板料回彈機理及控制

1、板料回彈機理及控制1、板料回彈現(xiàn)象回彈是卸載過程產(chǎn)生的反向彈性變形（如圖1所示），是板料沖壓成形過程中存在的一種普遍現(xiàn)象。在彎曲和拉深過程中，回彈現(xiàn)象尤為嚴重，對零件的尺寸精度、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益產(chǎn)生極大的影響。Fig1Bendingprocess:illustrationofthespringback圖1板料彎曲實例說明回彈現(xiàn)象2、回彈機理研究板料在外加彎曲力矩M的作用下，首先發(fā)生彈性彎曲變形，在彈性彎曲階段，對彎曲半徑很大，板料內彎

2、曲半徑與凸模圓角半徑不相重合，板料變形很小。在彎曲變形區(qū)內，板料彎曲內側（靠近凸模一邊）的材料受到壓縮而縮短，應力狀態(tài)是單向受壓，見圖2。板料彎曲外側（靠近凹模的一邊）受拉而伸長，應力狀態(tài)是單向受拉。彎曲內、外表面到中心，其縮短與伸長的程度逐漸變小，在縮短與伸長的兩個變形區(qū)之間，有一纖維層長度始終不變即應變?yōu)榱?，稱為應變中性層。同樣，在拉應力向壓應力過渡之間，存在一個切向應力為零的應力層，稱為應力中性層。在一般情況下可認為兩個不同性質的

3、中性層重合在一起，簡稱為中性層。Fig2Bendingstressofblank圖2板料彎曲應力圖隨著彎矩的增加，板料彎曲變形增大，板料內、外表層金屬先達到屈服極限，板料開始由彈性變形階段轉入彈塑性變形階段，其應力分布隨著彎矩的不斷增加，塑性變形區(qū)由表層向內擴展，板料中間的彈性變形區(qū)逐漸變小，最后整個斷面進入塑性狀態(tài)。圖2中第二副圖顯示了反向加了彎矩M所產(chǎn)生的應力變化圖。第三副圖顯示的是殘余應力圖，也即是作用于毛坯的彎矩M越大，彎曲的曲

4、率半徑ρ越大，材料的彈性模量E越小，回彈量越大。如果彎曲件的兩側有兩個直臂部分存在，卸載時發(fā)生的回彈現(xiàn)象也會表現(xiàn)為兩個直臂之間角度的變化。在卸載中發(fā)生彈復現(xiàn)象時，彎曲毛坯的中性層的長度是不變的。因此（3）?????，，式中：和—卸載前后的曲率半徑；??和—卸載前后的角度。由（3.3）式得??（4）1???????????，，（）（5）1EIMEI???????，（）在實際的操作中，為了保證壓彎件的角度，設計壓制模具時應考慮使上下模具的角

5、度。由于影響回彈角大小的因素較多，準確計算它的大小十分困難，通常是參考一些經(jīng)驗數(shù)據(jù)。3控制回彈的方法（1）彎曲成形中的回彈控制在彎曲成形中傳統(tǒng)的回彈控制方法有：拉彎法、加壓矯正法、模具補償法、過彎曲法等，根據(jù)零件形狀和彎曲工藝的不同可選用不同的方法來控制回彈。模具補償法和過彎曲法是兩種基本的回彈控制方法，前者適用于模具彎曲(閉式彎曲)，后者適用于自由彎曲。對于曲率非常小的彎曲件，由于其塑性變形不充分，回彈較大，單純模具補償難以實施，一般

6、要采用拉彎法和模具補償法聯(lián)合作用來控制回彈。對于局部曲率很大的彎曲件，理論預測精度較差，實際生產(chǎn)中一般采用局部加壓矯正的方法來控制回彈[41]。模具補償法和過彎曲法作為回彈控制方法的基本方法有較強的理論基礎，許多學者對其進行了深入的研究。余同希討論了柱形彎曲回彈的模具補償算法，王曉林進一步對非圓弧彎曲回彈的模具補償算法進行了研究。這些研究建立在純理論計算或數(shù)值模擬基礎之上，具有速度快、成本低的特點，取得了一定的效果。但從目前情況來看，回

7、彈的理論預測精度較差，必須輔以適當?shù)墓に囋囼灢拍艿玫捷^為滿意的結果。（2）復雜拉延成形中的回彈控制以往對于復雜拉延成形件的回彈控制問題研究的不多，工程實際中通?；诮?jīng)驗和反復試驗來減小或消除回彈的影響。90年代以來，隨著拉延成形中起皺和拉裂問題逐步得到解決，回彈控制問題逐漸上升為研究的重點，另外板料沖壓CAE仿真技術的不斷完善也為回彈控制研究提供了必要的基礎。復雜拉延成形件的回彈控制一般從兩方面入手：一是通過改變成形過程邊界條件，如毛料