彎曲回彈

彎曲回彈是指塑性彎曲和任何一種塑性變形一樣，外載卸除以後，都伴隨有彈性變形，使工件尺寸與模具尺寸不一致，這種現象稱為回彈。

基本介紹

• 中文名：彎曲回彈
• 實質：工件尺寸與模具尺寸不一致
• 特點：彈性變形
• 表現：塑性彎曲和任何一種塑性變形

表現形式

彎曲回彈的表現形式有幾種？

彎曲時的回彈

回彈的表現形式有兩種，如下圖所示。

(1)曲率減小曲率由卸載前的1/ ρ減小至卸載後的1/ρ。回彈量Δk=1/ ρ-1/ρ。

(2)彎角減小彎曲角由卸載前的α減小至卸載後的α 。回彈角△α = α-α。

影響因素

回彈包括角度回彈及曲率回彈兩個方面，此是彎曲變形區與不變形區兩部分回彈綜合效應的結果。影響回彈的因素很多，主要有：①材料的機械性能σs、Eoσs愈高、E值愈小，彎曲回彈愈大；②變形程度r/t。在其相同的條件下，角度回彈量隨r/t值增大而增大；曲率回彈量則隨r/t值增大而減少；③彎曲中心角αo彎曲中心角α大，回彈角大；④模具間隙Z。凸、凹模間隙大，回彈量大；⑤彎曲方式。自由彎曲回彈量大，較正彎曲回彈量小，全形鐓校彎曲回彈量最小；⑥工件形狀及材料組織狀態。形狀複雜，相互牽扯多回彈量小，冷作硬化後回彈量大；⑦模具結構及壓邊力大小。壓邊力大，工件彎後回彈量小。

回彈值的確定

確定工件的回彈值，是為了採取相應的措施來克服回彈，以使彎曲工件達到圖紙要求的精度。確定回彈值的方法有查圖法、查表法和計算法，一般來說都是近似的。目前，不論國內還是國外，對回彈的研究仍在繼續。由於回彈涉及的因素多，較為複雜，目前還沒有一個精確的計算公式。故對於回彈值的控制一般均是用不同結構的模具來修正，主要是在試模中予以修正的。

控制回彈措施

選擇彎曲性能好的材料

用屈服極限小、彈性模量大的材料作為彎曲件，可獲得較高的彎曲質量。此外，坯料的厚度公差大小，表面質量的優劣和平面度的好壞，都對彎曲回彈有較大的影響。對彎曲精度要求高的工件，也要對坯料此方面的質量加以篩選。

選擇較小的相對彎曲半徑

r/t值小，表明變形程度大。一般在r/t≤3-5時，認為板料的彎曲區已全部進入塑膠狀態。較小的彎曲半徑對減燭回彈有利，但過小的彎曲半徑會使彎曲區破裂。目前資料上給出的材料最小彎曲半徑主要是絕對經驗數據，可作為板金設計者設計工件彎曲半徑的參考依據。

選擇需要的模具間隙

V型彎曲，其間隙值是靠高速工具機來實現的，與模具本身無關。

拉彎斷面內切向應力分布

而對U型彎曲來說，

其回彈隨凹模開口深度增大而減少，隨模具間隙減小而回彈量減小。若彎曲精度高的工作，可

以取彎曲單邊間隙值為Z=t；若需要更高的彎曲精度，採用帶有稍許變薄的彎曲，對減少回彈會更有用。因為零間隙或負間隙彎曲，可以改變板料的應力狀態，使其由普通的彎曲轉化為具有拉彎性質的彎曲，使壞料的中性層內側壓應力狀態，從而坯料整個截面在切向均處於拉應力狀態，卸載後內外側纖維回彈相互抵消，可減小回彈（圖4）。所以採用拉彎工藝及可調間隙的模具，對控制回彈是很有好處的。

設計合理的工件形狀

U型彎曲件比V型件回彈量小。工件形狀複雜，各部分間相互牽扯多，回彈困難。所以？型回彈量比U型小。若在彎曲處壓製出適宜的加強筋，則回彈量更小。因此對彎曲件進行翻邊或疊邊處理，既可以提高剛度，又能減小回彈。

採用合適的組織狀態

冷作硬化後的材料，彎曲回彈量大。對精度要求高的彎曲件其坯料有冷作硬化，應對其進行退火處理，再彎曲。在需要且又允許的情況下，應對較厚坯料的工件採用加熱彎曲消除回彈。

