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1、超高强度钢回弹及回弹控制超高强度钢回弹及回弹控制汽车轻量化工程技术研究中心汽车轻量化工程技术研究中心板料回弹机理板料回弹机理左图为回弹机理示意图，卸左图为回弹机理示意图，卸载（除掉所有外部力和力矩）载（除掉所有外部力和力矩）从从A A点沿直线点沿直线ABAB到到B B，其中，其中OBOB是永久变形，是永久变形，BCBC是恢复的变形是恢复的变形（弹性）。虽然这种弹性恢复（弹性）。虽然这种弹性恢复在某一点的变形很小，它可能在某一点的变形很小，它可能导致尺寸变化，造成零件尺寸导致尺寸变化，造成零件尺寸的偏差的偏差。回弹是材料塑性成形后，随着变形应力的释放或消失，成回弹是材料塑性成形后，随着变形应力的
2、释放或消失，成形过程中存储的弹性变形能释放出来，引发应力重组，进形过程中存储的弹性变形能释放出来，引发应力重组，进而导致零件整体形状改变的一种现象。而导致零件整体形状改变的一种现象。回弹的表现形式回弹的表现形式常见的回弹有三种类型：角度变化、侧壁卷曲、扭曲。常见的回弹有三种类型：角度变化、侧壁卷曲、扭曲。 角度变化：有时也被直接称为回弹，是指零件的弯曲边缘线偏离工具线；角度变化：有时也被直接称为回弹，是指零件的弯曲边缘线偏离工具线； 侧壁卷曲：是板料在弯曲的时候，由于应力分布不均匀造成的；侧壁卷曲：是板料在弯曲的时候，由于应力分布不均匀造成的； 扭曲：指两截面绕旋转轴发生不同的旋转或扭转；扭曲
3、：指两截面绕旋转轴发生不同的旋转或扭转；侧壁的角度变化和卷曲侧壁的角度变化和卷曲整体形状变化整体形状变化强度示例270440590780980模具壁弯度壁弯度回弹量回弹量板厚板厚2.0mm2.0mm模具模具回弹导致零件整体形状改变回弹导致零件整体形状改变材料强度水平材料强度水平（MPaMPa）材料强度水平对回弹的影响材料强度水平对回弹的影响回弹的试验研究回弹的试验研究通常情况下回弹实验的主要目的有两个：通常情况下回弹实验的主要目的有两个：一：为校验解析或数值计算时采用各种假设后所得结果的正确性；一：为校验解析或数值计算时采用各种假设后所得结果的正确性；二：直接获得实际结构或相似模型在真实或相似
4、载荷及工艺条件下回弹前后的数据。二：直接获得实际结构或相似模型在真实或相似载荷及工艺条件下回弹前后的数据。目前，随着高强度钢、超高强度钢及铝合金等一些新材料和新工艺的出现，各种因素对回弹规律的影响与先前材料也不尽相同，因此，在回弹机理还不十分完善的情况下，对新材料和新工艺进行回弹的实验研究，并将结果整理成为经验公式和图表，后续不仅可以供生产和设计时参考，同时还可对这种具体材料及工艺条件建立起经验模型，便用于今后的回弹预测和工程控制。回弹的评价指标回弹的评价指标回弹量的表示方法及其评价指标是回弹研究中回弹量的表示方法及其评价指标是回弹研究中必然涉及的一个基本问题。必然涉及的一个基本问题。对于二维
5、对于二维U U型型弯曲回弹，回弹量的定义如右下图，其表征参量为弯曲回弹，回弹量的定义如右下图，其表征参量为WOA(WOA(宽度张开角度）与宽度张开角度）与FOAFOA（表面张开角度）。（表面张开角度）。U形件弯曲过程示意图形件弯曲过程示意图二维二维U U型弯曲（梁类件）型弯曲（梁类件）U U形件弯曲回弹量表征方法形件弯曲回弹量表征方法围栏中的典型截面宽度张开角度表面张开角度回弹的评价指标回弹的评价指标回弹量的表示方法及其评价指标是回弹研究中回弹量的表示方法及其评价指标是回弹研究中必然涉及的一个基本问题。必然涉及的一个基本问题。V V型弯曲法是通过测定试件型弯曲法是通过测定试件v v型弯曲加载前
