回弹机理和规律
作者:管理员    发布于:2014-05-08 14:06:51    文字:【】【】【

在板料冲压加工中,由于弹性变形的存在,制件成型卸载后不可避免的使成形件的形状尺寸和模具形状尺寸存在一定的偏差,及产生回弹现象。
回弹本质上是弹性变形的回复,它与回弹前成形件的内应力分布及成形件几何形状密切相关。在板料弯曲成形和浅拉伸成形时由于材料塑性变形不充分,弹性变形占较大比重,回弹现象尤为明显。回弹现象的存在,大大地影响了制件的成型精度以及后续总成装配质量。
回弹过程不能简单的理解为,弹性卸载过程,还可能伴有局部加载过程,制件的最后回弹形状是其整个成形过程的累积效应,而板料成形过程与板材性能、板料厚度、模具几何形状、摩擦情况等众多因素密切相关。所以板料成形的回弹问题非常复杂。对于汽车U型弯曲件和一些形状精度要求较高的成形件,则必须考虑回弹控制和补偿问题。

回弹机理和规律
变曲变形时,板料上曲发生变化的部分是变形区,如图1,外加弯曲力矩M作用在板料上,板料的曲率发生变化,变形区内纤维层金属在切向压力作用下产生压缩变形,外纤维层金属在切向压力作用下产生压缩变形,外纤维层金属在切向拉应力作用下产生伸长变形。变形区内的切向应力分布如图1所示,随着力矩M的逐步增大,玩去变形的程度也随之增大,从弹性弯曲变形逐渐到塑性弯曲变形转化,可分为3个阶段:
(1)弹性变形阶段
在板料弯曲过程的初始阶段,弯矩M的数值不大,变形区内、外纤维层上引起的应力小雨材料的屈服应力 ,仅在板料内部引起弹性变形。
(2)弹塑性变形阶段
随着弯曲力矩的逐渐增大,板料的曲率半径不断减小,变形区内、外纤维层的材料首先由弹性变性状态过度到塑形变性状态而后塑性变形由内、外纤维层向应力中性层扩散。
(3)纯塑性变形阶段
当弯曲制件的相对半径很小时,由于变形程度很大,可近似的认为塑性变性已经扩展到整个横截面,板料进入纯塑性变形阶段这时的切向应力如图1c所示。
在整个变形过程中,由于金属体积不变,中性层的位置是从板料的中间位置逐渐向内侧移动的,当外力出去后,塑性变形部分保持不变,而弹性变形部分会立即消失,产生弹性回复,即回弹的现象。
板料弯曲变形区的应力变化规律。
弯曲过程中,板料的内侧纤维层受到压力而缩短,外侧纤维层受拉力而伸长。拉压两区以中性层为届
中性层上的应力应变为零移。弯曲初期,主要以弹性弯曲为主,此时中性层恰好通过剖面的重心,随着弯曲半径R的进一步减小,最外层的表面就由弹性弹性变形过渡到塑性变形,然后塑性变形由内外表面逐渐向端面中心扩展,进入塑性弯曲时中性层将向内侧移动,当弯曲程度越大时,中性层的内移现象越严重,回弹现象产生于卸载过程,其根本原因是制件内外表面残余内应力的释放与内应力之间的平衡。

3、回弹的控制办法
材料的机械性能、相对弯曲半径,制件形状等因素都能造成弯曲件回弹的发生。在材料机械性能不断提高,形状越来越复杂的情况下,必须在设计弯曲成形工艺和模具方面入手,采取必要的措施加以解决。
以下是可以消除和减少回弹的情况下可采取的措施
(1)弯曲半径
相对弯曲半径的不同,在板料弯曲时,反映出的变形程度大小也不同,当相对弯曲半径减小时,弯曲板料外表面上的总切向变形程度增大,但在总应变中弹性变形所占得比例却减小,因此回弹也小,当相对不弯曲半径较大时,由于弹性变形在总变形所占的比例增大,回弹就大。
(2)制件形状
U形弯曲件比V形件回弹量小。制件形状复杂,各部分间相互牵扯多,回弹困难,在弯曲区域内压制出适宜的加强筋,以改变变形区材料的应力应变分布,这样不仅可以增强制件的强度,同事也可以减少弯曲回弹现象。
(3)凹凸模间隙C。对于回弹问题来说,U形冲压模具的凸模和凹模之间单面间隙C对万区间的回弹量及表面质量有影响。间隙小则回弹也小,间隙过小时,会使制件的表面擦伤或厚度变薄,间隙愈大,惠坦角也愈大,当间隙C<t时,之间可能产生负回弹。
(4)补偿法
U形弯曲件弯曲时,可根据万区间的回弹趋势和回弹量的大小,在凸模两侧做出回弹角,或在凹模底部做成弧形,改变制件形状万区间的刚度,利用橡胶材料本省的弹性改变模具间隙等等,通过不同的方法来补偿制件的正回弹从而得到想要的制件。如图1.所示