板料回弹机理及控制
板料折弯回弹产生的原因
板料折弯回弹产生的原因
在弯曲的过程中,影响回弹的因素很多,其中主要有以下几个方面:
( 1 ).材料的机械性能材料的屈服极限σ s 越高、弹性模量E 越小,弯曲变形的回弹也越大。( 2 )相对弯曲半径r / t 相对弯曲半径r / t 越小,则回弹值越小。因为相对弯曲半径越小,变形程度越大。反之,相对弯曲半径越大,则回弹值越大。这就是曲率半径很大的弯曲件不易弯曲成形的原因。
( 3 )弯曲中心角α 弯曲中心角α 越大,表示变形区的长度越大,回弹的积累值越大,因此弯曲中心角的回弹越大,但对曲率半径的回弹没有影响。
( 4 )模具间隙弯曲模具的间隙越大,回弹也越大。所以,板料厚度的误差越大,回弹值越不稳定。( 5 )弯曲件的形状弯曲件的几何形状对回弹值有较大的影响。比如,U形件比V形件的回弹要小些,这是因为U形件的底部在弯曲过程中有拉伸变形的成分,故回弹要小些。
( 6 )弯曲力弯曲力的大小不同,回弹值也有所不同。校正弯曲时回弹较小,因为校正弯曲时校正力比自由弯曲时的弯曲力大很多,使变形区的应力与应变状态与自由弯曲时有所不同。
浅谈 板料弯曲回弹
浅谈板料弯曲回弹
王红波
宁夏理工学院机械工程学院机自09101班
摘要：回弹是弯曲成形过程的主要缺陷，它的存在给零件成形带来精度误差，增加了零件成形后的修正工作量，故在生产中掌握回弹规律十分重要。本文分析了板料弯曲加工中工件发生弯曲回弹的原因，阐述了影响板料弯曲回弹的因素及常用减小回弹的方法。
关键词：板料回弹弯曲模具
1板料回弹的产生
回弹是由于在板厚方向应力或应变分布不均匀而引起的。这种应力和应变的不均匀分布是弯曲的特点，对于只施加弯矩的弯曲方式，要有效减少回弹是困难的。为了使回弹减小，应尽量使板厚断面内的应力和应变分布均匀，为此可采取在纵向纤维方向对板料进行拉伸或压缩的方法，也可采用在板厚方向施加强压的方法。在沿板的长度方向单纯拉伸变形的场合，除去外力后，由于在整个板厚断面内变形的恢复是均匀的，所以不会发生形状的变化。
2板料回弹的原因
弯曲回弹的主要原因是由于材料弹性变形所引起的。板料弯曲时，内层受压应力，外层受拉应力。弹塑性弯曲时，这两种应力尽管超过屈服应力，但实际上从拉应力过渡到压应力时，中间总会有一段应力小于屈服应力的弹性变形区。由于弹性变形区的存在，弯曲卸载后工件必然产生回弹。在相对弯曲半径较大时，弹性变形区占的比重大，回弹尤其显著。
3影响板料回弹的因素
3.1材料的力学性能
弯曲件的材料特性对回弹有直接影响。一般说来回弹量的大小与材料的屈服强度成正比，与材料的弹性模数成反比。
3.2弯曲角的影响
在一定的相对弯曲半径下，弯曲角越大，则参加变形的区域越大，弹性变形量也越大，
3.3采用工艺措施的弯曲零件形状的影响
1弯曲回弹的表现形式是什么
1弯曲回弹的表现形式是什么?产生回弹的主要原因
是什么?
弯曲回弹的表现形式为:弯曲半径的变化和弯曲角的变化。
产生回弹的主要原因是:材料的力学性能、相对弯曲半径、弯曲中心角、弯曲方式、模具间隙等。
2拉深变形区的应力应变的特点是什么?
拉深变形区为凸缘部分,切向为压应力,径向为拉应力,切向压应力的绝对值最大,所以在切向是压应变,径向为拉应变。
3拉深时容易出现什么样的质量问题?为什么?
凸缘的起皱和底部圆角R处的开裂,前者是因为切向压应力太大,后者是R处的塑性变形小,加工硬化现象弱。
4、请简述拉深变形的变形区的应力和应变的特点。
在拉深过程中,毛坯受凸模拉深力的作用,在凸缘毛坯的径向产生拉伸应力
σ1,切向产生压缩应力σ3。在它们的共同作用下,凸缘变形区材料发生了塑性变形,并不断被拉入凹模内形成筒形拉深件。
5、拉深时的危险端面在哪里?为什么?
