《电加工与模具｝２００８年第６期 设计・研究 无边压力时宽板Ｕ形弯曲的回弹实验研究 岳睿 （南京农业大学研究生院，江苏南京２１００９５） 摘要：在冲压带状板材时，如冲压工艺设计不合理，回弹会使冲压结果偏离图纸要求。用实验 的方法探求无边压力情况下的板材回弹问题，分别就材料性能、板料厚度、凸模圆角半径、凸凹模间 隙、凹模跨度、摩擦系数等诸多因素对板料回弹的影响做出了分析。 关键词：回弹；板料厚度；凸凹模间隙；凸模圆角半径；ｕ形弯曲 中图分类号：ＴＧ３８６．４２ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ Ｒｅｂｏｕｎｄ Ｏｆ Ｗｉｄｅ Ｓｈｅｅｔ Ｕ—ｂｅｎｄｉｎｇ ｗｉｔｈｏｕｔ Ｅｄｇｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｙｕｅ ＲＵｉ （Ｎａｎｊｉｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｐｌａｔｅ ｗａｓ ｓｔａｍｐｅｄ，ｉｆ ｔｈｅ ｓｔａｍｐｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｄｅｓｉｇｎ ｗａｓ ｕｎｒｅａｓｏｎａｂｌｅ，ｔｈｅ ｒｅ— ｂｏｕｎｄ ｗｏｕｌｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃａｎ ｎｏｔ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｒａｗｉｎｇｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｈｅｅｔ ｍｅｔａｌ ｓｔａｍｐｉｎｇ．Ｅｘ— ｐｌｏｒｅ ｔｈｅ ｒｅｂｏｕｎｄ ｏｆ ｓｈｅｅｔ ｕｎｄｅｒ ｎｏ ｅｄｇｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｒｅｂｏｕｎｄ ｉｎ ｔｈｅ ｖａｒｉｏｕｓ ｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅｓ，ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｔｈｉｃｋ ｏｆ ｓｈｅｅｔ，ｐｕｎｃｈ ｔｈｅ ｇａｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｉｅ，ｐｕｎｃｈ ｃｏｒｎｅｒ ｒａｄｉｕｓ ｅｔｃ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｅｂｏｕｎｄ；ｔｈｅ ｔｈｉｃｋ ｏｆ ｓｈｅｅｔ；ｐｕｎｃｈ ｔｈｅ ｇａｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｉｅ；ｐｕｎｃｈ ｃｏｒｎｅｒ ｒａｄｉｕｓ； Ｕ—ｂｅｎｄｉｎｇ 在板料冲压成形中，有时会遇到没有边压装置 而需对宽板进行冲压，此时宽板的回弹就会影响板 材的冲压精度，影响板材与其他零件装配精度，这种 情况下对宽板的回弹控制就显得相当重要。本文探 求了无边压力情况下的板材回弹问题。 ２ 材料性能对回弹的影响 在凸模圆角半径 ＝１５ ｍｍ，跨度Ｌ＝１００ ｍｍ，厚度ｔ：０．９ ｍｍ，凸凹模间隙ｃ＝１．０ ｍｍ，弯 曲角口＝９０。，引用的材料分别为Ｃｕ、０８Ａ１、ＳＴ１２的 条件下进行实验。表１为４种工件弯曲回弹的角 度。图１为４种板料Ｕ形弯曲回弹后工件的形状。 表１ ３种材料回弹的角度 ｌ 宽板Ｕ形弯曲实验研究 实验设备包括：ＸＰ２ＣＣ一３１５Ｔ ４柱液压机，ＷＤ— ｌＣ型多功能电子实验机、移动式多功能实验数据采 集系统、纵向位移传感器、横向位移传感器。其中移 动式多功能实验数据采集系统负责将传感器采集到 的模拟信号转换成数字信号并实时显示与记录。实 验研究在无压边力时，材料性能、板厚、凸模圆角半 径、凸凹模间隙、凹模跨度、摩擦对弯曲回弹的影 响 ～ 。 