板料成型性能指數對鈑金零件成型工藝性的影響

盧仕維

（安順職業技術學院，貴州 安順 561000）

摘要：影響鈑金零件成型的性能指數主要有n、r值。文章主要介紹了板料成型性能指數n、r值對鈑金零件成型的影響，通過結合典范成型工藝，運用鈑金的冷壓成型原理進行n、r值的詳細分析與研究，總結出成型工藝的相關規律性結論，為鈑金成形工藝提供一些指導性建議。

關鍵詞：成型性能；成型工藝；鈑金零件；冷壓成型

中圖分類號：TG381文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）22-0069-02世界上很多國家同一個化學成分與同一個品牌的板料在成型工藝方面有著非常明顯的差異，造成這種現象的根本因素就是每一個板料的生產企業對板料成型工藝性能的指數n值與r值得控制上有著明顯的出入。在國外每一個生產單位對于板料成型工藝性能指數r值與n值得控制已經有了一個明確的統一標準，但是在國內相對于板料成形工藝性能指數n值與r值僅僅停留在研究階段。因材，現階段最為重要的就是相關研究部門將板料成形工藝性能指數n值與r值得研究結果進行推廣與運用，從而形成一個統一的標準。

1n值的物理意義與影響

板料成型性能指數n值主要是指與板料有聯系的常數，也常常被稱之為加工硬化指數或者是應變剛指數，其通常是反映板料在變形過程中的強化能力與抗失穩能力。如果n值越大，那么板料變形能力就越大，也就不容易出現失穩現象。n值主要是拉伸材料相關成型性能的判斷依據。

1.1n值對材料變形強化能力的影響

dσ/dε表示板料的應變強化能力，對其進行微分可以得出：

其中A是應變剛系數或者強度系數，n為應變剛

指數。

當ε=0.01選擇不一樣材料的n值帶入上式中求出dσ/dε數值，并且列入表1中，如表1所示：

表1

n值?????0.2?????0.3?????0.4

1/ε1-n????5.85????? 4.69?????3.76

dσ/dε???0.51?????0.881.07

從表1中能夠看出n值比較大的材料，在材料的變形過程中dσ/dε增加的比較大，能夠使變形快速地轉移到接近部分，可以使各個點的變形更為均勻。

1.2n值對材料抗失穩能力的影響

本文以板料的雙線拉伸進行實驗研究：設σ2/σ1=χ。經過認真研究與觀察得出，當板料發生分散性時其應變強度為：

而板料發生集中性失穩時其應變強度為：

由以上兩式可以總結出某種板料的兩種相關失穩曲線，并且繪制成相關圖形。板料的失散與失穩，如果單向拉伸時，x為零，而εf-j與n以及εj一樣時，材料平面應變如下：當x=0.5時，經過計算得出

εf-j=1.155n=1.155εj；雙向等拉時：當x=1時，計算得出εf-j=2n=2εj；集中失穩時：x=0時，εj-j=2n=2εj，而x=0.5時，εj-j=1.155n=1.155εj；也就是εf-j與εj-j一樣，這樣就可以得出此種應力狀態之下，材料的分散失穩與集中失穩是一起發生的。由此可以看出，n值主要影響著板料的拉伸失穩，并且具備決定性的作用。當n值無限接近與εj值時，就可以推遲板料失穩的發生時間。其中σ2/σ1=χ，εj-j是集中性材料的應變強度，εf-j是分散性材料的應變強度。

1.3n值對成型極限的影響

翻邊系數為：

Kf=

上式中的d0為翻邊前孔的直徑，而D為翻邊后孔的直徑，在板料經過變形之后，其切向的最大應變量，由經過推導可以得出Kf=，另外板料的翻邊危險斷面位置主要是翻邊孔直徑的邊緣，因此該位置能夠當作單向拉伸的應力狀態。運用上式，當x=0時，板料發生了集中失穩現象，這時=2n=2，就能夠推導出Kfmax=e-2n=e-2εj。而對于LY12M的鋁合金板料，當n=0.132時，板料的極限翻邊系數為Kfmax=0.77，對于軟鋼板料，當n=0.32時，板料的極限翻邊系數為Kfmax=e-0.46=0.63。