危险端面为筒壁和圆筒底部的过渡区,材料承受筒壁较大的拉应力σ1、凸模圆角的压力和弯曲作用产生的压应力σ2和切向拉应力σ3。在这个区域的筒壁与筒底转角处稍上的位置,拉深开始时材料处于凸模与凹模间,需要转移的材料较少,受变形的程度小,冷作硬化程度低,加之该处材料变薄,使传力的截面积变小,所以此处往往成为整个拉深件强度最薄弱的地方,是拉深过程中的“危险断面”。
6什么是最小相对弯曲半径?
板料在弯曲时,弯曲半径越小,板料外表面的变形程度越大。如果板料的弯曲
半径过小,则板料的外表面将超过材料的变形极限而出现裂纹。所以,板料的最小弯
曲半径是在保证变形区材料外表面不发生破坏的前提下,弯曲件的内表面所能弯成
板料成形回弹特征及其控制技术
板料成形回弹特征及其控制技术
1 前言
回弹是板材冲压成形过程的主要缺陷之一．严重影响着威形件的威形质量和尺寸精度，是实际工艺中很难有效克服的成形缺陷之一，它不仅降低了产品质量和生产效率．还制约了自动化装配生产线的实施，是我
国汽车制造工业中亟待解决的关键性问题。
从理论上说，板材冲压成形过程可以被看作是板材经过塑性变形变为想要获得的形状的过程。然而实际上．板料尺寸．材料特性和环境条件使冲压成形过程的预测性和可重复性变得困难。以韧性金属板材为主的冲压成形件从模具上取出后，必然产生一定量的回弹。回弹是板材冲压成形的3种主要缺陷(起皱．破裂和回弹)中最难控制的一种，因为它涉及到对回弹量的准确预示．不同的材料和尺寸的零件其回弹规律大不相同，单凭经验和工艺过程类比是很难进行准确的回弹补偿的．这就使得一个模具设计的周期变长．因此在板材冲压成形中回弹变形是使模具设计明显变复杂的一个基本参数。在大多数板材冲压成形中．强烈的非线性变形过程致使板料产生很大的弹性应变能．在模具与板料动态接触过程中存在于板料中的这种弹性应变能会随着接触压力的消除而自动释放掉，回弹的驱动力一般是朝着板料原始形状变形。因此，冲压成形中的最终产品形状不但依赖于凹模形状．而且依赖于成形后存储在板料中的弹性应变能。弹性应变能与许多诸如材料特性．接触载荷等参数有关，因此在成形过程中预测回弹变得很复杂．这也就给那些必须精
确评估回弹量的设计者提出了很重要的问题。
近40年来，有许多研究人员一直在对回弹行为进行着研究．并提出了很多解决方法和计算机仿真算法．发表了大量相关论文。就有限元仿真方法而言．在众多仿真算法模拟应用中，采用显式算法模拟成形过程．用隐式算法模拟回弹过程的方法最多；其次是冲压成形和卸载回弹过程都采用隐式算法。而G．Y-L．等学者提出一种新算法，冲压成形和回弹过程全部采用显式算法。U．Abdelsalam等学者还提出了采用一步成形算法模拟冲压成形过程，再用隐式算法计算卸载回弹过程．并应用该算法模拟了3个复杂冲压件的卸载回弹过程．这种算法的模拟精度虽然不高．但计算速度很快．可以为模具在设计阶段提供一个定性的参考方案。T-C．Hsu等学者采用隐式TL(Total Lagrangian)算法，引入Hill--次方屈服函数模拟了轴对称问题的冲压成形和回弹过程。M．Kawka等学者采用静态显式有限元(实际上也是隐式算法)算法软件ITAS3D模拟了轿车顶盖和轮毂的多阶段成形过程，以及卸载回弹和切边回弹过程．并与试验结果进行了比较。
防止回弹的措施
防止回弹的措施
防止回弹的措施有：
1. 补偿法克服回弹：在凸模或凹模上做出等于回弹角的斜度。注意点：此方法弯曲角度会不太稳定，表面容易擦伤。
2. 校正弯曲的方法克服回弹：使应力集中在变形区，加大变形区的塑性变形程度克服回弹。此结构折弯角度容易控制，角度稳定。
3. 增加拉应变的方法克服回弹：对于软板料弯曲，可用增加压料力或减小凸凹模间隙的方法来克服回弹。
4. 改进弯曲件的设计克服回弹：在弯曲区压制加强筋（凸苞），以提高零件的刚度，抑制回弹。
5. 改进弯曲的工艺克服回弹：分步弯曲，在弯曲区先预弯45o，再折弯成90o，这样可以提高零件的折弯角度，控制回弹。