收稿日期：２００８—０５—１８ 作者简介：岳睿，男，１９６６年生，高级工程师，讲师。 图１不同板料ｕ形弯曲回弹后工件的形状 设计・研究 从表１可看出，Ｃｕ的回弹量最大，为５０。；ＳＴ１２ 《电加工与模具｝２００８年第６期 ｉ；∞ ∞ ％ ％ 舛１ 增大，弯曲变形区也变大，其中弹性成份随之增大， 回弹量最小，为１１。。这是因为材料性能是影响弯 曲回弹量△ａ的重要因素，其中材料屈服极限 愈 高，弹性模量Ｅ愈小，则弯曲后回弹量△ａ愈大；硬 化指数，ｚ值愈小，回弹量也愈大。在３种材料中， Ｃｕ的 大、Ｅ小、 也小，故其回弹最大。反之， ＳＴ１２的 小、Ｅ大、，ｚ也大，故其回弹最小 。 ３ 板料厚度对回弹的影响 在凸模圆角ｒ ＝１５ ｍｍ，跨度Ｌ＝１００ ｍｉｌｌ，厚 度分别为ｔ＝０．６、１．０、１．１、３．０ ｍｍ，凸凹模间隙Ｃ ＝１．１ ｔ，弯曲角０ｔ＝９０。，材料为Ｏ８Ａｌ的条件下进行 实验。图２及图３分别为Ｕ形弯曲回弹后工件的 形状以及板厚对回弹的影响。从图中可看出，随着 板厚的增大，回弹角度逐步减小。因板厚增大，截面 惯性矩增大，因此回弹减小。 ５不同板厚下ｕ形弯曲回弹后工件的形状 ｇ 教 回 ０．５ ｌ １．５ ２ ２．５ ３ ３． 板料厚度ｔｌｍｍ 图３板料厚度对回弹的影响 ４ 凸模圆角半径对回弹的影响 在跨度Ｌ＝１００ ｍｍ，厚度ｔ＝０．９ ｍｍ，凸凹模 间隙ｃ＝１．０ ｍｍ，凸模圆角半径分别为ｒ ＝５、１０、 １５ ｍｍ，弯曲角ａ＝９０。，材料为０８Ａ１的条件下进行 实验。图４及图５反映了Ｕ形弯曲回弹后工件的 形状以及凸模圆角半径对回弹的影响。 从图中可看出，随着凸模圆角半径的增大，回弹 角度逐步增大。因为当ａ一定时，随凸模圆角半径 因此卸载后回弹增大。 图４不同凸模圆角半襁Ｕ形弯曲回弹后工件的形状 摆 ｇ 也 敲 圄 ４ ６ ８ ｌ０ ｌ２ １４ ｌ６ 凸模圆角半径帅 图５ 凸模圆角半径对工件的影响 ５ 凸凹模间隙对回弹的影响 在凸模圆角ｒ。＝１５ ｍｍ，凹模跨度Ｌ＝１００ ｍｍ，厚度ｔ＝０．９ ｍｍ，凸凹模间隙分别为Ｃ＝０．７、 １．１、１．５、１．７、３．０ ｍｍ，材料为０８ ，弯曲角口＝ ９０。。图６及图７分别为Ｕ形弯曲回弹后工件的形 状以及间隙对回弹的影响。从图中可看出，随着间 隙的增大，回弹角度也增大。 图６不同间隙Ｆ Ｕ形弯曲回弹后工件的形状 ６ 凹模跨度对回弹的影响 在凸模圆角ｒ ＝１５ ｍｍ，厚度ｔ＝０．９ ｍｍ，间 隙Ｃ＝１．０ ｍｍ，凹模跨度分别为Ｌ＝８０、１００、１２０ ｍｍ，弯曲角ａ＝９０。，板料为０８Ａ１的条件下进行实 验。图８及图９分别为Ｕ形弯曲回弹后工件的形 状以及凸凹模跨度对回弹的影响。从图中可看出， 随着凸凹模跨度的增大，回弹角相应增大。 一５１— 《电加工与模具）２００８年第６期 １２ Ｉｌ０ １０８ ｇ ｕ要 慕 ｌ０６ 匿 １０４ １０２ ０．５ １ １．５ ２ ２．５ ３ ３．５ 凸凹模间隙ｃ／ｍｍ 图７凸凹模间隙对回弹的影响 图８不同跨度下Ｕ形弯曲回弹工件的形状 一 ， ｇ 世 敲 凰 ‘｜０ ９０ １１ｏ １３ｏ 跨度Ｌ／ｍｍ 图９凹模跨度对回弹角的影响 ７ 摩擦系数对回弹的影响 在凸模圆角ｒ ＝１５ ｍｍ，凹模跨度Ｌ：１００ ｍｍ，板厚ｔ＝０．９ ｍｍ，凸凹模问隙ｆ＝１．０ ｍｍ，弯 曲角ａ＝９０。，润滑剂分别为塑料薄膜、黄油和液压 油，材料为０８Ａ１的条件下进行实验。图１０是不同 摩擦条件下ｕ形弯曲回弹后工件的形状。表２是 不同润滑材料对回弹角的影响。 表２润滑材料对回弹角的影响 从图表中可看出，塑料润滑回弹最大，液压油润 滑回弹最小。这是因为采用塑料润滑，摩擦系数最 小，液压油摩擦系数最大。摩擦系数大，使摩擦力增 加，从而增加了变形后的拉应力。板材在拉力下弯 曲，可改变板料内部的应力状态，使中性层内侧的压 一５２一 设计・研究 应力转为拉应力状态。此时，板料整个剖面都处在 拉应力作用下，而卸载后内、外层纤维的回弹趋势互 相抵消，因此当摩擦增大时，会使回弹减小 引。 