2板料成型厚向異性指數r值的物理意義與影響

板料成型厚向異性指數r值可以反映出板料的抗變薄能力，還影響著板料塑性的發揮，所以可以運用厚向指數r值對材料成型進行判斷。板料成型厚向異性指數r值主要是以板料單拉進行試驗，并且以板料件伸長20%時的板寬與板厚的實際應變比值進行表示，r值公式如公式1所示。

r== （1）

公式（1）r值公式

公式（1）中，εb為板件的寬向實際應變，εt為板件的厚向實際應變，b0與b1是板件變形前后的寬度，t0與t1是板件變形前后的厚度。

2.1r值對板件屈服強度的影響

公式：

σ3=σ1σ2

公式中σ1為徑向應力；σ2為切向應力；σ3為屈服強度。依據性能指數r值的不同，運用上式進行計算，將獲取的結果繪制成橢圓形。當r值不斷增大，橢圓的長軸就越長，相對短軸就越短，使雙向等拉的受力位置σ3加大非常多，一拉一壓使σ3在一定程度上減小了。而拉伸板件的危險斷面處于雙向拉的應力狀態。如果加大σ3，那么就不容易拉壞，另外凸緣方面處在一拉一壓狀態時，降低σ3值，就比較容易實現收縮變形，進而拉伸就非常容易。

2.2板料成型指數r值對其拉伸能力造成的影響

強化板件拉伸的方法各種各樣，一方面上可以在板件凸緣的地方減小變形抗力；另一方面，可以在板件的危險斷面處加強屈服強度，并且拉伸零件中的凸緣主要是異號應力，而板料的危險斷面為同號應力。除此之外，板料成型指數n值不斷增大，就會不斷地增強板料危險斷面的抗拉強度，同時板料也就很不容易拉裂，但是板料成型性能指數r值不斷增大，就會不斷降低板料凸緣部分的屈服強度，非常容易發生變形。因此，板料成型性能指數r值越大，板料的危險斷面抗拉強度就越強，不容易變薄，所以板料成型性能指數r值就成為了板料拉伸性能的根本依據。例如，鈦合金板料的延伸率為7%，可塑性非常差，通常情況下，鈦合金板料的拉伸性能也就會很差，但是由于其成型性能指數r值比較大，因此其拉伸性能反而更好。

2.3r值對板料變薄的影響

板料主要是拉伸的相關變形工藝，材料的變薄一般是在其形成過程中，而r值對板料變薄的影響推導如公式（2）所示：

r=rεt=εb（2）

ε1+εb+εt=0

公式（2）r值公式

根據公式（2），還以推導出t=t0-（）In，由

此可以看出r值越大，t值就越大，充分說明r值比較大的板料非常不容易變薄，而t=t=t0-（）In也可以

運用在型材拉彎與液壓膨脹以及蒙皮拉型等中。

3結語

以上所述是關于板料成型性能指數n、r值對鈑金零件成型工藝性的影響。近些年來，我國經濟的快速發展，促進了機械制造業的進一步發展，從而使各個裝備公司對于鈑金件的要求越來越高。影響鈑金零件成型工藝比較重要的因素就是板料性能指數的n、r值，其中n值主要影響著鈑金零件的拉伸失穩，因此要合理控制好n值，保證鈑金零件的性能。而r值主要影響著鈑金件的拉伸能力，同時也要控制好r值，進而確保鈑金零件的工藝性能。只有制造出具備多種性能的鈑金材料，才可以促進我國經濟的快速發展，從而提升我國綜合水平。