6. 拉弯：该方法是在板料弯曲的同时施加切向拉力，改变板料内部的应力状态和分布情况，让整个断面处于塑性拉伸变形范围内，这些卸载后，内外层的回弹趋势相互抵消，减小了回弹。
7. 局部压缩：局部压缩工艺是通过减薄外侧板料的厚度来增加外侧板料的长度，使内外层的回弹趋势相互抵消。
8. 多次弯曲：将弯曲成形分成多次来进行，以消除回弹。
9. 内侧圆角钝化：从弯曲部位的内侧进行压缩，以消除回弹。当板形U形弯曲时，由于两侧对称弯曲，采用这种方法效果比较好。
10. 变整体拉延成为部分弯曲成形：将零件一部分采用弯曲成形后再通过拉延成形以减少回弹。这种方法对二维形状简单的产品有效。
11. 控制残余应力：拉延时在工具的表面增加局部的凸包形状，在后道工序时再消除增加的形状，使材料内的残余应力平衡发生变化，以消除回弹。
12. 负回弹：在加工工具表面时，设法使板料产生负向回弹。上模返回后，制件通过回弹而达到要求的形状。
【干货】冲压成型工艺如何控制回弹？
【⼲货】冲压成型⼯艺如何控制回弹？
回弹是当载荷卸去后，变形体的形状得到部分恢复，零件的形状及尺⼨与冲压模具⼯作表⾯的形状和尺⼨不符，造成零件的尺⼨不在回弹
公差范围内，影响产品的装配精度，⼯程上迫切要求解决由于回弹现象造成的产品误差。
冲压成形发⽣塑性变形，同时也发⽣了弹性变形。成形负荷卸载后，零件便会产⽣⼀定回弹。回弹是在板料成形后，成形件从模具中取出后必定会产⽣的变形，会影响零件最终形状。回弹量⼤⼩直接影响⼯件的⼏何精度，同样也是⼯艺中很难克服的成形缺陷。
负荷卸载后应⼒变化曲线
冲压件回弹的影响因素
1）材料性能
不同强度的冲压件，从普通板材到⾼强板，不同板材有着不同的屈服强度，板材的屈服强度越⾼，就越容易出现回弹现象。厚板料零件的材料⼀般采⽤热轧碳素钢板或热轧低合⾦⾼强度钢板。与冷轧薄板料相⽐，热轧厚板料的表⾯质量差、厚度公差⼤、材料⼒学性能不稳定，并且材料的延伸率较低.
回弹前后应⼒变化
２）材料厚度
在成形过程中，板料厚度对弯曲性能有很⼤影响，随着板料厚度增加，回弹现象会逐渐减少，这是因为随着板料厚度增加，参与塑性变形材料增加，进⽽弹性回复变形也增加，因此，回弹变⼩。
板料界⾯的切向应⼒
随着厚板料零件材料强度级别的不断提⾼，回弹所造成零件尺⼨精度的问题越来越严重，模具设计和后期的⼯艺调试都要求对零件回弹的性质及⼤⼩有所了解，以便采取相应的对策和补救⽅案。
对于厚板料零件，其弯曲半径与板厚之⽐⼀般都很⼩，板厚⽅向的应⼒及其应⼒变化不容忽视.。
3）零件形状
不同形状零件回弹差异很⼤，形状复杂的零件⼀般都会增加⼀序整形，防⽌成形不到位出现回弹现象，⽽更有⼀部分特殊形状零件⽐较容易出现回弹现象，如U形零部件，在分析成形过程中，必须考虑回弹补偿事宜。
板料成形回弹模拟及补偿技术研究现状
圆角半径的Ｏ．１５加．２倍比较合适，并指出，相对于接
触阻尼参数、罚参数或虚拟冲压速度等参数，单元尺 寸对回弹的影响是最大的。 （３）本构方程的影响 板材成形过程中，当材料流过模具圆角时经历 严重的弯曲和反弯曲变形，引起塑性加载和卸载现 象。在这种情况下，反向加载软化的模拟精度就成为 影响回弹模拟精度的主要因素之一。Ｍａｔｔｉａｓｓｏｎ等就 等向强化和随动强化模型对回弹的影响进行了比较 分析，结果表明，采用随动强化模型所获得的回弹结 果更接近于实验值。ｘ．ｃ．“等（９１比较了采用双线性硬 化模型和幂硬化模型时的回弹预测结果，结果表明 幂硬化模型计算的回弹结果更准确一些。其次。如果 仿真模型中出现反向加载情况时材料会出现包辛格
力状态的计算精度。Ｓ０ｎｇ【卸噪用实体单元、壳单元及
无网格法计算直翻边过程的回弹量，结果表明实体 单元和无网格方法的应力计算精度高于壳单元。近 几年另一个研究重点是对影响回弹量主要因素的研
究及回弹控制研究。Ｍａ￡ｔｊ∞８彻ｆ２－盼析了不同的有限
元网格、不同的材料模型、动态效应等对Ｕ型件拉 深回弹的影响，得到了一些对回弹量计算具有指导 意义的结论。“ＧＹ阍将有限元分析和正交回归设计 方法相结合，为回弹预测及控制提供了工程手段。 Ｒｕｆｆｉｎｉ和Ｃ∞Ｉ韧将神经网络理论应用于槽型件的回
