板料成型性能指数对钣金零件成型工艺性的影响

卢仕维

（安顺职业技术学院，贵州 安顺 561000）

摘要：影响钣金零件成型的性能指数主要有n、r值。文章主要介绍了板料成型性能指数n、r值对钣金零件成型的影响，通过结合典范成型工艺，运用钣金的冷压成型原理进行n、r值的详细分析与研究，总结出成型工艺的相关规律性结论，为钣金成形工艺提供一些指导性建议。

关键词：成型性能；成型工艺；钣金零件；冷压成型

中图分类号：TG381文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）22-0069-02世界上很多国家同一个化学成分与同一个品牌的板料在成型工艺方面有着非常明显的差异，造成这种现象的根本因素就是每一个板料的生产企业对板料成型工艺性能的指数n值与r值得控制上有着明显的出入。在国外每一个生产单位对于板料成型工艺性能指数r值与n值得控制已经有了一个明确的统一标准，但是在国内相对于板料成形工艺性能指数n值与r值仅仅停留在研究阶段。因材，现阶段最为重要的就是相关研究部门将板料成形工艺性能指数n值与r值得研究结果进行推广与运用，从而形成一个统一的标准。

1n值的物理意义与影响

板料成型性能指数n值主要是指与板料有联系的常数，也常常被称之为加工硬化指数或者是应变刚指数，其通常是反映板料在变形过程中的强化能力与抗失稳能力。如果n值越大，那么板料变形能力就越大，也就不容易出现失稳现象。n值主要是拉伸材料相关成型性能的判断依据。

1.1n值对材料变形强化能力的影响

dσ/dε表示板料的应变强化能力，对其进行微分可以得出：

其中A是应变刚系数或者强度系数，n为应变刚

指数。

当ε=0.01选择不一样材料的n值带入上式中求出dσ/dε数值，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

从表1中能够看出n值比较大的材料，在材料的变形过程中dσ/dε增加的比较大，能够使变形快速地转移到接近部分，可以使各个点的变形更为均匀。

1.2n值对材料抗失稳能力的影响

本文以板料的双线拉伸进行实验研究：设σ2/σ1=χ。经过认真研究与观察得出，当板料发生分散性时其应变强度为：

而板料发生集中性失稳时其应变强度为：

由以上两式可以总结出某种板料的两种相关失稳曲线，并且绘制成相关图形。板料的失散与失稳，如果单向拉伸时，x为零，而εf-j与n以及εj一样时，材料平面应变如下：当x=0.5时，经过计算得出

εf-j=1.155n=1.155εj；双向等拉时：当x=1时，计算得出εf-j=2n=2εj；集中失稳时：x=0时，εj-j=2n=2εj，而x=0.5时，εj-j=1.155n=1.155εj；也就是εf-j与εj-j一样，这样就可以得出此种应力状态之下，材料的分散失稳与集中失稳是一起发生的。由此可以看出，n值主要影响着板料的拉伸失稳，并且具备决定性的作用。当n值无限接近与εj值时，就可以推迟板料失稳的发生时间。其中σ2/σ1=χ，εj-j是集中性材料的应变强度，εf-j是分散性材料的应变强度。

1.3n值对成型极限的影响

翻边系数为：

Kf=

上式中的d0为翻边前孔的直径，而D为翻边后孔的直径，在板料经过变形之后，其切向的最大应变量，由经过推导可以得出Kf=，另外板料的翻边危险断面位置主要是翻边孔直径的边缘，因此该位置能够当作单向拉伸的应力状态。运用上式，当x=0时，板料发生了集中失稳现象，这时=2n=2，就能够推导出Kfmax=e-2n=e-2εj。而对于LY12M的铝合金板料，当n=0.132时，板料的极限翻边系数为Kfmax=0.77，对于软钢板料，当n=0.32时，板料的极限翻边系数为Kfmax=e-0.46=0.63。

2板料成型厚向异性指数r值的物理意义与影响

板料成型厚向异性指数r值可以反映出板料的抗变薄能力，还影响着板料塑性的发挥，所以可以运用厚向指数r值对材料成型进行判断。板料成型厚向异性指数r值主要是以板料单拉进行试验，并且以板料件伸长20%时的板宽与板厚的实际应变比值进行表示，r值公式如公式1所示。

r== （1）

公式（1）r值公式

公式（1）中，εb为板件的宽向实际应变，εt为板件的厚向实际应变，b0与b1是板件变形前后的宽度，t0与t1是板件变形前后的厚度。

2.1r值对板件屈服强度的影响

公式：

σ3=σ1σ2

公式中σ1为径向应力；σ2为切向应力；σ3为屈服强度。依据性能指数r值的不同，运用上式进行计算，将获取的结果绘制成椭圆形。当r值不断增大，椭圆的长轴就越长，相对短轴就越短，使双向等拉的受力位置σ3加大非常多，一拉一压使σ3在一定程度上减小了。而拉伸板件的危险断面处于双向拉的应力状态。如果加大σ3，那么就不容易拉坏，另外凸缘方面处在一拉一压状态时，降低σ3值，就比较容易实现收缩变形，进而拉伸就非常容易。

