沖壓模具設(shè)計之預(yù)防彎曲件回彈措施

申東東，薛子闖

（鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)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(yīng)用十分廣泛，在沖壓生產(chǎn)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(zhì)量合格的產(chǎn)品。研究彎曲回彈的因素，采取相應(yīng)的方法，是保證彎曲件質(zhì)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(dāng)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(chǎn)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(xiàn)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(bǔ)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(bǔ)角；tβ為加載時彎曲角的補(bǔ)角。回彈值是指模具閉合狀態(tài)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(jìn)一步掌握回彈的規(guī)律，從而在實際生產(chǎn)中設(shè)計彎曲模具時可以有針對性地對模具進(jìn)行修正，需要對影響回彈的因素進(jìn)行分析和研究。

（1）材料的力學(xué)性能。材料的屈服極限越大、彈性模數(shù)越小、加工硬化越劇烈，其相應(yīng)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(shù)值相等；但在卸載時材料不同回彈也不同，彈性模數(shù)較大的退火軟鋼的回彈量小于軟錳黃銅。

（2）彎曲半徑。當(dāng)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(yīng)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(yīng)較小。同理，當(dāng)相對彎曲半徑較大時，其彎曲回彈量的數(shù)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(qū)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(qū)的變形與彈復(fù)。一般情況下，彎曲件都是由變形區(qū)和非變形區(qū)組成，如V形件和U形件的圓角部分是變形區(qū)，而其直線部分是非變形區(qū)。在實際生產(chǎn)中，為了使變形區(qū)產(chǎn)生彎曲變形達(dá)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(qū)產(chǎn)生一定的變形。卸載外力后，非變形區(qū)也會同樣產(chǎn)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(chǎn)中，多采用帶一定校正作用的彎曲方法。彎曲力越大，相應(yīng)的校正力也大。當(dāng)校正力很大時，就完全改變了變形區(qū)材料的應(yīng)力狀態(tài)，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(yīng)力狀態(tài)，相應(yīng)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(chǎn)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(fù)雜的。在生產(chǎn)中是經(jīng)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(dāng)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(jié)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(yù)防回彈的措施

（1）補(bǔ)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(wěn)定，表面容易擦傷（圖2）。

圖2 補(bǔ)償法克服回彈

（2）校正彎曲的方法克服回彈。使應(yīng)力集中在變形區(qū)，加大變形區(qū)的塑性變形程度克服回彈。此結(jié)構(gòu)折彎角度容易控制，角度穩(wěn)定（圖3）。

圖3 校正法克服回彈 放大圖 10:1

（3）增加拉應(yīng)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(xiàn)象的發(fā)生（圖4）。

圖4 增加拉應(yīng)變的方法克服回彈

（4）改進(jìn)彎曲件的設(shè)計克服回彈。在彎曲區(qū)壓制加強(qiáng)筋（凸苞），以提高零件的剛度，抑制回彈（圖5）。

圖5 壓制加強(qiáng)筋的方法克服回彈

（5）改進(jìn)彎曲的工藝克服措施：①分步彎曲。在彎曲區(qū)先預(yù)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(yīng)力，使坯料截面內(nèi)的應(yīng)力略大于材料的屈服強(qiáng)度極限值，然后在拉力的作用下同時進(jìn)行彎曲成形。③用橡膠或聚氨脂制作凹模。通過調(diào)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(zhì)量要求的彎曲制品（圖6）。

圖6 預(yù)彎的方法克服回彈

5 結(jié)語

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

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