ｘ．Ｐ．［４１和Ｍａｔｔｉａｓｓｏ胛也发现，回弹计算值与单元尺
万方数据
板料回弹机理及控制
板料回弹机理及控制
1、板料回弹现象
回弹是卸载过程产生的反向弹性变形（如图1所示），是板料冲压成形过程中存在的一种普遍现象。在弯曲和拉深过程中，回弹现象尤为严重，对零件的尺寸精度、生产效率和经济效益产生极大的影响。
Fig 1 Bending process: illustration of the spring back
图1板料弯曲实例说明回弹现象
2、回弹机理研究
板料在外加弯曲力矩M 的作用下，首先发生弹性弯曲变形，在弹性弯曲阶段，对弯曲半径很大，板料内弯曲半径与凸模圆角半径不相重合，板料变形很小。在弯曲变形区内，板料弯曲内侧（靠近凸模一边）的材料受到压缩而缩短，应力状态是单向受压，见图2。板料弯曲外侧（靠近凹模的一边）受拉而伸长，应力状态是单向受拉。弯曲内、外表面到中心，其缩短与伸长的程度逐渐变小，在缩短与伸长的两个变形区之间，有一纤维层长度始终不变即应变为零，称为应变中性层。同样，在拉应力向压应力过渡之间，存在一个切向应力为零的应力层，称为应力中性层。在一般情况下可认为两个不同性质的中性层重合在一起，简称为中性层。
Fig 2 Bending stress of blank
图2 板料弯曲应力图
随着弯矩的增加，板料弯曲变形增大，板料内、外表层金属先达到屈服极限，板料开始由弹性变形阶段转入弹塑性变形阶段，其应力分布随着弯矩的不断增加，塑性变形区由表层向内扩展，板料中间的弹性变形区逐渐变小，最后整个断面进入塑性状态。图2中第二副图显示了反向加了弯矩M 所产生的应力变化图。第三副图显示的是残余应力图，也即是能产生
板料弯曲回弹的机理分析及减少回弹的措施
Ｄｉ ｎ ｅａ ｄＭ ｏ ｌ ｕｄＴｅ ｈ ｏｃ ｃｎｌ ￣
Ｎｏ． ０ ２ ５２ ０
２ 随 着 弯 矩 的 不 断 增 加 ， 性 变 形 区 由 表层 向 内 。 塑 扩展 ， 料 中间的弹性变形 区逐渐变小 ， 板 最后 整 个 断 面 进 入 塑 性 状 态 ， 力 分 布 见 图 ３ 应 。
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｃ ｎ ｓ ｏ ｐ ｉ ｇ ａ ｋ ｉ ｈ ｅ ｅ ａ ｏ ｍ ｉ ｇ Ｗａ ｉｃ ｓ ｅ ｅ ｍｅ ｈａ ｉｍ ｆｓ ｒｎ ｂ ｃ ｎ ｓ ｅ ｔｍ ｔ ｌ ｒ ｎ Ｓ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ．Ｔｈｅｓ ｅ ｉ ｃ ｍ ｅ — ｆ ｐ ｃｆ ａ ｉ ｓ ｒ ｓ ｔ ｒ ｖ ｎ ｐ ｉ ｇ ａ ｋ ｗｅ ｅｓ ｍｍ ａ ｉ ｅ ，ｗｈ ｃ ａ ｏ ｅ ｅ ｅ ｃ ａｕ ｏ ｉ ｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｐ ｅ ｕ ｅ ｏ ｐ ｅ ｅ ｔ ｒｎ ｂ ｃ ｒ ｕ ｓ ｒｚ ｄ ｉｈ ｈ ｓ ｍｅ ｒ ｆ ｒ ｎ ｅ ｖ ｌ ｅ ｔ Ｓ ｍ ｒ ｖ ｈ ｒ — ｃｓｏ ｆｂ ｎ ｉ ｇ ｐ ｒ ｓ ｉｉ ｎ ｏ ｅ ｄ ｎ ａ ｔ ． Ｋｅ ｒ ｓ ｐ ｉ ｇ ａ ｋ；ｓ ｒｎ ｂ ｃ ｅ ｈａ ｉｍ ；ｍ ｅ ｓ ｒ ｙ ｗｏ ｄ ：ｓ ｒ ｂ ｃ ｎ ｐｉｇ ａｋｍ ｃ ｎｓ ａｕ ｅ
生 弹 性 弯 曲变 形 ， 弹 性 弯 曲阶 段 ， 对 弯 曲半 径 在 相
板料卷圆回弹分析及数值模拟
弯 曲 成 形 回 弹 理 论 板 料 在 外 载 荷 作 用 下 发 生 塑 性 变 形 时 ，其 变 形
由 塑 性 变 形 和 弹 性 变 形 两 部 分 组 成 。 载 后 ， 性 变 卸 塑
作 者简 介 ： 兆 虎 （９ ９ ） 男 ， 士 在 读 ， 攻 特 种 塑 性 加 工 及 模 具 邓 １７ 一 ， 博 主
