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摘 要：回弹是板料成形中不可避免的现象，该文利用DYNAFORM有限元软件对V形件的成形回弹进行数值模拟，分析了板料回弹前与回弹后的应力分布，研究弯曲角度对V形件回弹值的影响，数值模拟技术的应用对于类似形状模具设计的指导及修模次数的减少具有重要的企业生产指导意义。
关键词：V形件 回弹 数值模拟 模具间隙
中图分类号：TG385 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）11（a）-0099-02
回弹是板料成形中常见的缺陷，其过程因涉及几何非线性、材料非线性及接触非线性而变得异常复杂。在板料成形中，回弹是模具设计中需要考虑的重要因素，零件的最终形状取决于板料成形后的回弹。当板料的回弹值超过允许的差值时，其就会成为成形缺陷，从而影响零件的几何精度等，因而回弹一直是影响与制约模具和产品质量的关键因素。随着汽车工业与航空工业的迅速发展，对薄壳类零件成形精度的要求越来越高，回弹问题日益突出，已成为汽车和飞机等行业关注的热点问题，因而文章对V形件的弯曲成形回弹进行研究，从而用于知道类似形状模具的设计以及修模，进而降低企业的成本，提高企业的市场竞争力。
1 V形件弯曲回弹分析
回弹是板料弯曲成形时的普遍现象，也是实际生产中不易解决的比较棘手问题。当板料卸载后，板料变形区的外侧因弹性恢复而缩短，板料内侧则因弹性恢复而伸长，使得弯曲件的弯曲半径及弯曲角度与模具的尺寸不一致。图1为板料回弹的示意图，板料在加载弯矩M与卸载弯矩的作用下分别发生弯曲与卸载过程，板料的卸载过程即为板料的回弹过程。板料回弹性的表现形式通常表现为两个方面。
（1）弯曲半径的增大。
当板料卸载后，板料卸载前的半径增加至，则弯曲半径的增加量为：
（2）弯曲中心角的变化。
板料卸载前的弯曲中心角为，卸载后的弯曲中心角为，则弯曲中心角的变化量为：
上述两种回弹特性的表现形式中，通常选取回弹角作为板料弯曲回弹量的评价指标。
2 有限元模型的建立
文章利用UG软件将板料、凸模及凹模的三维造型保存为IGES格式导入DYNAFORM软件中，并利用DYNAFORM有限元软件对V形件的成形回弹过程进行模拟。模拟中，V形件的材料为SUS304，板料的厚度为1.5 mm，长度与宽度分别为150 mm及50 mm。板料设置为弹塑性体，凸模及凹模设置为刚性体，摩擦系数为0.125，模具间隙为1.0 t（t为板料的厚度），考虑到计算效率及计算精度等因素，凸模的速度设置为2 000 mm/s，并利用网格划分工具将板料、凸模及凹模划分为三角形单元及四边形单元，最终建立的有限元模型如图2所示。此外，在波形片回弹模拟过程中，将单元公式设置为全积分单元，积分点数设置为7，并且在零件上选择3个约束点限制板料的移动。
3 试验结果及分析
3.1 应力分析
图3为板料回弹前与回弹后的应力分布图。从图中可以看出：板料弯曲成形的圆角处由于变形比较剧烈，其应力值较其他区域的值大。此外，板料回弹前圆角处的应力值达比回弹后圆角处的应力值大，其原因为：板料回弹后，圆弧处的残余应力得以释放，因而该区域的应力值下降，其为板料回弹的重要原因。
3.2 弯曲角度对回弹的影响
当相对弯曲半径一定时，弯曲角度越大，则板料的变形区越大，板料的回弹值也越大。为了分析弯曲角度对回弹的影响，本文选择弯曲角度分别为30°、60°、90°及120°进行板料回弹的模拟，得出的关系曲线如图4所示。
图4为弯曲角度与回弹值的关系曲线，从图中可以看出：随着弯曲角度的增加，回弹值呈现逐渐增加的趋势。分析其原因为：当弯曲半径相同时，弯曲角度越大，则表明变形区弯曲变形的长度越大，板料积累的弹性变形总量要比弯曲角小时大，因此弯曲角度越大，板料的回弹值也越大。
4 结语
DYNAFORM作为有限元分析的一种工具被广泛应用于板料成形的数值模拟中，它可以较好地预测板料的回弹，从而实现模具型面的补偿及工艺参数的优化。文章通过对V形件的回弹分析可以得到以下几点启示：（1）板料圆弧处残余应力的释放是板料回弹的重要原因。（2）随着弯曲角度的增加，回弹值呈现逐渐增加的趋势。
参考文献
[1] 朱斌，尹析明，唐建新，等. Dynaform数值分析中的间隙影响及回弹分析[J].热加工工艺，2008（3）：65-67.
