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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。
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。
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OS、Eoos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ao弯曲中心角a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。
V型弯曲其间隙值是靠高速机床来实的与模具本身无关。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均处于拉应力状态卸载后内外侧纤维回弹互抵可减小回弹。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。
聚氯酯橡胶弯曲模。毛坯在模具中受到由上而下的冲压力P作用,而在两侧分别受到压力F与摩擦力FU的作用。FU是毛坯与聚氯酯橡胶相互摩擦而引起的。弯曲过程中压力F随工件压入深入增大而增大,FU当然也随之增大。正是由于FU存在,改变了毛坯内部应力状态下的分布。11a为钢模塑性弯曲时毛坯内部切向应力分析,摩擦力FU引起的摩擦拉应为OF的分布,而在聚氨酯橡胶弯曲中,毛坯内部应力分布为上述两种应力迭加。显然OF改变了毛坯内部应力分布规律,使应力中性层的位置向内层移动,显然增大了外层拉应力分布区域,减小了内层压应力分布区域,因此比钢模回弹量要小。
带有U形弯曲补偿的斜楔弯曲模具结构。开启状态时凹模2、5在弹簧4的作用下张开,且凸模1与凹模间的间隙Z等于板料厚度。凸模1下行将毛坯在凹模2、5间变曲成形。这里值得注意的是:①凹模与模座间的斜度以20。左右为好;②弹簧4的反力要大于工件所需要的弯曲力。当凸模的两肩台与凹模上平面相接时,便近使凹模沿模座的斜面下滑并向中间收拢,进而对工件进行挤压校正。由于凸、凹模作了回弹补偿,工件成形回弹后可得到直角的弯曲件。
级进模中克服弯曲回弹的措施级进模,尤其是很多工位的级进模,一般均是高效、精密的模具,造价高。若一个环节出现问题,就会导致整个模具报废。因而级进模中对弯曲工步处理也是相当慎重的。例如对90弯曲为求得弯曲精度和防止回弹,所以分成两步:第一步弯45。,第二步弯成90。。形弯曲,先将两端弯成V型,再弯曲成形。对复杂形状弯曲,甚至要预留工位以便有机会进行补救。采用角部镦剁校正法来克服或减小回弹是级进模中常用方法。此法是在弯曲行程终了,对工件弯曲角处施加一定的挤压力,近使弯曲处内层的金属产生切向拉深应变,使之内外层应变相同、回弹相抵消等。此外尚有用拉压方法进行弯曲、侧向加压等方法来校正、克服回弹,以达到高精度的弯曲件。