6、后的侧壁倾角确定试验型弯曲加载前后的侧壁倾角确定试验材料的回弹量。材料的回弹量。U形件弯曲过程示意图形件弯曲过程示意图二维二维V V型弯曲型弯曲R=R2-R1R1R2L2 L1 L=L2-L1U U形件弯曲回弹量表征方法形件弯曲回弹量表征方法ri回弹前的初始半径；rf回弹后的最终半径；ys残留变形为0.2%的屈服强度；E弹性模量；i回弹前的初始角；f回弹后的最终角；t板厚。回弹估算公式回弹估算公式回弹的评价指标回弹的评价指标回弹量的表示方法及其评价指标是回弹研究中回弹量的表示方法及其评价指标是回弹研究中必然涉及的一个基本问题。必然涉及的一个基本问题。三维模拟覆盖件拉深三维模拟覆盖件拉深覆盖件的
7、形状复杂，多由三维空间曲面组成，通常情况下在长、宽两覆盖件的形状复杂，多由三维空间曲面组成，通常情况下在长、宽两个方向上都存在着曲率的变化，对于容易产生回弹问题的顶盖、行李箱盖、个方向上都存在着曲率的变化，对于容易产生回弹问题的顶盖、行李箱盖、机罩外板等典型零件，浅拉延是其成形的主要工艺方法，其回弹机理是曲机罩外板等典型零件，浅拉延是其成形的主要工艺方法，其回弹机理是曲面收缩和弯曲曲率回弹的复合过程。面收缩和弯曲曲率回弹的复合过程。双曲率不对称的矩盒形件拉深回弹双曲率不对称的矩盒形件拉深回弹模拟覆盖件拉深回弹量表征方法模拟覆盖件拉深回弹量表征方法V V 形件弯曲回弹测试装置形件弯曲回弹测试装置
8、U U形件弯曲回弹测试装置形件弯曲回弹测试装置回弹试验装置回弹试验装置针对板料弯曲回弹特性测试的需要，并考虑多种影响因素（模针对板料弯曲回弹特性测试的需要，并考虑多种影响因素（模具间隙、润滑条件、弯曲深度、压边力及板厚、材料类型、材具间隙、润滑条件、弯曲深度、压边力及板厚、材料类型、材料强度等材料参数）。料强度等材料参数）。回弹测量的方法回弹测量的方法 基于标准夹具的测量法，夹具的轮廓制作是将目标零件的轮廓同时偏置基于标准夹具的测量法，夹具的轮廓制作是将目标零件的轮廓同时偏置一个距离所得，在定位点夹紧后，通过手动或三坐标测量仪来测量待测零一个距离所得，在定位点夹紧后，通过手动或三坐标测量仪来测
9、量待测零件与夹具在相应部位的间隙，测得的间隙减去偏重距离来得到回弹量。件与夹具在相应部位的间隙，测得的间隙减去偏重距离来得到回弹量。回弹测量的方法目前主要有两种回弹测量的方法目前主要有两种回弹测量的方法回弹测量的方法 基于凹模的测量法，直接将待测零件安放在凹模上，不需任何夹紧措施，基于凹模的测量法，直接将待测零件安放在凹模上，不需任何夹紧措施，选取特征点，再利用激光扫描或白光照相测量法获得特征点的几何信息，选取特征点，再利用激光扫描或白光照相测量法获得特征点的几何信息，然后将这些扫描点信息与标准零件的然后将这些扫描点信息与标准零件的CADCAD数据进行比较，从而获得回弹量。数据进行比较，从而获
10、得回弹量。回弹测量的方法目前主要有两种回弹测量的方法目前主要有两种通过白光照相测量得到的测量图通过白光照相测量得到的测量图通过坐标测量仪或白光测量仪获取实物上的点数据通过坐标测量仪或白光测量仪获取实物上的点数据回弹的仿真分析回弹的仿真分析采用仿真手段对冲压件的回弹变形进行准确的预测进而采用仿真手段对冲压件的回弹变形进行准确的预测进而提供模具型面的回弹补偿是一种简单快捷的有效手段。提供模具型面的回弹补偿是一种简单快捷的有效手段。高强度钢汽车零件成形工艺应注意的问题高强度钢汽车零件成形工艺应注意的问题1 1、工艺设计之前，工艺制定者应该充分地理解参与应力和弹性回复对冲、工艺设计之前，工艺制定者应该
