沖壓模具設計之預防彎曲件回彈措施

申東東，薛子闖

（鶴壁職業技術學院，河南 鶴壁 458030）

把板材、型材或管材彎成一定角度和形狀，形成一定形狀的工件的沖壓成形工藝方法稱為彎曲。彎曲成形應用十分廣泛，在沖壓生產中所占的比重較大。彎曲回彈是彎曲成形工藝過程中不可忽視的問題，彎曲回彈會造成零件的形狀和尺寸誤差，使得很難獲得質量合格的產品。研究彎曲回彈的因素，采取相應的方法，是保證彎曲件質量合格的重要措施。

1 彎曲件的回彈

彎曲變形中存在彈性變形部分，當外力去除后，塑性變形會保留下來，而彈性變形就會消失，制品離開模具后，產生了彈性變形，使得彎曲件的形狀和尺寸都與加載外力時不一致，這種現象稱為彎曲件回彈。（如圖1）

ΔR = R - Rt彎曲半徑回彈值（mm）； Δβ =（ β-βt）/2 制品角度補償量；R為制品的實際彎曲半 徑 (mm)；Rt為加載時的彎曲半徑(mm)；β為制品的實際彎曲角的補角；tβ為加載時彎曲角的補角。回彈值是指模具閉合狀態時制品的彎曲半徑和彎曲角與回彈后制品的實際尺寸之差。

圖1 彎曲件的回彈

2 影響回彈的主要因素

為了進一步掌握回彈的規律，從而在實際生產中設計彎曲模具時可以有針對性地對模具進行修正，需要對影響回彈的因素進行分析和研究。

（1）材料的力學性能。材料的屈服極限越大、彈性模數越小、加工硬化越劇烈，其相應的彎曲變形的回彈也越大。彎曲件的相對彎曲半徑相等時，在加載過程中其外表面的切向變數值相等；但在卸載時材料不同回彈也不同，彈性模數較大的退火軟鋼的回彈量小于軟錳黃銅。

（2）彎曲半徑。當相對彎曲半徑比較小時，彎曲毛坯的外表面上的總切向變形程度增大，相應的塑性變形彈性變形部分也都會同時增大。但在總的變形中，彈性變形所占的比例反而會減小，所以彎曲回彈量也相應較小。同理，當相對彎曲半徑較大時，其彎曲回彈量的數值也大，這就是曲率半徑很大的零件不易彎曲成形的原因。

（3）彎曲角。彎曲角越大，意味著變形區的長度越大，回彈角也越大，但是彎曲角的大小對曲率半徑的回彈沒有影響。

（4）毛坯非變形區的變形與彈復。一般情況下，彎曲件都是由變形區和非變形區組成，如V形件和U形件的圓角部分是變形區，而其直線部分是非變形區。在實際生產中，為了使變形區產生彎曲變形達到形成零件形狀的目的，但是在模具的作用下，也會使非變形區產生一定的變形。卸載外力后，非變形區也會同樣產生與加載外力時變形方向相反的回彈。

（5）彎曲力。在實際生產中，多采用帶一定校正作用的彎曲方法。彎曲力越大，相應的校正力也大。當校正力很大時，就完全改變了變形區材料的應力狀態，直接影響彎曲后的回彈。

（6）摩擦。彎曲毛坯表面和模具表面之間的摩擦，可以改變彎曲毛坯各部分的應力狀態，相應的就會影響彎曲回彈。

（7）材料性能的波動、板厚的偏差。材料性能的波動、板厚的偏差，都會對彎曲過程產生影響，這種影響是多方面的，最終將影響彎曲回彈。

3 回彈值的確定

由于影響回彈值的因素很多，且又有很多因素是互相影響的，所以要精確計算回彈值是很復雜的。在生產中是經過簡單的近似計算初定回彈值的大小，然后在試模時再修正確定。當相對彎曲半徑r/t≥10時，卸料后彎曲件的角度和圓角半徑變化較大，在此情況下，凸模工作部分的圓角半徑和角度可按如下公式計算：（結合圖1）。

式中:R凸——凸模工作部分的圓角半徑(mm)；R——彎曲件的圓角半徑；Sσ——彎曲件材料的屈服值；E——彎曲件材料的彈性模量值；Tβ——凸模圓角部分中心角；α——彎曲件圓角部分中心角。

4 預防回彈的措施

（1）補償法克服回彈。在凸模或凹模上做出等于回彈角的斜度。 注意點：此方法彎曲角度會不太穩定，表面容易擦傷（圖2）。

圖2 補償法克服回彈

（2）校正彎曲的方法克服回彈。使應力集中在變形區，加大變形區的塑性變形程度克服回彈。此結構折彎角度容易控制，角度穩定（圖3）。

圖3 校正法克服回彈 放大圖 10:1

（3）增加拉應變的方法克服回彈。對于相對硬度不是很大的板料彎曲，可用增加壓料力或減小凸凹模間隙的方法來抑制克服回彈現象的發生（圖4）。

圖4 增加拉應變的方法克服回彈

（4）改進彎曲件的設計克服回彈。在彎曲區壓制加強筋（凸苞），以提高零件的剛度，抑制回彈（圖5）。

圖5 壓制加強筋的方法克服回彈

（5）改進彎曲的工藝克服措施：①分步彎曲。在彎曲區先預彎45ɑ，再折彎成90ɑ, 這樣可以提高零件的折彎角度，控制回彈。②借助拉彎模具。在彎曲過程中先對坯料施加一定的拉伸應力，使坯料截面內的應力略大于材料的屈服強度極限值，然后在拉力的作用下同時進行彎曲成形。③用橡膠或聚氨脂制作凹模。通過調整凸模壓入橡膠或聚氨脂凹模的深度值，掌握好彎曲力的大小，以得滿足質量要求的彎曲制品（圖6）。

圖6 預彎的方法克服回彈

5 結語

彎曲件的回彈是影響制品質量的主要因素之一，掌握回彈規律，確定回彈值的大小，在模具結構等方面采取克服回彈的措施，是保證制品質量的有效方法。

[1]楊連發.沖壓工藝與模具設計[M].西安.西安電子科技大學出版社.2014.01.

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