ＣＨＥＮ ｕ ｎ ｈ ห้องสมุดไป่ตู้ ＣＨＥＮ ｉｈｕ ￣ Ｃｈ ａ ｓ ｅ ｇ ， Ｊｅ ａ
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部 分 的 弹 性 恢 复 ， 形 状 、 寸 都 发 生 与 加 载 时 变 形 其 尺
方 向相反 的变 化 ， 产生 回弹。 即
３（ ） （ Ｅ（ ＋ ） ｈ／ Ｒ １ ２ １ ｎ） ～（ ２ ）
（ ５）
式 中 ： ＝ ． １ Ｒ 一 ／ Ａ０ 一 ＿（ ／ １ ＲＤ０ （ ／ ） １ Ｒ 。
由此 可 以 看 出 ， 料 经 过 弯 曲 成 形 后 ， 载 过 程 板 卸
板 料 卷 圆 以 弯 曲 变 形 为 主 ， 由弯 曲 变 形 导 致 的 板料 截面 内 （ 厚度 切 向 ） 力分 布不 均匀 是 引发零 沿 应
ＣＡＤ／ ＣＡＥ／ ＣＡＭ
形 区 材 料 保 存 残 余 变 形 而 使 零 件 成 形 。 是 ， 于 弹 但 由
板料折弯回弹产生的原因
板料折弯回弹产生的原因
板料折弯回弹产生的原因
一、回弹产生的原因
1. 材料本身性质：折弯时，材料内部的分子链会发生断裂，再放松折弯后，分子链会重新形成，但原材料的原有形状并不能完全恢复，就会产生回弹。所以，软件材料的回弹较大，硬件材料的回弹较小。
2. 折弯方式：板料受到折弯时，受到的压力、拉力、剪力等因素都会影响折弯的结果，折弯的方式不同，回弹的情况也不同。一般来说，折弯圆弧比较大时，回弹较小；折弯圆弧比较小时，回弹较大。
3. 折弯的次数：板料多次折弯变形时，板料内的分子链会受到更大的破坏，回弹就会更大。
4. 热处理：如果板料经过热处理，材料的分子链会变得更加坚固，所以材料的回弹会更小。
二、如何控制板料折弯的回弹
1. 选择合适的材料：使用硬件材料能够有效地减少折弯回弹，这样可以更好地满足折弯质量要求。
2. 选择合适的折弯方式：合理的折弯圆弧可以减少折弯回弹，一般来说，折弯圆弧越大，回弹越小。
3. 合理的折弯次数：折弯次数越多，材料破坏程度越大，折弯回弹也会越大，应尽量减少折弯次数。
4. 采用热处理技术：对板料采用热处理技术可以有效地改善材
料的力学性能，从而减少回弹。
总之，板料折弯回弹产生的原因很多，为了控制好回弹，要科学选择材料，适当折弯方式，并根据实际情况合理折弯次数，最后采用正确的热处理技术。
板料V型弯曲回弹影响因素分析及实验研究
板料V型弯曲回弹影响因素分析及实验研究
作者：刘靖
来源：《教育教学论坛》2016年第28期
摘要：以不同材质及不同厚度板料为研究对象，针对本科生必修课“固态成形工艺学”中板料成形内容，研究了影响V型件弯曲回弹的主要因素。针对实验中出现的一些现象从板料性能及模具设计两方面进行了分析，并提出了模具改进方案。
关键词：V型件弯曲；模具；弯曲回弹
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）28-0260-02
弯曲件在弯曲过程中外层受拉应力内层受压应力，工件在卸载后外层纤维因弹性恢复而缩短，内层纤维因弹性恢复而伸长，使弯曲件发生弹性回弹[1]。弯曲回弹是影响弯曲件质量的主要因素之一，也是弯曲模设计技术的难点之一。对于自由弯曲，影响弯曲件回弹的主要因素有材料特性、相对弯曲半径、弯曲角等。
“固态成形工艺学”课程是为材料成形与控制工程专业本科生设置的专业必修课，该课程以固态材料成形工艺理论基础为核心，涉及了轧制、锻造、冲压、挤压和拉拔等成形工艺中的理论知识及质量问题。V型件弯曲回弹实验课是针对教学中板料成形部分而安排的，目的是将课堂学习与实验相结合，通过实验加深学生对理论知识的理解与掌握，同时针对实验中出现的现象进行分析。
一、实验材料及实验过程
（一）实验材料
实验所用材料为Q235钢板及纯铝板，化学成分及尺寸规格如表1、表2所示。
（二）实验设备及实验模具
