板料回彈機(jī)理及控制

1、板料回彈機(jī)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(yán)重，對(duì)零件的尺寸精度、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生極大的影響。Fig1Bendingprocess:illustrationofthespringback圖1板料彎曲實(shí)例說明回彈現(xiàn)象2、回彈機(jī)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(duì)彎曲半徑很大，板料內(nèi)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(nèi)，板料彎曲內(nèi)側(cè)（靠近凸模一邊）的材料受到壓縮而縮短，應(yīng)力狀態(tài)是單向受壓，見圖2。板料彎曲外側(cè)（靠近凹模的一邊）受拉而伸長(zhǎng)，應(yīng)力狀態(tài)是單向受拉。彎曲內(nèi)、外表面到中心，其縮短與伸長(zhǎng)的程度逐漸變小，在縮短與伸長(zhǎng)的兩個(gè)變形區(qū)之間，有一纖維層長(zhǎng)度始終不變即應(yīng)變?yōu)榱?，稱為應(yīng)變中性層。同樣，在拉應(yīng)力向壓應(yīng)力過渡之間，存在一個(gè)切向應(yīng)力為零的應(yīng)力層，稱為應(yīng)力中性層。在一般情況下可認(rèn)為兩個(gè)不同性質(zhì)的

3、中性層重合在一起，簡(jiǎn)稱為中性層。Fig2Bendingstressofblank圖2板料彎曲應(yīng)力圖隨著彎矩的增加，板料彎曲變形增大，板料內(nèi)、外表層金屬先達(dá)到屈服極限，板料開始由彈性變形階段轉(zhuǎn)入彈塑性變形階段，其應(yīng)力分布隨著彎矩的不斷增加，塑性變形區(qū)由表層向內(nèi)擴(kuò)展，板料中間的彈性變形區(qū)逐漸變小，最后整個(gè)斷面進(jìn)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(yīng)力變化圖。第三副圖顯示的是殘余應(yīng)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(cè)有兩個(gè)直臂部分存在，卸載時(shí)發(fā)生的回彈現(xiàn)象也會(huì)表現(xiàn)為兩個(gè)直臂之間角度的變化。在卸載中發(fā)生彈復(fù)現(xiàn)象時(shí)，彎曲毛坯的中性層的長(zhǎng)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(shí)際的操作中，為了保證壓彎件的角度，設(shè)計(jì)壓制模具時(shí)應(yīng)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(zhǔn)確計(jì)算它的大小十分困難，通常是參考一些經(jīng)驗(yàn)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(bǔ)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(bǔ)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(duì)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(bǔ)償難以實(shí)施，一般

6、要采用拉彎法和模具補(bǔ)償法聯(lián)合作用來控制回彈。對(duì)于局部曲率很大的彎曲件，理論預(yù)測(cè)精度較差，實(shí)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(bǔ)償法和過彎曲法作為回彈控制方法的基本方法有較強(qiáng)的理論基礎(chǔ)，許多學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了深入的研究。余同希討論了柱形彎曲回彈的模具補(bǔ)償算法，王曉林進(jìn)一步對(duì)非圓弧彎曲回彈的模具補(bǔ)償算法進(jìn)行了研究。這些研究建立在純理論計(jì)算或數(shù)值模擬基礎(chǔ)之上，具有速度快、成本低的特點(diǎn)，取得了一定的效果。但從目前情況來看，回

7、彈的理論預(yù)測(cè)精度較差，必須輔以適當(dāng)?shù)墓に囋囼?yàn)才能得到較為滿意的結(jié)果。（2）復(fù)雜拉延成形中的回彈控制以往對(duì)于復(fù)雜拉延成形件的回彈控制問題研究的不多，工程實(shí)際中通?；诮?jīng)驗(yàn)和反復(fù)試驗(yàn)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(diǎn)，另外板料沖壓CAE仿真技術(shù)的不斷完善也為回彈控制研究提供了必要的基礎(chǔ)。復(fù)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