11、充分地理解参与应力和弹性回复对冲压件的影响，必须能够预见什么样的产品设计和工艺设计将会导致冲压压件的影响，必须能够预见什么样的产品设计和工艺设计将会导致冲压件的扭曲，从而采取措施。件的扭曲，从而采取措施。2 2、成形工艺必须和材料规格、产品形状进行匹配。、成形工艺必须和材料规格、产品形状进行匹配。3 3、产品的结构必须改变产品的设计以适应材料的特性和模具工艺。、产品的结构必须改变产品的设计以适应材料的特性和模具工艺。4 4、由于高强度钢的回弹量比较大，在翻遍和拉延等容易产生回弹的工艺、由于高强度钢的回弹量比较大，在翻遍和拉延等容易产生回弹的工艺设计时，应该着重考虑如何减小回弹。设计时，应该着重
12、考虑如何减小回弹。高强度钢模具设计和制造中应注意的问题高强度钢模具设计和制造中应注意的问题1 1、工艺设计之前，工艺制定者应该充分地理解参与应力和弹性回复对冲、工艺设计之前，工艺制定者应该充分地理解参与应力和弹性回复对冲压件的影响，必须能够预见什么样的产品设计和工艺设计将会导致冲压压件的影响，必须能够预见什么样的产品设计和工艺设计将会导致冲压件的扭曲，从而采取措施。件的扭曲，从而采取措施。2 2、成形工艺必须和材料规格、产品形状进行匹配。、成形工艺必须和材料规格、产品形状进行匹配。3 3、产品的结构必须改变产品的设计以适应材料的特性和模具工艺。、产品的结构必须改变产品的设计以适应材料的特性和模
13、具工艺。4 4、由于高强度钢的回弹量比较大，在翻遍和拉延等容易产生回弹的工艺、由于高强度钢的回弹量比较大，在翻遍和拉延等容易产生回弹的工艺设计时，应该着重考虑如何减小回弹。设计时，应该着重考虑如何减小回弹。高强度钢板料冲压回弹及解决措施高强度钢板料冲压回弹及解决措施1 1、选择合适的材料。、选择合适的材料。在满足要求的前提下尽可能选用屈服极限小弹性模量大的材料减少或者消除回弹值从而获得较高的弯曲质量。2 2、设计合理的零件结构。、设计合理的零件结构。（1）选择较小的相对弯曲半径 较小的相对弯曲半径对；（2 ）在不改变原产品功能前提下，改变产品形状，对弯曲件进行翻边或叠边处理或在弯曲处压制出适宜
14、的加强筋，回弹变形将得到改善。高强度钢板料冲压回弹及解决措施高强度钢板料冲压回弹及解决措施3 3、设计合理的成形工艺。、设计合理的成形工艺。（1） 校正弯曲；（2） 热处理；（3） 过度弯曲；（4） 热弯； （5）拉弯；（6） 多点反复成形；（7）局部压缩；（8）多次弯曲；（9）内侧圆角硬化；（10）硬化加工；（11）变整体拉延成形为部分弯曲成形；（12）控制残余应力；（13）负回弹；（14）焊接工序配合消除回弹；（15）利用电磁脉冲冲击材料表面。4 4、设计合理的模具间隙。、设计合理的模具间隙。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；对V 型弯曲则注意控制合模高度。高强度钢板料冲压回弹及解决措施高强度钢板料冲压回弹及解决措施5 5、选用合理的模具结构。、选用合理的模具结构。（1） 采用聚氨酯橡胶弯曲模：对坯料较薄的工件可采用聚氨酯橡胶模进行弯曲，由于聚氯酯橡胶弯曲模不仅能均匀地向各个方面传递压力，还可以获得无间隙弯曲，使弯曲工件紧密地与凸模面贴合，使工件处于三向压应力状态甚至还可以达到类似拉深状态的弯曲，致使回弹减少，因而弯曲质量高。（2 ）采用斜楔弯曲模；（3）补偿法。实施负角加工余 量的校直工序凸轮凸轮20mm20mm5开角 弯曲上模镶块上模镶块谢 谢 ！