实验所用设备为200吨四柱液压机，如图1所示。弯曲用凸、凹模结构如图2所示。凸模角度为60°，圆角半径R2=1mm，宽度为25mm；凹模为两块可在凹模底座上滑动的滑块，通过移动滑块可以改变凹模开口度。
关于冲压件回弹处理规定
一、 冲压工艺处理——回弹………………（XDS001~099）
1、 本标准为制作冲压工艺数模时如何进行回弹处理
2、 回弹原因及影响因素
2.1 原因：因为金属板料在成形过程中，内部存在弹性变形，随着外力的消失，制件在脱模后有恢复原状的趋向，不能完全与模具形状吻合，从而产生精度不良。 2.2 与回弹相关的主要因素：
1） 材料机械性能：屈服点越高，弹性模数（E ）越小、
回弹越大。（见右图）
2） 制件的相对弯曲半径：R/t 越大，回弹越大； 3） 制件的断面形状：L 形件、U 形件、V 形件、帽形
件、伸长类翻边和压缩类翻边；
4） 成形方式： a. 直接压弯翻边成形； b. 拉延后翻边成形； c. 多个弯曲的一次成形； d. 多个弯曲的分步成形；
5） 模具制作状态和冲压条件：间隙、压料力、成形力、镦死力、凹模形状。 3、 回弹处理措施 3.1 落料后的压弯 a. 软板（抗拉强度σ
b
≤314MPa 以下），不作回弹考虑；
b. 高强板（抗拉强度σb
≥340MPa 以上），要作回弹考虑；当相对料厚R/t ≤
340≤σb ≤440，回弹角2°；440≤σb ，回弹角3°。 3.2 拉延后的翻边
3.1.1 因为有材料硬化现象存在；
a. 软板（抗拉强度σb≤314MPa以下），拉延件变形充分情况下，考虑回弹角1~3°；
b. 高强板（抗拉强度σb≥340MPa以上），全部考虑回弹角3°；
结构上，翻边凹模轮廓线一定要包R切点。
3.1.1 修边后直接弯曲（压弯翻边）：
4、
5、
Autoform R8 回弹设置与回弹测量
Autoform R8 回弹设置与测量
➢一、回弹产生的原因
1.板料成型后包含塑性变形和弹性变形，模具开模后，弹性变形区域会恢复至成型前的形状。
2.残余应力释放，板料成型不均匀，造成残存应力，模具开模后，残存应力会进行释放，造成板料回弹，应力释放包含成型后的一次应力释放，以及修边后的二次或多次应力释放。
回弹前主应变
回弹后主应变
一次修边后主应变
一次修边后主应变
➢二、影响产品回弹大小的因素有哪些
1.材料方面
1-1.屈服强度越高，回弹量越大，
1-2.杨氏模量（该值包含在总的弹性模量E中）越高，回弹量越小1-3.屈服强度/杨氏模量比值越大，回弹越大。
1-4.硬化指数n值越高回弹越小。
1-5.材料的包辛格效应。
杨氏模量＝应力/应变
2.产品尺寸设计：板料越薄，R角越大，角度越大回弹值越大。
3.模具结构中，有压边的模具结构比无压边直接成型的回弹小。凸凹模间隙小，回弹相对减轻，凸凹模R角小回弹小。
➢三、减轻回弹的方法有：
1.模具结构方面。通过添加或加大压边力，使用或增加拉延筋的阻力值，减小凸凹模间隙，减小凸凹模R角，降低润滑条件的方法增加产品的塑性应变。在凹模处对R角进行挤压变形，增加产品的塑性变形.增加整形模具。
塑性应变:塑性应变是主应变和次应变综合反映，塑性应变内板大于0.03 ，外板大于0.04 时回弹较小。,如果有大面积的塑性应变值低于此3 %，则可能会出现回弹问题。一般设置范围为0.03- n值（硬化系数）。
●使用autoform R8新增厚壳单元分析回弹角度
凸凹模间隙为零凸凹模间隙0.2mm凸凹模间隙-0.05
影响弯曲件回弹的因素及控制方法
图 7 压 V 形件时凸模制成小半径的圆角凸筋结构图
图 8 压 U 形件时凸模制成小平刃口式结构图
6 结束语
图 5 压 V 形件改变模具圆角半径结构图
弯曲是钣金的基本工序之一，在钣金生产中占有 很大比例，通过对 V 形及 U 形弯曲件回弹影响因素 的分析，确定了回弹量和回弹角的计算，采用了以上 多种工艺方法和模具补偿方法来控制零件的回弹。由 于影响弯曲件回弹因素较多，因此在具体零件加工时 应根据实际情况，针对具体零件选择以上不同的方法 来控制回弹，确保弯曲后零件满足设计要求。