參考文獻

[1]?胡世光，王振偉，王剛．板料成形塑性理論基礎．南

昌航空大學研究學院內部資料，2011，（35）．

[2]?薄健強，顧寶山，王迪．板料的成型性能．北京航空

學院704教研室內部資料，2013，（12）．

endprint

（安順職業技術學院，貴州 安順 561000）

摘要：影響鈑金零件成型的性能指數主要有n、r值。文章主要介紹了板料成型性能指數n、r值對鈑金零件成型的影響，通過結合典范成型工藝，運用鈑金的冷壓成型原理進行n、r值的詳細分析與研究，總結出成型工藝的相關規律性結論，為鈑金成形工藝提供一些指導性建議。

關鍵詞：成型性能；成型工藝；鈑金零件；冷壓成型

中圖分類號：TG381文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）22-0069-02世界上很多國家同一個化學成分與同一個品牌的板料在成型工藝方面有著非常明顯的差異，造成這種現象的根本因素就是每一個板料的生產企業對板料成型工藝性能的指數n值與r值得控制上有著明顯的出入。在國外每一個生產單位對于板料成型工藝性能指數r值與n值得控制已經有了一個明確的統一標準，但是在國內相對于板料成形工藝性能指數n值與r值僅僅停留在研究階段。因材，現階段最為重要的就是相關研究部門將板料成形工藝性能指數n值與r值得研究結果進行推廣與運用，從而形成一個統一的標準。

1n值的物理意義與影響

板料成型性能指數n值主要是指與板料有聯系的常數，也常常被稱之為加工硬化指數或者是應變剛指數，其通常是反映板料在變形過程中的強化能力與抗失穩能力。如果n值越大，那么板料變形能力就越大，也就不容易出現失穩現象。n值主要是拉伸材料相關成型性能的判斷依據。

1.1n值對材料變形強化能力的影響

dσ/dε表示板料的應變強化能力，對其進行微分可以得出：

其中A是應變剛系數或者強度系數，n為應變剛

指數。

當ε=0.01選擇不一樣材料的n值帶入上式中求出dσ/dε數值，并且列入表1中，如表1所示：

表1

n值?????0.2?????0.3?????0.4

1/ε1-n????5.85????? 4.69?????3.76

dσ/dε???0.51?????0.881.07

從表1中能夠看出n值比較大的材料，在材料的變形過程中dσ/dε增加的比較大，能夠使變形快速地轉移到接近部分，可以使各個點的變形更為均勻。

1.2n值對材料抗失穩能力的影響

本文以板料的雙線拉伸進行實驗研究：設σ2/σ1=χ。經過認真研究與觀察得出，當板料發生分散性時其應變強度為：

而板料發生集中性失穩時其應變強度為：

由以上兩式可以總結出某種板料的兩種相關失穩曲線，并且繪制成相關圖形。板料的失散與失穩，如果單向拉伸時，x為零，而εf-j與n以及εj一樣時，材料平面應變如下：當x=0.5時，經過計算得出

εf-j=1.155n=1.155εj；雙向等拉時：當x=1時，計算得出εf-j=2n=2εj；集中失穩時：x=0時，εj-j=2n=2εj，而x=0.5時，εj-j=1.155n=1.155εj；也就是εf-j與εj-j一樣，這樣就可以得出此種應力狀態之下，材料的分散失穩與集中失穩是一起發生的。由此可以看出，n值主要影響著板料的拉伸失穩，并且具備決定性的作用。當n值無限接近與εj值時，就可以推遲板料失穩的發生時間。其中σ2/σ1=χ，εj-j是集中性材料的應變強度，εf-j是分散性材料的應變強度。

1.3n值對成型極限的影響

翻邊系數為：

Kf=

上式中的d0為翻邊前孔的直徑，而D為翻邊后孔的直徑，在板料經過變形之后，其切向的最大應變量，由經過推導可以得出Kf=，另外板料的翻邊危險斷面位置主要是翻邊孔直徑的邊緣，因此該位置能夠當作單向拉伸的應力狀態。運用上式，當x=0時，板料發生了集中失穩現象，這時=2n=2，就能夠推導出Kfmax=e-2n=e-2εj。而對于LY12M的鋁合金板料，當n=0.132時，板料的極限翻邊系數為Kfmax=0.77，對于軟鋼板料，當n=0.32時，板料的極限翻邊系數為Kfmax=e-0.46=0.63。