2.2板料成型指数r值对其拉伸能力造成的影响

强化板件拉伸的方法各种各样，一方面上可以在板件凸缘的地方减小变形抗力；另一方面，可以在板件的危险断面处加强屈服强度，并且拉伸零件中的凸缘主要是异号应力，而板料的危险断面为同号应力。除此之外，板料成型指数n值不断增大，就会不断地增强板料危险断面的抗拉强度，同时板料也就很不容易拉裂，但是板料成型性能指数r值不断增大，就会不断降低板料凸缘部分的屈服强度，非常容易发生变形。因此，板料成型性能指数r值越大，板料的危险断面抗拉强度就越强，不容易变薄，所以板料成型性能指数r值就成为了板料拉伸性能的根本依据。例如，钛合金板料的延伸率为7%，可塑性非常差，通常情况下，钛合金板料的拉伸性能也就会很差，但是由于其成型性能指数r值比较大，因此其拉伸性能反而更好。

2.3r值对板料变薄的影响

板料主要是拉伸的相关变形工艺，材料的变薄一般是在其形成过程中，而r值对板料变薄的影响推导如公式（2）所示：

r=rεt=εb（2）

ε1+εb+εt=0

公式（2）r值公式

根据公式（2），还以推导出t=t0-（）In，由

此可以看出r值越大，t值就越大，充分说明r值比较大的板料非常不容易变薄，而t=t=t0-（）In也可以

运用在型材拉弯与液压膨胀以及蒙皮拉型等中。

3结语

以上所述是关于板料成型性能指数n、r值对钣金零件成型工艺性的影响。近些年来，我国经济的快速发展，促进了机械制造业的进一步发展，从而使各个装备公司对于钣金件的要求越来越高。影响钣金零件成型工艺比较重要的因素就是板料性能指数的n、r值，其中n值主要影响着钣金零件的拉伸失稳，因此要合理控制好n值，保证钣金零件的性能。而r值主要影响着钣金件的拉伸能力，同时也要控制好r值，进而确保钣金零件的工艺性能。只有制造出具备多种性能的钣金材料，才可以促进我国经济的快速发展，从而提升我国综合水平。

参考文献

[1] 胡世光，王振伟，王刚．板料成形塑性理论基础．南

昌航空大学研究学院内部资料，2011，（35）．

[2] 薄健强，顾宝山，王迪．板料的成型性能．北京航空

学院704教研室内部资料，2013，（12）．

endprint

（安顺职业技术学院，贵州 安顺 561000）

摘要：影响钣金零件成型的性能指数主要有n、r值。文章主要介绍了板料成型性能指数n、r值对钣金零件成型的影响，通过结合典范成型工艺，运用钣金的冷压成型原理进行n、r值的详细分析与研究，总结出成型工艺的相关规律性结论，为钣金成形工艺提供一些指导性建议。

关键词：成型性能；成型工艺；钣金零件；冷压成型

中图分类号：TG381文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）22-0069-02世界上很多国家同一个化学成分与同一个品牌的板料在成型工艺方面有着非常明显的差异，造成这种现象的根本因素就是每一个板料的生产企业对板料成型工艺性能的指数n值与r值得控制上有着明显的出入。在国外每一个生产单位对于板料成型工艺性能指数r值与n值得控制已经有了一个明确的统一标准，但是在国内相对于板料成形工艺性能指数n值与r值仅仅停留在研究阶段。因材，现阶段最为重要的就是相关研究部门将板料成形工艺性能指数n值与r值得研究结果进行推广与运用，从而形成一个统一的标准。

1n值的物理意义与影响

板料成型性能指数n值主要是指与板料有联系的常数，也常常被称之为加工硬化指数或者是应变刚指数，其通常是反映板料在变形过程中的强化能力与抗失稳能力。如果n值越大，那么板料变形能力就越大，也就不容易出现失稳现象。n值主要是拉伸材料相关成型性能的判断依据。