57
技术交流
因此，对于 r/t 值较大的弯曲件，生产中希望压弯后 零件的弯曲半径略比图纸尺寸小些，以便在试模后比 较容易地修正。
2007 年 4 月第 2 期
4 补偿法回弹控制
补偿法是根据弯曲工件的回弹趋势与回弹量大 小，修正凸、凹模工作部分尺寸和几何形状，由工件 的回弹来补偿。此法适用于回弹大、材料薄、有色金 属及表面质量要求高的工件。 4.1 倾斜角法
4.2 弧形顶板法 如图 4，弧形顶板的 R1 可以等于 R+t，也可以略
小于此值，r>t，R=20t。
图 1 斜楔式结构图
1、3－复位杆 2、6－可动凹模 4－卸料板 5－凸模 7－靠模板 8－顶杆
4.1.2 铰链式 图 2 所示结构是利用凸模的压力使件 1 压紧工
超高强度钢回弹
汽车轻量化工程技术研究中心
板料回弹机理
回弹是材料塑性成形后，随着变形应力的释放或消失，成
形过程中存储的弹性变形能释放出来，引发应力重组，进
而导致零件整体形状改变的一种现象。
左图为回弹机理示意图，卸 载（除掉所有外部力和力矩）
从A点沿直线AB到B，其中OB 是永久变形，BC是恢复的变形
2、设计合理的零件结构。
——（1）选择较小的相对弯曲半径 较小的相对弯曲半径对； ——（2 ）在不改变原产品功能前提下，改变产品形状，对弯曲件进行翻边或叠边处理或在 弯曲处压制出适宜的加强筋，回弹变形将得到改善。
高强度钢板料冲压回弹及解决措施
3、设计合理的成形工艺。
——（1） 校正弯曲；（2） 热处理；（3） 过度弯曲；（4） 热弯； （5）拉弯；（6） 多 点反复成形；（7）局部压缩；（8）多次弯曲；（9）内侧圆角硬化；（10）硬化加工； （11）变整体拉延成形为部分弯曲成形；（12）控制残余应力；（13）负回弹；（14）焊接
20mm
20mm
谢谢！
回弹的评价指标
二维 V 型弯曲
回弹量的表示方法及其评价指标是回弹研究中 必然涉及的一个基本问题。
V 型弯曲法是通过测定试件 v 型弯曲加载前后的侧壁倾角确定试验 材料的回弹量。
°
回弹估算公式
L2 L1 ΔL=L2-L1
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板料回弹机理及控制
[摘要] 拉弯工艺是型材弯曲成形的重要方法,它可以有效减少
回弹,达到提高成形精度的目的。因此,在飞机、汽车弯曲件成形中得到了广泛的应用。拉弯卸载后的回弹控制是影响成形精度的主要因素。拉弯成形过程中,材料受力状态复杂,同时受材料物性参数、摩擦条件等因素的影响,拉弯成形回弹预测很困难。
本文以板料为研究对象,首先介绍了板料拉弯成型回弹现象,在
此基础上讨论了回弹机理的研究以及控制回弹的方法。介绍了弹塑性力学的初始屈服条件、基本法则,其中包括流动法则和强化法则。在此基础上以各向同性硬化法则的材料为例推导了应力应变增量
关系。本文的工作为提高汽车和飞机拉弯件的质量和促进工装的数字化设计提供了一合理有效的方法。
[关键词] 拉弯成形弯曲回弹
1、板料回弹现象
回弹是卸载过程产生的反向弹性变形(如图1所示),是板料冲压成形过程中存在的一种普遍现象。在弯曲和拉深过程中,回弹现象尤为严重,对零件的尺寸精度、生产效率和经济效益产生极大的影响。
图1板料弯曲实例说明回弹现象
2、回弹机理研究
板料在外加弯曲力矩m 的作用下,首先发生弹性弯曲变形,在弹
性弯曲阶段,对弯曲半径很大,板料内弯曲半径与凸模圆角半径不
相重合,板料变形很小。在弯曲变形区内,板料弯曲内侧(靠近凸模一边)的材料受到压缩而缩短,应力状态是单向受压,见图2。板料弯曲外侧(靠近凹模的一边)受拉而伸长,应力状态是单向受拉。弯曲内、外表面到中心,其缩短与伸长的程度逐渐变小,在缩短与伸长的两个变形区之间,有一纤维层长度始终不变即应变为零,称为应变中性层。同样,在拉应力向压应力过渡之间,存在一个切向应力为零的应力层,称为应力中性层。在一般情况下可认为两个不同性质的中性层重合在一起,简称为中性层。