2板料成型厚向異性指數r值的物理意義與影響

板料成型厚向異性指數r值可以反映出板料的抗變薄能力，還影響著板料塑性的發揮，所以可以運用厚向指數r值對材料成型進行判斷。板料成型厚向異性指數r值主要是以板料單拉進行試驗，并且以板料件伸長20%時的板寬與板厚的實際應變比值進行表示，r值公式如公式1所示。

r== （1）

公式（1）r值公式

公式（1）中，εb為板件的寬向實際應變，εt為板件的厚向實際應變，b0與b1是板件變形前后的寬度，t0與t1是板件變形前后的厚度。

2.1r值對板件屈服強度的影響

公式：

σ3=σ1σ2

公式中σ1為徑向應力；σ2為切向應力；σ3為屈服強度。依據性能指數r值的不同，運用上式進行計算，將獲取的結果繪制成橢圓形。當r值不斷增大，橢圓的長軸就越長，相對短軸就越短，使雙向等拉的受力位置σ3加大非常多，一拉一壓使σ3在一定程度上減小了。而拉伸板件的危險斷面處于雙向拉的應力狀態。如果加大σ3，那么就不容易拉壞，另外凸緣方面處在一拉一壓狀態時，降低σ3值，就比較容易實現收縮變形，進而拉伸就非常容易。

2.2板料成型指數r值對其拉伸能力造成的影響

強化板件拉伸的方法各種各樣，一方面上可以在板件凸緣的地方減小變形抗力；另一方面，可以在板件的危險斷面處加強屈服強度，并且拉伸零件中的凸緣主要是異號應力，而板料的危險斷面為同號應力。除此之外，板料成型指數n值不斷增大，就會不斷地增強板料危險斷面的抗拉強度，同時板料也就很不容易拉裂，但是板料成型性能指數r值不斷增大，就會不斷降低板料凸緣部分的屈服強度，非常容易發生變形。因此，板料成型性能指數r值越大，板料的危險斷面抗拉強度就越強，不容易變薄，所以板料成型性能指數r值就成為了板料拉伸性能的根本依據。例如，鈦合金板料的延伸率為7%，可塑性非常差，通常情況下，鈦合金板料的拉伸性能也就會很差，但是由于其成型性能指數r值比較大，因此其拉伸性能反而更好。

2.3r值對板料變薄的影響

板料主要是拉伸的相關變形工藝，材料的變薄一般是在其形成過程中，而r值對板料變薄的影響推導如公式（2）所示：

r=rεt=εb（2）

ε1+εb+εt=0

公式（2）r值公式

根據公式（2），還以推導出t=t0-（）In，由

此可以看出r值越大，t值就越大，充分說明r值比較大的板料非常不容易變薄，而t=t=t0-（）In也可以

運用在型材拉彎與液壓膨脹以及蒙皮拉型等中。

3結語

以上所述是關于板料成型性能指數n、r值對鈑金零件成型工藝性的影響。近些年來，我國經濟的快速發展，促進了機械制造業的進一步發展，從而使各個裝備公司對于鈑金件的要求越來越高。影響鈑金零件成型工藝比較重要的因素就是板料性能指數的n、r值，其中n值主要影響著鈑金零件的拉伸失穩，因此要合理控制好n值，保證鈑金零件的性能。而r值主要影響著鈑金件的拉伸能力，同時也要控制好r值，進而確保鈑金零件的工藝性能。只有制造出具備多種性能的鈑金材料，才可以促進我國經濟的快速發展，從而提升我國綜合水平。

