第3章弯曲工艺与弯曲模设计>3.3弯曲卸载后的回弹

与所有塑性变形一样，塑性弯曲时伴随有弹性变形，当外载荷去除后，塑性变形保留下来，而弹性变形会完全消失，使弯曲件的形状和尺寸发生变化而与模具尺寸不一致，这种现象叫回弹。由于弯曲时内、外区切向应力方向不一致，因而弹性回复方向也相反，即外区弹性缩短而内区弹性伸长，这种反向的弹性回复加剧了工件形状和尺寸的改变。所以与其它变形工序相比，弯曲过程的回弹现象是一个影响弯曲件精度的重要问题，弯曲工艺与弯曲模设计时应认真考虑。
弯曲回弹的表现形式有两个方面（图3.3.1）：

图3.3.1　弯曲后的回弹

１．曲率减小

２．弯曲中心角减小

1、3－退火软钢　2-软锰黄铜　4-经冷变形硬化的软钢

图3.3.2　材料的力学性能对回弹值的影响

３．弯曲中心角a
a越大，变形区的长度越长，回弹积累值也越大，故回弹角

越大。

４．弯曲方式及弯曲模
在无底凹模内作自由弯曲时（图3.3.4），回弹最大。在有底凹模内作校正弯曲时（图3.1.3），回弹较小。其原因之一是：从坯料直边部分的回弹来看，由于凹模V形面对坯料限制作用，当坯料与凸模三点接触后，随凸模的继续下压，坯料的直边部分则向与以前相反的方向变形，弯曲终了时可以使产生了一定曲率的直边重新压平并与凸模完全贴合。卸载后弯曲件直边部分的回弹方向是朝向V形闭合方向（负回弹）。而圆角部分的回弹方向是朝向V形张开方向（正回弹），两者回弹方向相反。原因之二是：从圆角部分的回弹来看，由于板料受凸、凹模压缩的作用，不仅弯曲变形外区的拉应力有所减小，而且在外区中性层附近还出现和内区同号的压缩应力，随着校正力的增加，压应力区向板材的外表面逐步扩展，致使板料的全部或大部分断面均出现压缩应力，于是圆角部分的内、外区回弹方向一致，故校正弯曲圆角部分的回弹比自由弯曲时大为减小。综上所述，校正弯曲时圆角部分的较小正回弹与直边部分负回弹的抵销，回弹可能出现正、零或是负三种情况。
在弯曲U形件时，凸、凹模之间的间隙对回弹有较大的影响。间隙越大，回弹角也就越大，如图3.3.5所示。

图3.3.3　变形程度对弹性恢复值的影响

图3.3.4　无底凹模内的自由弯曲

图3.3.5　间隙对回弹的影响

５．工件的形状
一般而言，弯曲件越复杂，一次弯曲成形角的数量越多，则弯曲时各部分互相牵制作用越大，弯曲中拉伸变形的成分越大，故回弹量就越小。例如一次弯曲成形时，形件的回弹量较U形件小，Ｕ形件又较V形件为小。

３．校正弯曲时的回弹值
校正弯曲的回弹可用试验所得的公式计算，公式见表3.3.2，符号如图3.3.7所示。

在实际生产中，由于材料的力学性能和厚度的波动等，要完全消除弯曲件的回弹是不可能的。但可以采取一些措施来减小或补偿回弹所产生的误差，以提高弯曲件的精度。
1. 改进弯曲件的设计

2. 采取适当的弯曲工艺
（1）采用校正弯曲代替自由弯曲。
（2）对冷作硬化的材料须先退火，使其屈服点

降低。对回弹较大的材料，必要时可采用加热弯曲。
（3）弯曲相对弯曲半径很大的弯曲件时，由于变形程度很小，变形区横截面大部分或全部处于弹性变形状态，回弹很大，甚至根本无法成形，这时可采用拉弯工艺。拉弯用模具如图3.3.9所示。拉弯特点是在弯曲之前先使坯料承受一定的拉伸应力，其数值使坯料截面内的应力稍大于材料的屈服强度。随后在拉力作用的同时进行弯曲。图3.3.10所示为工件在拉弯曲中沿截面高度的应变分布。图3.3.10a为拉伸时的应变；图3.3.10b为普通弯曲时的应变；图3.3.10c为拉弯总的合成应变；图3.3.10d为卸载时的应变；图3.3.10e为最后永久变形。从图3.3.10d可看出，拉弯卸载时坯料内、外区弹复方向一致，故大大减小工件的回弹。所以拉弯主要用于长度和曲率半径都比较大的零件。
３．合理设计弯曲模
（1）对于较硬材料（如45、50、Q275和H 62（硬）等），可根据回弹值对模具工作部分的形状和尺寸进行修正。

图3.3.9　拉弯用模具

图3.3.10　拉弯时断面内切向应变的分析

（2）对于软材料（如Q215、Q235、10、20和H62（软）等），其回弹角小于5°时，可在模具上作出补偿角并取较小的凸、凹模间隙（图3.3.11）。
（3）对于厚度在0.8mm以上的软材料，相对弯曲半径又不大时，可把凸模做成图3.3.12a、b所示结构，使凸模的作用力集中在变形区，以改变应力状态达到减小回弹的目的，但易产生压痕。也可采用凸模角减小2°～5°的方法来减小接触面积，减小回弹使压痕减轻（图3.3.12c）。还可将凹模角度减小2°，以此减小回弹，又能减小弯曲件纵向翘曲度（图3.3.12d）。
（4）对于U形件弯曲，减小回弹常用的方法还有：当相对弯曲半径较小时可采取增加背压的方法（图3.3.12b）；当相对弯曲半径较大时，可采取将凸模端面和顶板表面作成一定曲率的弧形（图3.3.13a）。这两种方法的实质都是使底部产生的负回弹和角部产生的正回弹互相补偿。另一种克服回弹的有效方法是采用摆动式凹模，而凸模侧壁应有补偿回弹角　　（图3.3.13b），当材料厚度负偏差较大时，可设计成凸、凹模间隙可调的弯曲模（图3.3.13c）。

图3.3.11　克服回弹措施Ⅰ

图3.3.12　　克服回弹措施Ⅱ

图3.3.13　克服回弹措施Ⅲ

（5）在弯曲件直边端部纵向加压，使弯曲变形的内、外区都成为压应力而减少回弹，可得到精确的弯边高度（图3.3.14）。
（6）用橡胶或聚氨酯代替刚性金属凹模能减小回弹。通过调节凸模压入橡胶或聚氨酯凹模的深度，控制弯曲力的大小，以获得满足精度要求的弯曲件（图3.3.15）。

图3.3.14　坯料端部加压弯曲

图3.3.15　软凹模弯曲

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第3章弯曲工艺与弯曲模设计>3.3弯曲卸载后的回弹

第3章弯曲工艺与弯曲模设计> 3.2弯曲变形分析

第3章弯曲工艺与弯曲模设计> 3.4弯曲件坯料尺寸的计算

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