採用校正彎曲正式

校正彎曲回彈角明顯小於自由彎曲，且校正力愈大，回彈愈小。這是因為校正彎曲力將使衝壓力集中在彎曲變形區，迫使金屬內層金屬受擠壓，則板材被校正後，內外層纖維都被伸長，卸載後都要縮短。由於內外層的回彈趨勢相反，回彈量將減小，從而達到克服或減少回彈的目的。故校正彎曲，是與拉彎性質相似的一種彎曲方式，其套用範圍顯得更大一些。一般校正彎曲凸模多採用圖5的形狀。

校正彎曲凸模形狀

在模具上採取措施

補償法控制回彈

補償法控制回彈是根據彎曲件回彈方向和回彈量的大小，控制模具工作部分的幾何形狀與尺寸，使工件彎曲後回彈得到補償。例如對彎曲較大的U形件，可將凸模端面或頂板表面製成圓孤狀、或將凸、凹模製成一定角度的傾斜面，從而卸載時被彎曲成的圓孤處或傾斜處產生的變形，可以補償兩個圓角的回彈變形。（圖6）

補償法消除回彈

由此擴展，利用彎曲補償法可以彎曲常規方法難以彎曲的工件。對圖8所示的形狀，兩邊緊貼，沒有成形空間。利用變形回彈及校正補償的方法，可以變曲。

a 兩側回彈 b底部回彈藥

如圖7、圖8所示，

第一步將凸、凹模底部製成弧形，其弧長展平應等

圖8 整形工序 1.整形凸模 2.凹模 3.零件

於工件底邊直線長。第二步再用平底凸、凹模校平即可。校正補償可以通過斜楔式或鉸鏈或模具結構，使補償作用更易於實現。例如對圖6a所示的凸、凹模均製成一定

傾斜面，工件脫模困難，當製成一定傾斜

面，工件脫模困難，當製成圖9所示的鉸鏈式彎曲模，則不存在上述困難。

圖9所示的鉸鏈式彎曲模

採用聚氨酯橡膠彎曲模

對坯料較薄的工件，可以用聚氨酯橡膠模進行彎曲，其控制回彈量

效果好。因為聚氯酯橡膠彎曲模不但可以獲得無間隙彎曲，甚至可以達到類似拉深狀態的彎曲，因而彎曲質量高。

聚氨酯橡膠彎曲受力分析

例如圖10所示的聚氯酯橡膠彎曲模。毛坯在模具中受到由上而下的衝壓力P作用，而在兩側分別受到壓力F與摩擦力FU的作用。FU是毛坯與聚氯酯橡膠相互摩擦而引起的。彎曲過程中壓力F隨工件壓入深入增大而增大，FU當然也隨之增大。正是由於FU存在，改變了毛坯內部應力狀態下的分布。如圖11所示，圖11a為鋼模塑性彎曲時毛坯內部切向應力分析，圖11b為摩擦力FU引起的摩擦拉應為σF的分布，而在聚氨酯橡膠彎曲中，毛坯內部應力分布為上述兩種應力迭加（圖11c）。顯然σF改變了毛坯內部應力分布規律，使應力中性層的位置向內層移動，顯然增大了外層拉應力分布區域，減小了內層壓應力分布區域，因此比鋼模回彈量要小。

聚氨酯橡膠彎曲應力分析

採用斜楔彎曲模

斜楔彎曲模採用擠壓校正彎曲的方法，一般來說是可以獲得較高質量彎曲件的。

內斜楔彎曲模

圖12是內斜楔彎曲模。從圖中可以看出在兩活動凸模彎曲即將結束時，由內斜楔作用，再對U形彎曲件角部進行擠壓校正，因而精度較高。類似結構的彎曲模還有很多，比如說還可以利用外斜楔對彎曲角進行擠壓校正。

圖13是。開啟狀態時凹模2、5在彈簧4的作用下張開，且凸模1與凹模間的間隙Z等於板料厚度。凸模1下行將毛坯在凹模2、5間變曲成形。這裡值得注意的是：①凹模與模座間的斜度以20°左右為好；②彈簧4的反力要大於工件所需要的彎曲力。當凸模的兩肩台與凹模上平面相接時，便近使凹模沿模座的斜面下滑並向中間收攏，進而對工件進行擠壓校正。由於凸、凹模作了回彈補償，工件成形回彈後可得到直角的彎曲件。

