(qū)，因而要排除傳力區(qū)產(chǎn)生任何不必要的塑性變形的可能。由此可以得出一個(gè)十分重要的結(jié)論：在沖壓成形過程中，需要最小變形力的區(qū)是個(gè)相對(duì)的弱區(qū)，而且弱區(qū)必先變形，因此變形區(qū)應(yīng)為弱區(qū)。這個(gè)結(jié)論在沖壓生產(chǎn)中具有很重要的實(shí)際意義。

當(dāng)變形區(qū)和傳力區(qū)有兩種以上變形方式時(shí)，則首先發(fā)生的是需變形力最小的變形方式。因此，在工藝過程設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)時(shí)，除要保證變形區(qū)為弱區(qū)外，還要保證其所需的變形方式要求最小的變形力。例如，在縮口時(shí)，變形區(qū)可能產(chǎn)生的塑性變形是切向收縮的縮口變形或在切向壓應(yīng)力作用下的失穩(wěn)起皺；傳力區(qū)可能產(chǎn)生的塑性變形是鐓粗或縱向失穩(wěn)。在這四種變形趨向中，只有滿足縮口變形所需的變形力最小這個(gè)條件，縮口才可能正常進(jìn)行。

圖2-13 沖壓成形時(shí)毛坯各區(qū)劃分

a）拉深 b）翻邊 c）縮口 d）彎曲