參考文獻

[1]?胡世光，王振偉，王剛．板料成形塑性理論基礎．南

昌航空大學研究學院內部資料，2011，（35）．

[2]?薄健強，顧寶山，王迪．板料的成型性能．北京航空

學院704教研室內部資料，2013，（12）．

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（安順職業技術學院，貴州 安順 561000）

摘要：影響鈑金零件成型的性能指數主要有n、r值。文章主要介紹了板料成型性能指數n、r值對鈑金零件成型的影響，通過結合典范成型工藝，運用鈑金的冷壓成型原理進行n、r值的詳細分析與研究，總結出成型工藝的相關規律性結論，為鈑金成形工藝提供一些指導性建議。

關鍵詞：成型性能；成型工藝；鈑金零件；冷壓成型

中圖分類號：TG381文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）22-0069-02世界上很多國家同一個化學成分與同一個品牌的板料在成型工藝方面有著非常明顯的差異，造成這種現象的根本因素就是每一個板料的生產企業對板料成型工藝性能的指數n值與r值得控制上有著明顯的出入。在國外每一個生產單位對于板料成型工藝性能指數r值與n值得控制已經有了一個明確的統一標準，但是在國內相對于板料成形工藝性能指數n值與r值僅僅停留在研究階段。因材，現階段最為重要的就是相關研究部門將板料成形工藝性能指數n值與r值得研究結果進行推廣與運用，從而形成一個統一的標準。

1n值的物理意義與影響

板料成型性能指數n值主要是指與板料有聯系的常數，也常常被稱之為加工硬化指數或者是應變剛指數，其通常是反映板料在變形過程中的強化能力與抗失穩能力。如果n值越大，那么板料變形能力就越大，也就不容易出現失穩現象。n值主要是拉伸材料相關成型性能的判斷依據。

1.1n值對材料變形強化能力的影響

dσ/dε表示板料的應變強化能力，對其進行微分可以得出：

其中A是應變剛系數或者強度系數，n為應變剛

指數。

當ε=0.01選擇不一樣材料的n值帶入上式中求出dσ/dε數值，并且列入表1中，如表1所示：

表1

n值?????0.2?????0.3?????0.4

1/ε1-n????5.85????? 4.69?????3.76

dσ/dε???0.51?????0.881.07

從表1中能夠看出n值比較大的材料，在材料的變形過程中dσ/dε增加的比較大，能夠使變形快速地轉移到接近部分，可以使各個點的變形更為均勻。

1.2n值對材料抗失穩能力的影響

本文以板料的雙線拉伸進行實驗研究：設σ2/σ1=χ。經過認真研究與觀察得出，當板料發生分散性時其應變強度為：

而板料發生集中性失穩時其應變強度為：

由以上兩式可以總結出某種板料的兩種相關失穩曲線，并且繪制成相關圖形。板料的失散與失穩，如果單向拉伸時，x為零，而εf-j與n以及εj一樣時，材料平面應變如下：當x=0.5時，經過計算得出

εf-j=1.155n=1.155εj；雙向等拉時：當x=1時，計算得出εf-j=2n=2εj；集中失穩時：x=0時，εj-j=2n=2εj，而x=0.5時，εj-j=1.155n=1.155εj；也就是εf-j與εj-j一樣，這樣就可以得出此種應力狀態之下，材料的分散失穩與集中失穩是一起發生的。由此可以看出，n值主要影響著板料的拉伸失穩，并且具備決定性的作用。當n值無限接近與εj值時，就可以推遲板料失穩的發生時間。其中σ2/σ1=χ，εj-j是集中性材料的應變強度，εf-j是分散性材料的應變強度。

1.3n值對成型極限的影響

翻邊系數為：

Kf=

上式中的d0為翻邊前孔的直徑，而D為翻邊后孔的直徑，在板料經過變形之后，其切向的最大應變量，由經過推導可以得出Kf=，另外板料的翻邊危險斷面位置主要是翻邊孔直徑的邊緣，因此該位置能夠當作單向拉伸的應力狀態。運用上式，當x=0時，板料發生了集中失穩現象，這時=2n=2，就能夠推導出Kfmax=e-2n=e-2εj。而對于LY12M的鋁合金板料，當n=0.132時，板料的極限翻邊系數為Kfmax=0.77，對于軟鋼板料，當n=0.32時，板料的極限翻邊系數為Kfmax=e-0.46=0.63。

