板料弯曲回弹现象的分析

摘要：如何控制减小弯曲回弹现象，保证制件精度和质量，一直是影响弯曲制件精度和质量关键因素之一。本文分析了板料弯曲加工中工件发生弯曲回弹的原因、影响因素及控制减小回弹的方法。

关键词：板料；回弹；模具

中图分类号：TG386.31　文献标识码：A　文章编号：1003-8809(2010)-10-0257-01

一、回弹现象

板料弯曲在发生塑性变形时伴有弹性变形，当载荷去除以后，塑性变形保留下来，弹性变形则完全消失，使零件的形状和尺寸发生变化而与模具尺寸不一致的现象叫回弹。零件与模具在形状和尺寸上的差值叫回弹值。

二、回弹的表现形式

弯曲回弹有两个方面的表现形式(图1)：

(1)弯曲半径增加：卸料前坯料的内半径为，γ(与凸模的半径吻合)，卸载后增加到：γ＇，半径的增加量γ=γ＇-γ。

(2)弯曲件角度增加：卸料前坯料的弯曲角度为β(与凸模顶角吻合)，卸载后增大到β＇，弯曲角的增大量β=β＇-β。

三、影响回弹的因素

影响板料弯曲回弹的因素很多，现就其定性影响综述如下：

(1)材料的力学性能：材料的屈服点σs越大，弹性摸量越小，弯曲回弹越大。即σs/E的比值越大，材料的回弹值也越大。

(2)相对弯曲半径r/t：相对弯曲半径越小，回弹值越小。相对弯曲半径越小，回弹值越小。相对弯曲半径减小时，弯曲坯料外侧表面在长度方向上的总变形程度增大，其中塑性变形和弹性变形成分也同时增加。但在总变形中，弹性变形所占的比例则相应减小，说明随着总的变形程度的增加，弹性变形在总变形中所占的比例反而减小了。相反，如果相对弯曲半径过大，由于变形程度太小，使坯料大部分处于弹性变形状态，产生很大的回弹，以至于用普通的弯曲方法根本无法成形。

(3)弯曲件角度：在一定的相对弯曲半径情况下，弯曲角越小，则对应的参加变形的区域越大，弹性变形量的积累量也越大，因此工件的回弹值也越大。

(4)弯曲方式：自由弯曲与校正弯曲相比，由于校正弯曲可以增加圆角处的塑性变形程度，因此有较小的回弹。

(5)模具间隙：u形弯曲模的凸、凹模间隙越小时，摩擦越大。由于模具对板料产生挤薄作用，使材料的贴模程度增加，加大了对弯曲件直边的径向约束作用，卸载后回弹减小。

(6)模具几何参数影响：当凸模半径一定时，v形弯曲件的回弹量随凹模开口尺寸的增大而减小，凸模半径较大而凹模开口尺寸过小时，回弹量很大，u形件的回弹量随凹模开口深度的增大而减小，凹模开口深度与薄板厚度之比小于4，随着凹模开口深度的减小，u形件的回弹量显著增加。

(7)工件形状：零件形状复杂，一次弯曲成形的角数量越多，弯曲变形时各个部分变形相互制约作用越大，增加了回弹阻力，因而降低了成形的回弹量。

(8)张力的影响：在板料弯曲的同时施加拉力(拉弯工艺)。则可使断面的压应力转为拉应力，使整个断面都处于拉应力的作用，卸载时弹性恢复变形方向一只，可以明显减小回弹量，随张力的增加回弹量减小。

四、回弹值的确定

回弹值的大小一般采用先根据经验数值和简单的计算来初步确定模具工作部分尺寸的方法，然后在试模时进行修正。

五、减小回弹的措施

1、改进弯曲件的结构设计

①在变形区压制加强筋或成形边翼，增加弯曲件的刚性和成形边翼的变形程度，从而减小回弹。

②选用弹性模量大、屈服极限小的材料，使坯料容易弯曲到位。

2、从工艺上采取措施

①采用校正弯曲代替自由弯曲。对冷作硬化的材料先退火，降低其屈服点σs，以减小回弹，弯曲后再淬硬。对回弹的材料，必要时可以采用加热弯曲。

②采用拉弯代替一般弯曲方法所示。拉弯主要用于长度都比较大的零件。

3、从模具结构上采取措施

①对于较硬的材料，如45、50和H62(硬)等，可以根据回弹值对模具工作部分的形状和尺寸进行修正。

②对于软材料，如Q235、10和H62(软)等，可以采用在模具上做出补偿角并取凸、凹模之间为小间隙的方法。

③对于厚度在0.8mm以上的软材料，相对弯曲半径又不大时，可以把凸模做成局部突起的形状，也可以采用凸模角度减小2°-5°的方法来减小接触面积，还可以将凹模角度减小2°，以减小回弹，同时还能减小长尺寸弯曲件纵向翘曲度。

④对于U形件弯曲，当相对弯曲半径较小时，也可以采用调整顶板压力的方法。当材料厚度负偏差较大时，可以设计成凸、凹模间隙可以调整的弯曲模。

⑤在弯曲件直边的端部加压，使弯曲变形的内、外区都成为压应力而减小回弹，并且可以得到精确的弯边高度。

⑥采用橡胶或聚氨醋代替刚性凹模，并且调节凸模压入深度，以控制弯曲角度。

六、结束语

弯曲回弹实质上是一个卸载后材料弹性回复的过程，零件的最后形状是变形累积效应的结果。板料成形过程与制件几何形状、材料特性、工作状况等诸多因素密切相关，所以板料成形的回弹问题非常复杂。在实际生产中要根据产品批量大小、弯曲件精度要求以及模具设计制造条件选择相应的控制减小弯曲回弹方法，达到提高产品精度，保证产品质量的目的。

参考文献：

[1]梁炳文，板金冲压工艺与窍门精选，机械工业出版社，2001，4

[2]朱东波等板料成形回弹问题研究新进展，塑性工程学报。2000，7

[3]杨关全等，冷冲压工艺与模具设计，大连理工大学出版社，2007