正如起皱影响拉深件质量一样,回弹则主要影响弯曲件质量,故弯曲回弹及其控制是模具工作者一直所关心的问题。可以说任何板科塑性变形,卸载后都不可避免地要产生回弹,只不过弯曲表现得更为突出一些。究其原因是还可以有这么几点:其一是弯曲变形时内、外层应力性质相反,卸载后弹复方向一致,故而弯曲件形状、尺寸变化大;其二是弯曲加工不像拉深、翻边等工序那样为封闭形冲压,而呈非封闭状态,故而相互牵拉少,易于造成大的弹复;其三是弯曲加工中变形区小,不变形区大,大面积的不变形区对小面积变形区的牵连影响,使得小面积的变形区很难达到纯塑性弯曲状态。 现有理论认为即使材料在加工中内外纤维全部进入塑性状态,弹性变形消失了,也会出现回弹现象。 a 弹性弯曲 b弹塑性弯曲 c纯塑性弯曲 弯曲过程中毛坏变形区内切向应力分布情况。图la为弯曲初始阶段相对弯曲半径r/t较大,板料内部仅发生弹性弯曲;随着弯曲力加大、r/t值小、弯曲变形程度逐步增大,表层的切向应力达到屈服点,进而向板料中心扩展,则板料内部处于弹塑性变形状态;当r/t值继续减少到一定程度时,板料内、外层和中心的切向应力全部超过屈服点进入全塑性状态。塑性弯曲时总是伴有弹性变形的现象。2a所示为纯塑性弯曲应力状态,2b为其卸载应力,2c为卸载后弯曲件在自由状态下的断面内残余应力;3为弹一塑性弯曲卸载过程中毛坏断面内切向应力变化情况。3a为卸载时应力,3c为卸载后弯曲件在自由状态下的断面内残余应力。由此可见,塑性弯曲卸载后弹复是不可避免的。 毛坯断面切向应力变化 由上所述可见干坯料回弹是客观存在的,无法改变的,只有因势利导,掌握好材料的回弹规律,尽可能准确地计称好回弹值的大小,才能有效地减少和控制好坯料的弯曲回弹。此乃是研究回弹、制订弯曲工艺、设计模具所要考虑的主要问题。 1 弯曲回弹的影响因素 回弹包括角度回弹及曲率回弹两个方面,此是弯曲变形区与不变形区两部分回弹综合效应的结果。影响回弹的因素很多,主要有:①坏料的机械性能σs、Eoσs愈高、E值愈小,弯曲回弹愈大;②变形程度r/t。在其相同的条件下,角度回弹量随r/t值增大而增大;曲率回弹量则随r/t值增大而减少;③弯曲中心角αo弯曲中心角α大,回弹角大;④模具间隙Z。凸、凹模间隙大,回弹量大;⑤弯曲方式。自由弯曲回弹量大,较正弯曲回弹量小,全形镦校弯曲回弹量最小;⑥工件形状及材料组织状态。形状复杂,相互牵扯多回弹量小,冷作硬化后回弹量大;⑦模具结构及压边力大小。压边力大,工件弯后回弹量小。 2 回弹值的确定 确定工件的回弹值,是为了采取相应的措施来克服回弹,以使弯曲工件达到图纸要求的精度。确定回弹值的方法有查图法、查表法和计算法,一般来说都是近似的。目前,不论国内还是国外,对回弹的研究仍在继续。由于回弹涉及的因素多,较为复杂,目前还没有一个精确的计算公式。故对于回弹值的控制一般均是用不同结构的模具来修正,主要是在试模中予以修正的。 3 控制回弹的措施 3.1 选择弯曲性能好的材料 用屈服极限小、弹性模量大的材料作为弯曲件,可获得较高的弯曲质量。此外,坯料的厚度公差大小,表面质量的优劣和平面度的好坏,都对弯曲回弹有较大的影响。对弯曲精度要求高的工件,也要对坯料此方面的质量加以筛选。 3.2 选择较小的相对弯曲半径 r/t值小,表明变形程度大。一般在r/t≤3-5时,认为板料的弯曲区已全部进入塑料状态。较小的弯曲半径对减烛回弹有利,但过小的弯曲半径会使弯曲区破裂。目前资料上给出的材料最小弯曲半径主要是绝对经验数据,可作为板金设计者设计工件弯曲半径的参考依据。 3.3 选择需要的模具间隙 V型弯曲,其间隙值是靠高速机床来实现的,与模具本身无关。而对U型弯曲来说,其回弹随凹模开口深度增大而减少,随模具间隙减小而回弹量减小。若弯曲精度高的工作,可以取弯曲单边间隙值为Z=t;若需要更高的弯曲精度,采用带有稍许变薄的弯曲,对减少回弹会更有用。因为零间隙或负间隙弯曲,可以改变板料的应力状态,使其由普通的弯曲转化为具有拉弯性质的弯曲,使坏料的中性层内侧压应力状态,从而坯料整个截面在切向均处于拉应力状态,卸载后内外侧纤维回弹相互抵消,可减小回弹。所以采用拉弯工艺及可调间隙的模具,对控制回弹是很有好处的。
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