1.1n值对材料变形强化能力的影响

dσ/dε表示板料的应变强化能力，对其进行微分可以得出：

其中A是应变刚系数或者强度系数，n为应变刚

指数。

当ε=0.01选择不一样材料的n值带入上式中求出dσ/dε数值，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

从表1中能够看出n值比较大的材料，在材料的变形过程中dσ/dε增加的比较大，能够使变形快速地转移到接近部分，可以使各个点的变形更为均匀。

1.2n值对材料抗失稳能力的影响

本文以板料的双线拉伸进行实验研究：设σ2/σ1=χ。经过认真研究与观察得出，当板料发生分散性时其应变强度为：

而板料发生集中性失稳时其应变强度为：

由以上两式可以总结出某种板料的两种相关失稳曲线，并且绘制成相关图形。板料的失散与失稳，如果单向拉伸时，x为零，而εf-j与n以及εj一样时，材料平面应变如下：当x=0.5时，经过计算得出

εf-j=1.155n=1.155εj；双向等拉时：当x=1时，计算得出εf-j=2n=2εj；集中失稳时：x=0时，εj-j=2n=2εj，而x=0.5时，εj-j=1.155n=1.155εj；也就是εf-j与εj-j一样，这样就可以得出此种应力状态之下，材料的分散失稳与集中失稳是一起发生的。由此可以看出，n值主要影响着板料的拉伸失稳，并且具备决定性的作用。当n值无限接近与εj值时，就可以推迟板料失稳的发生时间。其中σ2/σ1=χ，εj-j是集中性材料的应变强度，εf-j是分散性材料的应变强度。

1.3n值对成型极限的影响

翻边系数为：

Kf=

上式中的d0为翻边前孔的直径，而D为翻边后孔的直径，在板料经过变形之后，其切向的最大应变量，由经过推导可以得出Kf=，另外板料的翻边危险断面位置主要是翻边孔直径的边缘，因此该位置能够当作单向拉伸的应力状态。运用上式，当x=0时，板料发生了集中失稳现象，这时=2n=2，就能够推导出Kfmax=e-2n=e-2εj。而对于LY12M的铝合金板料，当n=0.132时，板料的极限翻边系数为Kfmax=0.77，对于软钢板料，当n=0.32时，板料的极限翻边系数为Kfmax=e-0.46=0.63。

2板料成型厚向异性指数r值的物理意义与影响

板料成型厚向异性指数r值可以反映出板料的抗变薄能力，还影响着板料塑性的发挥，所以可以运用厚向指数r值对材料成型进行判断。板料成型厚向异性指数r值主要是以板料单拉进行试验，并且以板料件伸长20%时的板宽与板厚的实际应变比值进行表示，r值公式如公式1所示。

r== （1）

公式（1）r值公式

公式（1）中，εb为板件的宽向实际应变，εt为板件的厚向实际应变，b0与b1是板件变形前后的宽度，t0与t1是板件变形前后的厚度。

2.1r值对板件屈服强度的影响

公式：

σ3=σ1σ2

公式中σ1为径向应力；σ2为切向应力；σ3为屈服强度。依据性能指数r值的不同，运用上式进行计算，将获取的结果绘制成椭圆形。当r值不断增大，椭圆的长轴就越长，相对短轴就越短，使双向等拉的受力位置σ3加大非常多，一拉一压使σ3在一定程度上减小了。而拉伸板件的危险断面处于双向拉的应力状态。如果加大σ3，那么就不容易拉坏，另外凸缘方面处在一拉一压状态时，降低σ3值，就比较容易实现收缩变形，进而拉伸就非常容易。

2.2板料成型指数r值对其拉伸能力造成的影响

强化板件拉伸的方法各种各样，一方面上可以在板件凸缘的地方减小变形抗力；另一方面，可以在板件的危险断面处加强屈服强度，并且拉伸零件中的凸缘主要是异号应力，而板料的危险断面为同号应力。除此之外，板料成型指数n值不断增大，就会不断地增强板料危险断面的抗拉强度，同时板料也就很不容易拉裂，但是板料成型性能指数r值不断增大，就会不断降低板料凸缘部分的屈服强度，非常容易发生变形。因此，板料成型性能指数r值越大，板料的危险断面抗拉强度就越强，不容易变薄，所以板料成型性能指数r值就成为了板料拉伸性能的根本依据。例如，钛合金板料的延伸率为7%，可塑性非常差，通常情况下，钛合金板料的拉伸性能也就会很差，但是由于其成型性能指数r值比较大，因此其拉伸性能反而更好。

2.3r值对板料变薄的影响

板料主要是拉伸的相关变形工艺，材料的变薄一般是在其形成过程中，而r值对板料变薄的影响推导如公式（2）所示：

r=rεt=εb（2）

ε1+εb+εt=0

公式（2）r值公式

根据公式（2），还以推导出t=t0-（）In，由

此可以看出r值越大，t值就越大，充分说明r值比较大的板料非常不容易变薄，而t=t=t0-（）In也可以

运用在型材拉弯与液压膨胀以及蒙皮拉型等中。

3结语

以上所述是关于板料成型性能指数n、r值对钣金零件成型工艺性的影响。近些年来，我国经济的快速发展，促进了机械制造业的进一步发展，从而使各个装备公司对于钣金件的要求越来越高。影响钣金零件成型工艺比较重要的因素就是板料性能指数的n、r值，其中n值主要影响着钣金零件的拉伸失稳，因此要合理控制好n值，保证钣金零件的性能。而r值主要影响着钣金件的拉伸能力，同时也要控制好r值，进而确保钣金零件的工艺性能。只有制造出具备多种性能的钣金材料，才可以促进我国经济的快速发展，从而提升我国综合水平。

参考文献

[1] 胡世光，王振伟，王刚．板料成形塑性理论基础．南

昌航空大学研究学院内部资料，2011，（35）．

[2] 薄健强，顾宝山，王迪．板料的成型性能．北京航空

学院704教研室内部资料，2013，（12）．

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（安顺职业技术学院，贵州 安顺 561000）

摘要：影响钣金零件成型的性能指数主要有n、r值。文章主要介绍了板料成型性能指数n、r值对钣金零件成型的影响，通过结合典范成型工艺，运用钣金的冷压成型原理进行n、r值的详细分析与研究，总结出成型工艺的相关规律性结论，为钣金成形工艺提供一些指导性建议。

关键词：成型性能；成型工艺；钣金零件；冷压成型

中图分类号：TG381文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）22-0069-02世界上很多国家同一个化学成分与同一个品牌的板料在成型工艺方面有着非常明显的差异，造成这种现象的根本因素就是每一个板料的生产企业对板料成型工艺性能的指数n值与r值得控制上有着明显的出入。在国外每一个生产单位对于板料成型工艺性能指数r值与n值得控制已经有了一个明确的统一标准，但是在国内相对于板料成形工艺性能指数n值与r值仅仅停留在研究阶段。因材，现阶段最为重要的就是相关研究部门将板料成形工艺性能指数n值与r值得研究结果进行推广与运用，从而形成一个统一的标准。

1n值的物理意义与影响

板料成型性能指数n值主要是指与板料有联系的常数，也常常被称之为加工硬化指数或者是应变刚指数，其通常是反映板料在变形过程中的强化能力与抗失稳能力。如果n值越大，那么板料变形能力就越大，也就不容易出现失稳现象。n值主要是拉伸材料相关成型性能的判断依据。

1.1n值对材料变形强化能力的影响

dσ/dε表示板料的应变强化能力，对其进行微分可以得出：

其中A是应变刚系数或者强度系数，n为应变刚

指数。

当ε=0.01选择不一样材料的n值带入上式中求出dσ/dε数值，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

从表1中能够看出n值比较大的材料，在材料的变形过程中dσ/dε增加的比较大，能够使变形快速地转移到接近部分，可以使各个点的变形更为均匀。

1.2n值对材料抗失稳能力的影响

本文以板料的双线拉伸进行实验研究：设σ2/σ1=χ。经过认真研究与观察得出，当板料发生分散性时其应变强度为：

而板料发生集中性失稳时其应变强度为：

由以上两式可以总结出某种板料的两种相关失稳曲线，并且绘制成相关图形。板料的失散与失稳，如果单向拉伸时，x为零，而εf-j与n以及εj一样时，材料平面应变如下：当x=0.5时，经过计算得出

εf-j=1.155n=1.155εj；双向等拉时：当x=1时，计算得出εf-j=2n=2εj；集中失稳时：x=0时，εj-j=2n=2εj，而x=0.5时，εj-j=1.155n=1.155εj；也就是εf-j与εj-j一样，这样就可以得出此种应力状态之下，材料的分散失稳与集中失稳是一起发生的。由此可以看出，n值主要影响着板料的拉伸失稳，并且具备决定性的作用。当n值无限接近与εj值时，就可以推迟板料失稳的发生时间。其中σ2/σ1=χ，εj-j是集中性材料的应变强度，εf-j是分散性材料的应变强度。