[2] 黄金湘.基于Dynaform的汽车门槛内板零件回弹特性分析[J].热加工工艺，2011（9）：176-179.
[3] 成虹.冲压工艺与模具设计[M].北京：高等教育出版社，2006.
关键词：V形件 回弹 数值模拟 模具间隙
中图分类号：TG385 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）11（a）-0099-02
回弹是板料成形中常见的缺陷，其过程因涉及几何非线性、材料非线性及接触非线性而变得异常复杂。在板料成形中，回弹是模具设计中需要考虑的重要因素，零件的最终形状取决于板料成形后的回弹。当板料的回弹值超过允许的差值时，其就会成为成形缺陷，从而影响零件的几何精度等，因而回弹一直是影响与制约模具和产品质量的关键因素。随着汽车工业与航空工业的迅速发展，对薄壳类零件成形精度的要求越来越高，回弹问题日益突出，已成为汽车和飞机等行业关注的热点问题，因而文章对V形件的弯曲成形回弹进行研究，从而用于知道类似形状模具的设计以及修模，进而降低企业的成本，提高企业的市场竞争力。
1 V形件弯曲回弹分析
回弹是板料弯曲成形时的普遍现象，也是实际生产中不易解决的比较棘手问题。当板料卸载后，板料变形区的外侧因弹性恢复而缩短，板料内侧则因弹性恢复而伸长，使得弯曲件的弯曲半径及弯曲角度与模具的尺寸不一致。图1为板料回弹的示意图，板料在加载弯矩M与卸载弯矩的作用下分别发生弯曲与卸载过程，板料的卸载过程即为板料的回弹过程。板料回弹性的表现形式通常表现为两个方面。
（1）弯曲半径的增大。
当板料卸载后，板料卸载前的半径增加至，则弯曲半径的增加量为：
（2）弯曲中心角的变化。
板料卸载前的弯曲中心角为，卸载后的弯曲中心角为，则弯曲中心角的变化量为：
上述两种回弹特性的表现形式中，通常选取回弹角作为板料弯曲回弹量的评价指标。
2 有限元模型的建立
文章利用UG软件将板料、凸模及凹模的三维造型保存为IGES格式导入DYNAFORM软件中，并利用DYNAFORM有限元软件对V形件的成形回弹过程进行模拟。模拟中，V形件的材料为SUS304，板料的厚度为1.5 mm，长度与宽度分别为150 mm及50 mm。板料设置为弹塑性体，凸模及凹模设置为刚性体，摩擦系数为0.125，模具间隙为1.0 t（t为板料的厚度），考虑到计算效率及计算精度等因素，凸模的速度设置为2 000 mm/s，并利用网格划分工具将板料、凸模及凹模划分为三角形单元及四边形单元，最终建立的有限元模型如图2所示。此外，在波形片回弹模拟过程中，将单元公式设置为全积分单元，积分点数设置为7，并且在零件上选择3个约束点限制板料的移动。
3 试验结果及分析
3.1 应力分析
图3为板料回弹前与回弹后的应力分布图。从图中可以看出：板料弯曲成形的圆角处由于变形比较剧烈，其应力值较其他区域的值大。此外，板料回弹前圆角处的应力值达比回弹后圆角处的应力值大，其原因为：板料回弹后，圆弧处的残余应力得以释放，因而该区域的应力值下降，其为板料回弹的重要原因。
3.2 弯曲角度对回弹的影响
当相对弯曲半径一定时，弯曲角度越大，则板料的变形区越大，板料的回弹值也越大。为了分析弯曲角度对回弹的影响，本文选择弯曲角度分别为30°、60°、90°及120°进行板料回弹的模拟，得出的关系曲线如图4所示。
图4为弯曲角度与回弹值的关系曲线，从图中可以看出：随着弯曲角度的增加，回弹值呈现逐渐增加的趋势。分析其原因为：当弯曲半径相同时，弯曲角度越大，则表明变形区弯曲变形的长度越大，板料积累的弹性变形总量要比弯曲角小时大，因此弯曲角度越大，板料的回弹值也越大。
4 结语
DYNAFORM作为有限元分析的一种工具被广泛应用于板料成形的数值模拟中，它可以较好地预测板料的回弹，从而实现模具型面的补偿及工艺参数的优化。文章通过对V形件的回弹分析可以得到以下几点启示：（1）板料圆弧处残余应力的释放是板料回弹的重要原因。（2）随着弯曲角度的增加，回弹值呈现逐渐增加的趋势。
参考文献
[1] 朱斌，尹析明，唐建新，等. Dynaform数值分析中的间隙影响及回弹分析[J].热加工工艺，2008（3）：65-67.
[2] 黄金湘.基于Dynaform的汽车门槛内板零件回弹特性分析[J].热加工工艺，2011（9）：176-179.
[3] 成虹.冲压工艺与模具设计[M].北京：高等教育出版社，2006.