汽車沖壓模具的回彈分析及案例
關注 2022年9月20日 10:22 瀏覽：3104 收藏：3
在汽車身上有不同強度的沖壓件，從普通板材到高強板，不同板材有著不同的屈服強度，板材的屈服強度越高，就越容易出現回彈現象。
厚板料零件的材料一般采用熱軋碳素鋼板或熱軋低合金高強度鋼板。與冷軋薄板料相比，熱軋厚板料的表面質量差、厚度公差大、材料力學性能不穩定，并且材料的延伸率較低.
在成形過程中，板料厚度對彎曲性能有很大的影響，隨著板料厚度增加，回彈現象會逐漸減少，這是因為隨著板料厚度增加，參與塑性變形材料增加，進而彈性回復變形也增加，因此，回彈變小。
隨著厚板料零件材料強度級別的不斷提高，回彈所造成零件尺寸精度的問題越來越嚴重，模具設計和后期的工藝調試都要求對零件回彈的性質及大小有所了解，以便采取相應的對策和補救方案。
對于厚板料零件，其彎曲半徑與板厚之比一般都很小，板厚方向的應力及其應力變化不容忽視.
不同形狀的零件回彈差異很大，形狀復雜的零件一般都會增加一序整形，防止成形不到位出現回彈現象，而更有一部分特殊形狀零件比較容易出現回彈現象，如U型零部件，在分析成形過程中，必須考慮回彈補償事宜。
壓邊力沖壓成形過程是一項重要的工藝措施，通過不斷優化壓邊力，可以調整材料流動方向，改善材料內部應力分布。
壓邊力增大可以使零件拉延更加充分，特別是零件側壁與R角位置，如果成形充分，會使內外應力差減少，從而使回彈減小。
拉延筋在當今工藝中應用較為廣泛，合理的設置拉延的位置，能夠有效地改變材料流動方向及有效分配壓料面上的進料阻力，從而提高材料成形性，在容易出現回彈的零件上設置拉延筋，會使零件成形更充分，應力分布更均勻，從而回彈減小。
減少或消除回彈最佳的時機是在產品設計和模具開發階段。借助分析，準確預測回彈量，對產品設計和工藝進行優化，利用產品形狀、工藝和補償來減少回彈。而在模具調試階段，必須嚴格按照工藝分析的指導來試模。與普通SE分析比較，回彈的分析和矯正的工作量增加了30％～50％，但卻可以大大縮短模具調試周期。
回彈是與拉延成形過程緊密相關的。在不同的拉延條件下（噸位、行程及進料量等），雖然沖壓件都沒有成形問題，但在切邊后的回彈會更加明顯地顯現出來，回彈分析與拉延成形分析使用同樣的軟件，但關鍵是如何設置分析參數，以及對回彈結果進行有效評估。
前地板左右門檻制件開發過程中出現回彈4°現象，標注出了制件回彈部位及回彈多少度。根據制件回彈部位及回彈度數，做出對策。在工藝路線上同樣增加整形4°，增加第三序整形序，同時模具整形鑲塊材質應用為Cr12MoV，硬度需達到HRC58～62。
某車型擺臂加強板制件L型制件，一般L形狀制件均為左右對策同模開發，為防止存在側向力，導致成形制件偏移，左右對稱開發L型制件回彈整改與U型零件基本一致。
一般U型零件都容易出現回彈，某車型左/右前縱梁內板前部本體制件及在整車上搭接，此制件在開發過程中出現了回彈問題。
經過反復分析，并根據其搭接關系與設計人員溝通，對制件做出更改，增加加強筋長度，在模具本身增加整形序，預定整形1～3.5 mm.
工藝排序增加整形序，制件整個側壁全部整形，保證制件無回彈現象發生。如圖5所以，組后翻邊側沖序增加整形鑲塊，而且模具鑲塊全部用Cr12MoV材質，保證處理淬火硬度達到HRC58～62。最終確定此方案，按照此方案更改模具，現場驗證成形制件無回彈現象出現。
根據以往開發車型的經驗，可以確定容易回彈制件明細，對此類制件應用的開發流程。
另外,目前通用的解決板料沖壓回彈的工藝措施做法有如下面幾點:
校正彎曲力將使沖壓力集中在彎曲變形區，迫使內層金屬受擠壓，被校正后，內外層都被伸長，卸載后擠壓兩區的回彈趨勢相抵可以減小回彈。
在彎曲前進行退火，降低其硬度和屈服應力可減小回彈，同時也降低了彎曲力，彎曲后再淬硬。
彎曲生產中，由于彈性恢復，板料的變形角度及半徑會變大，可以采用板料變形程度超出理論變形程度的方式來減小回彈。
采用
加熱彎曲，選擇合適溫度，材料有足夠的時間軟化，可以減小回彈量。
該方法是在板料彎曲的同時施加切向拉力，改變板料內部的應力狀態和分布情況，讓整個斷面處于塑性拉伸變形范圍內，這些卸載后，內外層的回彈趨勢相互抵消，減小了回彈。
局部壓縮工藝是通過減薄外側板料的厚度來增加外側板料的長度，使內外層的回彈趨勢相互抵消。
從彎曲部位的內側進行壓縮，以消除回彈。
當板形U形彎曲時，由于兩側對稱彎曲，采用這種方法效果比較好。
將零件一部分采用彎曲成形后再通過拉延成形以減少回彈。
這種方法對二維形狀簡單的產品有效。
拉延時在工具的表面增加局部的凸包形狀，在后道工序時再消除增加的形狀，使材料內的殘余應力平衡發生變化，以消除回彈。
在加工工具表面時，設法使板料產生負向回彈。
上模返回后，制件通過回彈而達到要求的形狀。
利用電磁脈沖沖擊材料表面，可以糾正由于回彈造成的形狀和尺寸誤差。
下面介紹公司某車型防撞梁采用冷沖壓工藝解決回彈的過程。
如下圖,防撞梁內板采用DOCOL 860高強度板，安裝要求較高，制件回彈很難控制。
對零件形狀特征及材質進行分析后，決定采用工以方案為首序拉延，共用4道工序完成沖壓全過程， 分別為OP10 DRtOP20 TR/PI^OP30 FURST—>OP40 PI/CPI/CUTo圖12為拉延工序的工具體。
零件回彈嚴重，高度方向最大回彈15 mm,寬度方向最大回彈7 mm,如下圖。
此制件材料為瑞典進口的DOCOL 860,抗拉強度大于800 MPa。沖壓工藝設計時按照普通制件進行了回彈補償，制造過程也未采用控制回彈的方法，終因回彈補償過小制件嚴重回彈。
采用CAE分析對比實際零件回彈情況，經模擬分析定出回彈補償為長度方向15 mm、寬度方向補償7 mm (如下圖)；同時，用驗配的方法改善模具間隙，寬度方向凸模/?角在整形工序做適當減小處理。
采用回彈補償法對模具整改后，回彈量僅有2 mm (如下圖 ),通過進一步調整后達到設計要求
文章來源：沖壓與模具工藝
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