1.3n值对成型极限的影响

翻边系数为：

Kf=

上式中的d0为翻边前孔的直径，而D为翻边后孔的直径，在板料经过变形之后，其切向的最大应变量，由经过推导可以得出Kf=，另外板料的翻边危险断面位置主要是翻边孔直径的边缘，因此该位置能够当作单向拉伸的应力状态。运用上式，当x=0时，板料发生了集中失稳现象，这时=2n=2，就能够推导出Kfmax=e-2n=e-2εj。而对于LY12M的铝合金板料，当n=0.132时，板料的极限翻边系数为Kfmax=0.77，对于软钢板料，当n=0.32时，板料的极限翻边系数为Kfmax=e-0.46=0.63。

2板料成型厚向异性指数r值的物理意义与影响

板料成型厚向异性指数r值可以反映出板料的抗变薄能力，还影响着板料塑性的发挥，所以可以运用厚向指数r值对材料成型进行判断。板料成型厚向异性指数r值主要是以板料单拉进行试验，并且以板料件伸长20%时的板宽与板厚的实际应变比值进行表示，r值公式如公式1所示。

r== （1）

公式（1）r值公式

公式（1）中，εb为板件的宽向实际应变，εt为板件的厚向实际应变，b0与b1是板件变形前后的宽度，t0与t1是板件变形前后的厚度。

2.1r值对板件屈服强度的影响

公式：

σ3=σ1σ2

公式中σ1为径向应力；σ2为切向应力；σ3为屈服强度。依据性能指数r值的不同，运用上式进行计算，将获取的结果绘制成椭圆形。当r值不断增大，椭圆的长轴就越长，相对短轴就越短，使双向等拉的受力位置σ3加大非常多，一拉一压使σ3在一定程度上减小了。而拉伸板件的危险断面处于双向拉的应力状态。如果加大σ3，那么就不容易拉坏，另外凸缘方面处在一拉一压状态时，降低σ3值，就比较容易实现收缩变形，进而拉伸就非常容易。

2.2板料成型指数r值对其拉伸能力造成的影响

强化板件拉伸的方法各种各样，一方面上可以在板件凸缘的地方减小变形抗力；另一方面，可以在板件的危险断面处加强屈服强度，并且拉伸零件中的凸缘主要是异号应力，而板料的危险断面为同号应力。除此之外，板料成型指数n值不断增大，就会不断地增强板料危险断面的抗拉强度，同时板料也就很不容易拉裂，但是板料成型性能指数r值不断增大，就会不断降低板料凸缘部分的屈服强度，非常容易发生变形。因此，板料成型性能指数r值越大，板料的危险断面抗拉强度就越强，不容易变薄，所以板料成型性能指数r值就成为了板料拉伸性能的根本依据。例如，钛合金板料的延伸率为7%，可塑性非常差，通常情况下，钛合金板料的拉伸性能也就会很差，但是由于其成型性能指数r值比较大，因此其拉伸性能反而更好。

2.3r值对板料变薄的影响

板料主要是拉伸的相关变形工艺，材料的变薄一般是在其形成过程中，而r值对板料变薄的影响推导如公式（2）所示：

r=rεt=εb（2）

ε1+εb+εt=0

公式（2）r值公式

根据公式（2），还以推导出t=t0-（）In，由

此可以看出r值越大，t值就越大，充分说明r值比较大的板料非常不容易变薄，而t=t=t0-（）In也可以

运用在型材拉弯与液压膨胀以及蒙皮拉型等中。

3结语

以上所述是关于板料成型性能指数n、r值对钣金零件成型工艺性的影响。近些年来，我国经济的快速发展，促进了机械制造业的进一步发展，从而使各个装备公司对于钣金件的要求越来越高。影响钣金零件成型工艺比较重要的因素就是板料性能指数的n、r值，其中n值主要影响着钣金零件的拉伸失稳，因此要合理控制好n值，保证钣金零件的性能。而r值主要影响着钣金件的拉伸能力，同时也要控制好r值，进而确保钣金零件的工艺性能。只有制造出具备多种性能的钣金材料，才可以促进我国经济的快速发展，从而提升我国综合水平。

参考文献

[1] 胡世光，王振伟，王刚．板料成形塑性理论基础．南

昌航空大学研究学院内部资料，2011，（35）．

[2] 薄健强，顾宝山，王迪．板料的成型性能．北京航空

学院704教研室内部资料，2013，（12）．

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