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
采用拉弯工艺或采用附加拉应力的方法改变板料断面的应力状态，对减少回弹极为有效。

加拉力的方式有三种：可在给了拉力之后的状态下进行弯曲，或在进行弯曲变形的同时加上拉力以及给予弯曲变形之后再拉伸的三种方式。

三种方式中，以在弯曲后加拉力的方案其回弹最小。

拉弯适合于相对弯曲半径很大的工件。

图4a所示，采用先强力压紧材料后弯曲成形，通过摩擦力对板料产生附加拉力来减少回弹，适合于带法兰边的工件。

采用弯曲后在板料长度方向施加压力的方法改变板料断面的应力状态，对克服回弹极为有效。

图4b中，板料先通过橡胶传力弯曲成形，随后通过压缩橡胶对工件高度方向施加压力，使工件高度压缩3%左右，工件在整个长度上产生微量塑性变形，工件壁厚增厚0.03 ~0.06mm(工件两端增厚多，中间增厚少)。

卸载后，工件与模具内腔形状、尺寸一致，不产生回弹。

图4 改变应力状态减小回弹
4.6 改进工件设计减少弯曲回弹
在弯曲区压制加强筋，不仅可以提高工件刚度，也有利于减少回弹。

在满足使用的条件下，选用弹性模量大、屈服点低、硬度低、塑性好的材料，以减少回弹。

5 结论
弯曲回弹较为复杂，在实际工作中，完全消除弯曲回弹是很困难的，在一定范围内采取预防措施，尽量减少弯曲回弹带来的不良影响，是我们工作的目标。

实践中应根据具体情况灵活运用不同的控制回弹的方法。

必要时，可将几种减小弯曲回弹的方法综合使用，效果可能更好。