帶有U形彎曲補償的斜楔彎曲模具結構

幾種較新的彎曲模具結構

對U形彎曲，最近夏華等人認為採用圖14所示的大圓角凹模、與小圓角的凸模，對彎曲件角部進行變薄彎曲，使之成為全塑性彎曲。

大圓角凹模、與小圓角的凸模

此外，。所有這些措施，可使彎曲件回彈量減小，表面質量也很高。

凸模凹模圓角半徑是順流線

李文棟等人最近設計出一次成形？，如圖15所示該模具彎出的零件挺直，形狀與尺寸精度也較高。成功的關鍵是減少了彎曲阻力，亦即圖示中的α角要小，同時凹模圓角半徑要大。如圖所示，凸模是由固定凸模1和浮動凸模4組成。浮動凸模浮動一個距離So S 愈大，α角愈小，對彎曲愈有利。但還有一點須注意，在初始彎曲瞬間要保證零件翻轉後略超出固定凸模E點。

形彎曲模

對板料較厚的常見的V型、U型、Z型及？型彎曲件，採用全形鐓校彎曲模具較好（圖16）。其應力是否可以看作是一個純塑性彎曲疊加一個較大的較正應力，可以認為全形鐓校後的彎曲應力是由全部的單一應力構成，因而幾乎不出現回彈現象，可獲得高質量的彎曲工件。

級進模中克服彎曲回彈的措施

級進模，尤其是很多工位的級進模，一般均是高效、精密的模具，造價高。若一個環節出現問題，就會導致整個模具報廢。因而級進模中對彎曲工步處理也是相當慎重的。例如對90°彎曲為求得彎曲精度和防止回彈，所以分成兩步：第一步彎45°，第二步彎成90°（圖17a）。圖，7b為？形彎曲，先將兩端彎成V型，再彎曲成形。對複雜形狀彎曲，甚至要預留工位以便有機會進行補救。採用角部鐓剁校正法來克服或減小回彈是級進模中常用方法。此法是在彎曲行程終了，對工件彎曲角處施加一定的擠壓力，近使彎曲處內層的金屬產生切向拉深應變，使之內外層應變相同、回彈相抵消等。此外尚有用拉壓方法進行彎曲、側向加壓等方法來校正、克服回彈，以達到高精度的彎曲件。

分布彎曲

管材彎曲中克服回彈的措施

常用的彎管方法有四種：壓彎、滾彎和擠彎。在彎管中，除了需要解決外緣裂、內圓皺、管徑扁的問題外，還有一個非常重要的問題，那就是克服管子彎曲中的回彈問題。

為了保證彎管質量，在變管模設計中必須預先估算出回彈值的大小，然後經以適合的預回彈量，以保證卸載後彎曲件的彎曲半徑和彎曲角度符合設計的要求，以免除人工整形的麻煩。

因此彎管中克服回彈的方法同板料彎曲是相同的。第一步想辦法估算出管子曲率回彈值△P，角度回彈值△α，作為設計模具進行補償的依據，第二步通過試模最後加以修正。例如繞彎時曲率回彈值△P，角度回彈值△α可以分別按下式計算：

△P=(σs*Sx/E*Jx)+(D/E*ρ)

△α=(σs*Sx/E*Jx+D/E)*α

式中：σs——材料近似實際應力曲線的屈服極限；

D——材料的應變數模量；

Sx——型材截面積對x軸的靜矩；

Jx——型材截面積對x軸的慣性矩；

α——回彈前的彎曲角；

ρ——回彈前的曲率半徑

回彈現象

常溫下的塑性彎曲和其它塑性變形一樣，在外力作用下產生的總變形由塑性變形和彈性變形兩部分組成。當彎曲結束，外力去除後，塑性變形留存下來，而彈性變形則完全消失。彎曲變形區外側因彈性恢復而縮短，內側因彈性恢復而伸長，產生了彎曲件的彎曲角度和彎曲半徑與模具相應尺寸不一致的現象。這種現象稱為彎曲件的彈性回跳（簡稱回彈）。回彈是彎曲成形時常見的現象(圖略)。但也是彎曲件生產中不易解決的一個棘手的問題。