2板料成型厚向異性指數r值的物理意義與影響

板料成型厚向異性指數r值可以反映出板料的抗變薄能力，還影響著板料塑性的發揮，所以可以運用厚向指數r值對材料成型進行判斷。板料成型厚向異性指數r值主要是以板料單拉進行試驗，并且以板料件伸長20%時的板寬與板厚的實際應變比值進行表示，r值公式如公式1所示。

r== （1）

公式（1）r值公式

公式（1）中，εb為板件的寬向實際應變，εt為板件的厚向實際應變，b0與b1是板件變形前后的寬度，t0與t1是板件變形前后的厚度。

2.1r值對板件屈服強度的影響

公式：

σ3=σ1σ2

公式中σ1為徑向應力；σ2為切向應力；σ3為屈服強度。依據性能指數r值的不同，運用上式進行計算，將獲取的結果繪制成橢圓形。當r值不斷增大，橢圓的長軸就越長，相對短軸就越短，使雙向等拉的受力位置σ3加大非常多，一拉一壓使σ3在一定程度上減小了。而拉伸板件的危險斷面處于雙向拉的應力狀態。如果加大σ3，那么就不容易拉壞，另外凸緣方面處在一拉一壓狀態時，降低σ3值，就比較容易實現收縮變形，進而拉伸就非常容易。

2.2板料成型指數r值對其拉伸能力造成的影響

強化板件拉伸的方法各種各樣，一方面上可以在板件凸緣的地方減小變形抗力；另一方面，可以在板件的危險斷面處加強屈服強度，并且拉伸零件中的凸緣主要是異號應力，而板料的危險斷面為同號應力。除此之外，板料成型指數n值不斷增大，就會不斷地增強板料危險斷面的抗拉強度，同時板料也就很不容易拉裂，但是板料成型性能指數r值不斷增大，就會不斷降低板料凸緣部分的屈服強度，非常容易發生變形。因此，板料成型性能指數r值越大，板料的危險斷面抗拉強度就越強，不容易變薄，所以板料成型性能指數r值就成為了板料拉伸性能的根本依據。例如，鈦合金板料的延伸率為7%，可塑性非常差，通常情況下，鈦合金板料的拉伸性能也就會很差，但是由于其成型性能指數r值比較大，因此其拉伸性能反而更好。

2.3r值對板料變薄的影響

板料主要是拉伸的相關變形工藝，材料的變薄一般是在其形成過程中，而r值對板料變薄的影響推導如公式（2）所示：

r=rεt=εb（2）

ε1+εb+εt=0

公式（2）r值公式

根據公式（2），還以推導出t=t0-（）In，由

此可以看出r值越大，t值就越大，充分說明r值比較大的板料非常不容易變薄，而t=t=t0-（）In也可以

運用在型材拉彎與液壓膨脹以及蒙皮拉型等中。

3結語

以上所述是關于板料成型性能指數n、r值對鈑金零件成型工藝性的影響。近些年來，我國經濟的快速發展，促進了機械制造業的進一步發展，從而使各個裝備公司對于鈑金件的要求越來越高。影響鈑金零件成型工藝比較重要的因素就是板料性能指數的n、r值，其中n值主要影響著鈑金零件的拉伸失穩，因此要合理控制好n值，保證鈑金零件的性能。而r值主要影響著鈑金件的拉伸能力，同時也要控制好r值，進而確保鈑金零件的工藝性能。只有制造出具備多種性能的鈑金材料，才可以促進我國經濟的快速發展，從而提升我國綜合水平。

參考文獻

[1]?胡世光，王振偉，王剛．板料成形塑性理論基礎．南

昌航空大學研究學院內部資料，2011，（35）．

[2]?薄健強，顧寶山，王迪．板料的成型性能．北京航空

學院704教研室內部資料，2013，（12）．

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