但从回弹数据中可看出，３种形式的润滑回弹后的 角度分别为１０６。、１０５．７５。和１０５。，差别不大，证明无 压边力ｕ形弯曲时摩擦系数对回弹的影响不大。 图１Ｏ不ｌ司摩擦Ｆ Ｕ形弯曲回弹后工件的形状 ８ 结束语 在无边压力冲压时影响板材Ｕ形弯曲回弹的 主要因素有板厚、材料性能、凸凹模圆角、凸凹模间 隙、凹模跨度、摩擦。通过实验验证，可选择以下条 件，以改善板材弯曲质量： （１）选择弯曲性能好的材料，用屈服极限小、弹 性模量大的材料作弯曲件，可获得较高的弯曲质量。 此外，坯料的厚度公差大小、表面质量的优劣和平面 度的好坏，都对弯曲回弹有较大的影响。对弯曲精度 要求高的工件，对坯料此方面的质量也要加以筛选。 （２）相对弯曲半径ｒ／ｔ值小，表明变形程度大。 一般在ｒ／ｔ≤３～５时，认为板料的弯曲区已全部进 入塑性状态。选择较小的相对弯曲半径对减小回弹 有利，但过小的相对弯曲半径会使弯曲区破裂。 （３）对工件的Ｕ形弯曲来说，其回弹量随凹模 开口深度增大而减少，随模具间隙减小而减小。若 弯曲精度高的工件，可取弯曲单边间隙值为Ｚ＝ｔ（ｔ 为板料厚度）；若需更高的弯曲精度，可采用带有稍 许变薄的弯曲，会对减少回弹更有利。因小间隙弯 曲，可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，使坯料的中性层内侧处于 压应力状态，从而使坯料整个截面在切向均处于拉 应力状态，卸载后内外侧纤维回弹相互抵消。以上 经验可供板金设计者设计工件弯曲时作参考。 参考文献： ［１］钟志华，李光耀．薄板冲压成型过程的计算机仿真与应用 ［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９９８． 设计・研究 《电加工与模具）２００８年第６期 神经网络技术在注塑成形中的应用 李福青 ，飞 （１．河北燕兴机械有限公司，河北张家口０７５０００； ２．清华通广研究所，北京１０００８４） 摘要：对人工神经网络技术在注塑成形研究中的主要应用和发展概况进行了综述，并将神经 网络技术与正交试验设计方法、ＣＡＥ模拟技术相结合，建立了注塑工艺参数与制品翘曲变形量关 系的ＢＰ神经网络模型。 关键词：注塑成形；人工神经网络；Ｍｏｌｄｆｌｏｗ软件；正交试验 中图分类号：ＴＱ３２５．１＋４ Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｌｉ Ｆｕｑｉｎｇ ，Ｌｉ Ｐｅｎｇｆｅｉ （１．Ｈｅｂｅｉ Ｙａｎｘｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｚｈａｎｇｊｉａｋｏｕ ０７５０００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｓｉｎｇｈｕａ Ｔｏｎｇｇｕａｎｇ，Ｂｅｒｉｎｇ １０００８４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ（ＡＮＮ）ｉｎ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ａｎｄ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｅｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ＡＮＮ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗａｓ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔａｇｕｃｈｉ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ＣＡＥ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙ，ｔｈｅ ＢＰ ｎｅｕ— ｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｐｐｉｎｇ ｆｒｏｍ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｔｏ ｔｈｅ ｗａｒｐａｇｅ ｏｆ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄ— ｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｗａｓ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ；ｎｅｕｒ￣ｎｅｔｗｏｒｋ；ｍｏｌｄｆｌｏｗ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｄｅｓｉｇｎ 注塑成形是塑料加工中重要的成形方法之一。 成熔体，随后在柱塞或螺杆的推动下进入模具内，冷 却定型形成塑料制 ¨。注射成形在高分子材料的 成形方法中一直占有极其重要的地位。注塑制品的 产量占塑料制品产量的３０％以上，在国民经济的各 个领域中都有广泛应用 。 它是将粒状或粉状的聚合物原料加进注射机料筒 内，使聚合物物料在热和机械剪切力的作用下塑化 收稿日期：２００８一Ｏ６一ｌ２ 第一作者简介：李福青，女，１９７０年生，工程师。 李淑慧，李明哲，蔡中义，等．板材多点弯曲过程及回弹现象的 ２００４． 数值模拟［Ｊ］．农业机械学报，２０００，３１（１）：１１２—１１５． 吕建强，岳睿．前面罩工艺分析与拉深模设计［Ｊ］．模具工业， ２００７，３３（１０）：２０—２２． Ｚｈｏｕａ Ｄ，Ｗａｇｏｎｅｒａ Ｒ Ｈ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｈｅｅｔ— ［８］张峻．汽车覆盖件成形过程数值模拟与优化技术研究［Ｊ］．浙 江大学学报，２００４（６）：２６—２８． ［９］徐丙坤，施法中，陈中奎．板料冲压成形数值模拟中的几个关 键问题［Ｊ］．塑性工程学报，２００１，８（２）：３３—３５． ［１０］Ｋｅｅｒ Ｔ Ｊ，Ｓｔｕｒｔ Ｒ Ｍ Ｖ．Ｓｈｅｅｔ ｍｅｔａｌ ｐｒｅｓｓｉｎｇｓ－ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｆｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｏｃｅｓｓ［Ｊ ｊ．Ｔｒａｎｓ．ｏｆ ＳＡＥ，Ｊ．ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，１９９１，９１０７７１：７３６— ７４１． ｆｏｒｍｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉｌａｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ— ｇＹ，１９９５（５ｏ）：Ｉ一１６． 岳睿，丁为民，周晓刚．升降器外壳冲压工艺设计［Ｊ］．锻压技 术。２００７，３２（２）：３７—４１． Ｍａｋｉｎｏｕｃｈｉ Ａ．Ｋａｗｋａ Ｍ．Ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｈｅｅｔ ｍｅｔａｌ ｆｏｎｎ． ［１１］朱东波．板料成形回弹问题研究新进展［Ｊ］．塑性工程学报， ２０００（３）：１１—１８． ｉｎｇ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉｌａｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９４（４６）： ２９１—３０７． ［１２］王凤琴，赵军，官英平．盒形件拉延过程中法兰区应力解析 ［Ｊ］．哈尔滨工业大学学报，２００３，４（３５）：４８８—４９０． ～王孝培．实用冲压技术手册［Ｍ］．北京：机械工业出版社， ５３一
