板料弯曲回弹及工艺控制

板料弯曲回弹及工艺控制

板料在弯曲过程中，产生塑性变形的同时会产生弹性变形。当工件弯曲后去除外力时，会立即发生弹性变形的恢复，结果使弯曲件的角度和弯曲半径发生变化，与模具相应形状不一致，即产生回弹。回弹是弯曲成形过程的主要缺陷，它的存在造成零件的成形精度差，显著地增加了试、修模工作量和成形后的校正工作量，故在冲压生产中，掌握回弹规律非常重要。如果在设计模具前，能准确掌握材料的回弹规律及回弹值大小，设计模具时可预先在模具结构及工作部分尺寸上采取措施，试冲后即使尺寸精度有所差异，其修正工作量也不会太大，这不仅可以缩短模具制造周期，而且有利于模具成本的降低及弯曲件精度的提高。

1 弯曲回弹的表现形式

弯曲回弹的表现形式有下列二个方面(如图1所示)：

(a) 弯曲半径增加：卸载前板料的内半径r (与凸模的半径吻合)，在卸载后增加至r0，半径的增量为△r二r0一r

(b) 弯曲件角度增大：卸荷前板料的弯曲角为α(与凸模的顶角吻合)，在卸荷后增大到α0，角度增量为△α=α0一α

图1 回弹导致弯曲角和弯曲半径变化

2 弯曲回弹产生的原因

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。

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。

3 影响弯曲回弹的因素

(1)材料的机械性能材料的屈服点σs越高，弹性模量E越小，回弹越大。

(2)相对弯曲半径R/t 弯曲半径R越大，材料厚度t越小，即相对弯曲半径R/t值越大，回弹越大。

(3)弯曲处校正力的大小校正力越大，回弹越小。

(4)凸凹模间隙间隙越大，回弹越大。间隙小于材料厚度时，有可能出现负回弹。

(5)弯曲件的形状弯曲件直边过短时，回弹较大。V型弯曲件的回弹比U型弯曲件的回弹大。

(6)凹模形状及尺寸凹模深度过小时，回弹很大。

4 控制弯曲回弹的方法与措施

减小回弹常用方法有补偿法、校正法、改变应力状态、改进工件设计等。影响弯曲回弹的因素很多，对于不同的影响因素，应采用不同的措施，也可综合运用几种方法，来减少回弹。

4.1 补偿法减少弯曲回弹

补偿法是按预先估算或试验所得的回弹量，在模具工作部分相应的形状和尺寸中予以“扣除”，从而使出模后的弯曲件获得要求的形状和尺寸。

(l) V型弯曲，如图2a所示。可在凸模和凹模上同时减小一个回弹角，使工件回弹后恰好等于所要求的角度，这种方法适用于相对弯曲半径较大，回弹较大的工件。

(2) L型弯曲，如图2b所示。凹模向内倾斜一角度△α，并同时缩小凸、凹模的间隙，单面间隙取小于材料厚度，促使工件贴住凹模。出模后工件回弹，直边恢复垂直。图2c所示，采用硬橡胶促使工件贴住凹模，补偿工件回弹。

图 2 补偿法减小回弹

(3) U型弯曲，如图2d,2e,2f。图1d中将凸模的两侧壁制成向内倾斜一角度△，并同时缩小凸、凹模的间隙，单面间隙取小于材料厚度，促使工件贴住凸模。出模后工件回弹，两边恢复垂直。图2e中采用弧形顶板，并且凸模底部也相应做成弧形面。工件出模后由于其底部曲面回弹伸直，补偿了两边的回弹，使两边恢复垂直。图2f中采用硬橡胶促使工件贴住凸模，凸模的两侧壁制成向内倾斜一角度△α，补偿工件回弹。

(4) z形弯曲，如图2g所示。Z形弯曲两个弯角回弹值不同，易导致平行部位不平行，为了避免这种现象，凸模和凹模应分别向外倾斜一角度△α，对板厚在lmm以内的冷轧板弯曲，倾斜角取2º一3º较为合适。

(5)∏形弯曲，采用如图2h所示模具结构时，为避免回弹导致法兰边与底不平行，凸模和凹模应分别倾斜一角度△α，对板厚在lmm以内的冷轧板弯曲，倾斜角取2º-3º较为合适。图2i 所示模具，弯曲时，活动凹模沿着斜面向下运动的同时向内夹紧工件，使工件贴紧凸模，凸模两侧和肩部都做出斜度，从而补偿工件回弹。

4.2 校正法减少弯曲回弹

校正法是在模具结构上采取措施，使校正力集中在弯曲处，通过加大弯曲处的应力，增大变形区的塑性变形成份，改善应力状态分布，从而减少弹性变形，减少回弹，如图3所示。

图3 校正法减小回弹

(1) v型弯曲，如图3a,3b,3c所示。可将凸模角度减小2º ~3º或使凸模的尖角稍稍突起

0.2~0.3mm，以便把校正压力集中在这部分上，提高单位面积的受力，从而消除回弹。也可采用图3c所示结构，加大凹模圆角半径R，取R= r+(1.2~1.25)t，使工件圆角部分材料变薄，达到消除回弹的目的。

(2) L型弯曲，如图3d所示。凹模圆角处向上稍稍突出一条筋，以便最后整形时把校正压力集中在这部分上，提高单位面积的受力，从而消除回弹。

(3) U型弯曲，如图3e、3f所示。图3e中凸模圆角处稍稍突起0. 1~0. 3mm的筋，以便把校正压力集中在这部分上，提高单位面积的受力，从而消除回弹。图3f中加大凹模圆角半径R，取R= r+(1.2~1.25)t，使工件圆角部分材料变薄，达到消除回弹的目的。

(4) ∏形弯曲，如图3g所示。凸模圆角处向上突出二条筋，以便最后整形时把校正压力集中在这部分上，提高单位面积的受力，从而消除回弹。∏形弯曲的肩部后压弯部分几乎不产生回弹，甚至产生轻微的负回弹。

4.3 调整模具间隙的方法减少弯曲回弹

缩小模具间隙，有利于减少弯曲回弹。当弯曲模具单面间隙小于材料厚度时，回弹已变得很小，甚至产生轻微的负回弹，模具单面弯曲间隙应比板厚小0.02~0.05mm为宜，一般取0. 03mm。过小的间隙会引起材料变薄，工件表面划伤，同时会降低模具寿命。

4.4 采取工艺措施的方法减少弯曲回弹

(1) 采用校正弯曲代替自由弯曲，采用弹性顶板压紧材料弯曲，并施加较大的背压力。

(2) 凸模圆角半径尽量取最小弯曲半径，凹模深度一般不小于10倍的料厚。

(3) 当工件弯曲高度过小时，可先增加弯曲高度，弯曲后在后续工序切去多余材料。

(4) 对精度要求高的弯曲件，可采用弯曲后整形。

(5) 在条件允许的情况下，采用加热后弯曲。

4.5 改变应力状态的方法减少弯曲回弹