欧阳代武，刘明学，石 伟

（武汉船用电力推进装置研究所，武汉 430064）

钣金V型折弯回弹分析与研究

欧阳代武，刘明学，石 伟

（武汉船用电力推进装置研究所，武汉 430064）

本文对板料V型折弯回弹的几种影响参数，包括材料性能参数、板料厚度、折弯圆角、折弯深度等进行分析与研究。通过 ANSYS 软件分析回弹影响参数对回弹角度的影响程度，并提出了几种减小回弹的控制措施，为钣金折弯回弹进行前期预防提供参考依据。

ANSYS 钣金 回弹角度

0 引言

金属板料在折弯机上模或下模的压力下，首先经过弹性变形，然后进入塑性变形，在塑性弯曲的开始阶段，板料是自由弯曲的，随着上模或下模对板料的施压，板料与下模V型槽内表面逐渐靠紧，同时曲率半径和弯曲力臂也逐渐变小，继续施压直到行程终止，使上下模与板材三点靠紧全接触，此时完成一个V型弯曲。

板料回弹是板料折弯后发生的微小弹性变形，它与折弯上下模具几何形状，材料性能参数、折弯工艺条件等诸多因素有关，目前回弹只能通过各种方法进行控制，无法完全消除。本文利用ANSYS软件对钣金折弯下多种因素的影响分析，并得出结论，为钣金加工者提供一定的参考依据。

1 回弹的影响因素

回弹的影响因素很多，钣金材料性能参数（包括弹性模量及屈服强度）、折弯圆角半径、折弯深度及材料厚度均对回弹有着一定的影响。

1.1 材料性能

材料的弹性模量、屈服强度等均会对回弹产生影响，本文只分析屈服强度对回弹的影响。

1.2 圆角半径r

钣金折弯时，圆角半径大小对钣金回弹影响较为显著，圆角半径越小，则折弯内层材料压缩越严重，屈服越显著，回弹越小。圆角半径r越大，回弹越大，达不到设计要求。因此，应选择合适的圆角半径r。

1.3 折弯深度

折弯深度及折弯边的长度，目前折弯深度主要取决于下模的V型开口尺寸，折弯深度影响折弯件的整体刚度，因此对折弯的回弹有一定的影响。

1.4 材料厚度

材料厚度对回弹有一定的影响，厚度越大，折弯回弹越小。

2 折弯模型

板料折弯及回弹过程属于状态非线性中的大变形接触问题，本文采用 ANSYS有限元软件模拟板料的成形及回弹过程。模具与板料之间的摩擦系数为0.1，模具材料弹性模量E1=220 GPa，泊松比V1=0.3；板料材料弹性模量E2=69 GPa，泊松比 V2=0.26。本文采用两个工步进行模拟分析，工步一模拟上模向下运动进行钣金的折弯．工步二模拟上模向上运动完成折弯过程。本文利用ANSYS建立的有限元仿真模型如图1所示：图中，r为上模圆角半径，V为下模具的开口宽度，t为折弯工件的厚度。

图1 折弯模型

3 有限元计算

可以将此问题简化为平面应变问题，模具及板料使用 plane182单元模拟，分别用 targe169,conta172模拟目标单元和接触单元，用两个接触对分别来模拟上模和板料的接触、板料和下模的接触。其计算结果见图1、2。

图2 有限元分析应变图

3.1 材料屈服强度σs对回弹的影响

ANSYS分析中取屈服强度σs分别为200、235和275 MPa，折弯角度分别取为90、120、135和160°，回弹量计算结果如图3所示。

从图3中可以看出，回弹角度随着屈服强度极限的增大而增大；随折弯角度的增大而减小。

3.2 板料厚度对回弹的影响

板料的厚度对回弹角度的影响较为明显，本文分别采用厚度为1、2和2.5 mm，折弯角度为90、120、135和160的板料进行折弯仿真分析，回弹量计算结果如图4所示。

图2 有限元分析位移图

图3 屈服强度对回弹的影响

图4 板料厚度对回弹的影响

从图4中可以看出，板料厚度对回弹的影响较大，钣金折弯的回弹量随板料厚度的增大而减小，随折弯角度的增大而增大。

3.3 折弯半径r对回弹的影响

在板料厚度一定的情况下（t=2 mm），并分别设定折弯半径r为2、2.5和3 mm，计算钣金折弯的回弹角度，计算结果如图5所示。

图5 折弯半径对回弹的影响

从图5中可以看出，折弯半径对回弹角度影响也比较大，折弯半径越小，回弹角度越小，回弹角度随折弯角度的增大而增大。

3.4 折弯深度L对回弹的影响

同样设定折弯深度L=10、12及15 mm，折弯角度分别取为90、120、135和160°，钣金厚度设定为t=2.0 mm，计算回弹量结果如图6所示：

从图6可以看出，钣金折弯的回弹量随着折弯深度的增大而增大，在折弯深度为10及12时，对回弹角度影响较小，当折弯深度为15时，回弹量随折弯角度的增大明显增大。

4 有限元结果分析

1) 折弯件的材料性能参数对回弹的影响很大，回弹量随着屈服强度的增大而增大；

2) 板料厚度对回弹会产生显著的影响，回弹随板料厚度的增大而明显减小；

3) 钣金折弯的回弹量随着折弯深度的增大而增大，在能满足加工及设计要求的前提下，折弯深度越小，折弯回弹量越小；折弯深度越大，回弹量越大，因此，应尽量减小折弯深度。

5 回弹控制措施

5.1 选择弯曲性能好的材料

尽量选择屈服极限小的材料作为弯曲件，可获得较高的弯曲质量。目前可优先选择较常用的冷轧钢板DC01、热轧钢板Q235、铜板T2Y等。

5.2 选择较小的相对弯曲半径

折弯半径越小，可认为板料的弯曲区已全部进入塑料状态，因此回弹越小。目前折弯半径优先选择不大于钣金材料厚度。

5.3 增加折弯次数

Z型、U型等弯曲件比V型折弯件多一道折弯，但其回弹量明显小于V型折弯件。主要原因是Z型和U型折弯件各部分间相互牵扯多，不易回弹。若在弯曲处压制出适宜的加强筋，则回弹量更小。因此对弯曲件进行翻边或叠边处理，既可以提高刚度，又能减小回弹。

[1]凌道盛, 徐兴. 非线性有限元及程序[M]. 杭州: 浙江大学出版社, 2005.

[2]周宁等编著. ANSYS APDL高级工程应用实例分析与二次开发[M]. 中国水利水电出版社, 2007.

[3]李欧卿, 梁庆伟, 武殿梁. 板金弯曲成形回弹问题的理论研究[J]. 塑性工程学报, 2003, 10(1): 47-5.

Analysis and Research on Springback in Sheet Metal V-bending

Ouyang Daiwu , Liu Mingxue, Shi Wei
(Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion, Wuhan 430064, China)

The influence parameters of the springback in sheet metal V-bending are analysed and researched in this paper, including performance parameter of material, thickness of sheet metal, bending radius and breadth of the mould. The influence degree of the parameters on the springback angle is analysed by ANASYS, and several control measures are proposed to reduce the springback, which provides reference for early prevention of the springback.

ansys; sheet metal; springback angle

TH161.5

A

1003-4862（2017）10-0046-03

2017-06-29

欧阳代武（1968-），男，钳工技师。E-mail:21978238@qq.com