图2 板料弯曲应力图
随着弯矩的增加,板料弯曲变形增大,板料内、外表层金属先达到屈服极限,板料开始由弹性变形阶段转入弹塑性变形阶段,其应力分布随着弯矩的不断增加,塑性变形区由表层向内扩展,板料中间的弹性变形区逐渐变小,最后整个断面进入塑性状态。图2中第二副图显示了反向加了弯矩m 所产生的应力变化图。第三副图显示的是残余应力图,也即是能产生回弹的应力。弯曲回弹的主要原因是由于材料弹性变形所起的。板料弯曲时,内层受压应力,外层受拉应力。弹塑性弯曲时,这两种应力尽管超过屈服应力。但实际上从拉应力过渡到压应力时,中间总会有一段应力小于屈服应力的弹性变形区,由于弹性区的存在,弯曲卸载后工件必然产生回弹。在相对弯曲半径较大时,弹性变形区占的比重大,这种回弹尤为显著。为了能直观地说明回弹,我们引入回弹量的公式。如图3 所示是卸载前后弯曲毛坯的尺寸变化。
图3 板料弯曲应力图
回弹是弯曲卸载过程产生的反向弹性变形,板料回弹的经典计算公式为:
(1)
式中:—曲率变化量;
—卸载前的曲率半径;
—卸载前的曲率半径;
—弯矩;
—弹性模量;
—弯曲毛坯断面的惯性矩;
—泊松比;
—回弹前板内弯矩。
对上式整理,可以得到卸载前后曲率半径之间的关系式:
(2)
由(2)式各参数之间的关系可知,卸载前后弯曲毛坯曲率半径的差值,即回弹量,决定于弯矩m 、毛坯横断面形状的惯性矩i 、材料的弹性模量e 和弯曲变形的曲率半径ρ。卸载前作用于毛坯的弯矩m 越大,弯曲的曲率半径ρ越大,材料的弹性模量e越小,回弹量越大。如果弯曲件的两侧有两个直臂部分存在,卸载时发生的回弹现象也会表现为两个直臂之间角度的变化。在卸载中发生弹复现象时,弯曲毛坯的中性层的长度是不变的。因此
(3)
式中:和—卸载前后的曲率半径;
和—卸载前后的角度。由(3.3)式得
(4)
(5)
在实际的操作中,为了保证压弯件的角度,设计压制模具时应考
虑使上下模具的角度。由于影响回弹角大小的因素较多,准确计算它的大小十分困难,通常是参考一些经验数据。
3、控制回弹的方法
(1) 弯曲成形中的回弹控制
在弯曲成形中传统的回弹控制方法有:拉弯法、加压矫正法、模具补偿法、过弯曲法等,根据零件形状和弯曲工艺的不同可选用不同的方法来控制回弹。模具补偿法和过弯曲法是两种基本的回弹控制方法,前者适用于模具弯曲(闭式弯曲),后者适用于自由弯曲。对于曲率非常小的弯曲件,由于其塑性变形不充分,回弹较大,单纯模具补偿难以实施,一般要采用拉弯法和模具补偿法联合作用来控制回弹。对于局部曲率很大的弯曲件,理论预测精度较差,实际生产中一般采用局部加压矫正的方法来控制回弹[1]。模具补偿法和过弯曲法作为回弹控制方法的基本方法有较强的理论基础,许多学者对其进行了深入的研究。余同希讨论了柱形弯曲回弹的模具补偿算法,王晓林进一步对非圆弧弯曲回弹的模具补偿算法进行了研究。这些研究建立在纯理论计算或数值模拟基础之上,具有速度快、成本低的特点,取得了一定的效果。但从目前情况来看,回弹的理论预测精
度较差,必须辅以适当的工艺试验才能得到较为满意的结果。(2) 复杂拉延成形中的回弹控制
以往对于复杂拉延成形件的回弹控制问题研究的不多,工程实际中通常基于经验和反复试验来减小或消除回弹的影响。90 年代以来,随着拉延成形中起皱和拉裂问题逐步得到解决,回弹控制问题逐渐上升为研究的重点,另外板料冲压cae 仿真技术的不断完善也为回弹控制研究提供了必要的基础。复杂拉延成形件的回弹控制一般从两方面入手:一是通过改变成形过程边界条件,如毛料形状、压边力、模具圆角、摩擦状态等因素来减小回弹,这一类方法可统称为工艺控制法;另一途径是在特定工艺条件下预测或实测回弹量的大小,然后通过修正模具形状使回弹后的零件形状恰好符合设计要求,即几何补偿法。在工程实际中两类方法一般联合应用,以达到最佳的效果。
参考文献:
[1]陈毓勋.板材与型材弯曲回弹控制原理与方法,[m].北京:国防工业出社,1990:30-55,17-30