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作者（zhě）：管（guǎn）幸寰

（上海電子工業學校，上海 201411）

摘要：在工業生產活動中，衝（chōng）壓屬於（yú）一（yī）種常見工藝，金屬以及非（fēi）金屬（shǔ）材料在加工過程中可能麵臨回彈問（wèn）題，影響加（jiā）工（gōng）質量。

基於（yú）此（cǐ），本文以回彈的影響作為切入點，重點給出（chū）補償回彈的衝（chōng）壓件模具設計方法，利用有限元（yuán）模型進行分析，綜合考慮受（shòu）力（lì）、形變、回彈等問（wèn）題，設計往複式衝壓件模（mó）具，再利用實（shí）驗證（zhèng）明設計（jì）方法的可行性。

關鍵詞：補（bǔ）償回（huí）彈；有限元（yuán）模（mó）型；往複式衝壓件模具

中圖分類號：TG385

文獻（xiàn）標識碼：A

文章編號：1671-0711（2018）02（下）-0106-02

板料衝（chōng）壓（yā）是利用衝模，使（shǐ）板料產生分離或形變的加工方法（fǎ）。

因多數情況下板料無（wú）需加（jiā）熱，故稱冷衝（chōng）壓，又（yòu）簡（jiǎn）稱冷衝或衝壓。

在（zài）進行板料加工時，材料的延展性、彈（dàn）性等物理性質往往會帶來（lái）影響，使板材在加工過後出現回彈問題，如果（guǒ）這種回彈的幅度較小，肉（ròu）眼可能無法（fǎ）分辨，但在實際（jì）使用過程中，由於工件精度不足，可能影響使用價值。

就補償回彈的衝壓件模具設計（jì）方法進行探討有一定的實際意義。

1 回彈問題的出現以及影響

1.1 板材的回彈

常規的衝壓過程中，板材會按照模具狀況不斷出現形變，直到滿（mǎn）足實際使用需求。回彈問題在這一過程中是始終存在的，此前技（jì）術人（rén）員一般通過“試錯法”進行處（chù）理，但結果並不理想。

由於大部分金（jīn）屬（shǔ）材料，尤其是合金和其他延展性較好的材料，回（huí）彈問題往往十（shí）分嚴重，在力的相互作用下，瞬時（shí）回彈以及加工後一（yī）小段時間內出現的回彈現象屢見不鮮，比（bǐ）如汽車使用的鋁材，部分構件的回彈率甚至超過 0.5％，對（duì）實際性能產生了很多不利影響。

1.2 回彈（dàn）的影響

回彈的影（yǐng）響包括直接影響和衍（yǎn）生影響兩個方麵，以（yǐ）數（shù）控機床所用工件（jiàn）為（wéi）例，在衝壓製造完成後，存在回彈問題的工件被應用於數控機床，會造成精度（dù）、剛性的下降，並進一步影響機床的電動穩定性（xìng）。

數控機床（chuáng）對加工（gōng）精度的要求非常高，精度則取決於剛性，剛性是指在固定工作負載條件下（xià）機床（chuáng）的加工結構出（chū）現的形（xíng）變（biàn）量（liàng），形變（biàn）量越大、精度越低。

應用存在回彈問題的工件，機（jī）床的精（jīng）度受到直接影響，在實際工作中，還可能產生齧合不嚴等問題（tí），進（jìn）一步降低剛（gāng）性，而電動機工作帶來（lái）的小幅位移則會加劇回彈工件的破壞作用，使機床的加工成果無法得到保證。

2 補償回彈的衝壓件模具設（shè）計方法

2.1 設計思路

回彈問題雖然廣泛存在（zài）於各類板料的（de）加工作業中，但帶（dài）有一定的規律（lǜ）性，如進行一次衝壓的板材可能存在較為嚴重（chóng）的回（huí）彈問（wèn）題，而反複衝壓後，每一次（cì）回（huí）彈都能得到控（kòng）製，總的回彈（dàn）量也因此較低。

針對補償回彈的衝壓件模具設計也以此為切入點，分析可行思路。

模具設（shè）計的核（hé）心理念為往複式加工，可（kě）以（yǐ）在現有技術條件下實現，其工作的基本流程是，了解加工物的特點，建立流水線，取固（gù）定模型，對於存在回彈可（kě）能的位置，給予多次衝（chōng）壓，並在反複加工的過程中逐步降低衝壓力度，實（shí）現對其外形的有效控製，避免回彈問題。

從初定的模具型麵的（de）結點位移反向（xiàng）減去模擬計算的回彈量，得到（dào）用於補償回彈所需的加（jiā）工（gōng）要求。

金屬板料（liào）首先用試探模具成形，計算成形回彈後的工（gōng）件形狀。該數值在不同的工件加（jiā）工作業中也存在（zài）差異，需要根據實際情況確定往複次數和力負載水（shuǐ）平。

將回彈後（hòu）的工件形狀與（yǔ）目標工件比較，如（rú）果存在的形狀誤差超出容許值，就從模具形狀中減去（qù）形狀誤差，得到新的加工要求，作為確定往複（fù）加工所需負載（zǎi）的基礎。在往複（fù）加工中，金屬板料將用這一新的試探模具型麵成形。

如果成形工件的形狀與目標工件誤差仍超出（chū）容許值，將再次從試探模具型麵反向減去形狀誤差，得到更新的加工要求（qiú），作為確定下一次往複加工所需力負載的基（jī）礎，直到成形的工件形（xíng）狀滿足要求，往複加工可進行 5 次或更多。

編輯

2.2 有限元模（mó）型分析（xī）

有限元模型以數據為（wéi）基礎建立，收集不同工件的基本使用要求和加工存在的問題、加工流程（chéng），建（jiàn）立涵蓋上述內（nèi）容的電子模型。

如工件為齒輪，其使用的核（hé）心要求是良好的齧合度，本質（zhì）則是嚴格的精度（dù）控製。

加工存在的問題（tí）也主要在機床的精度上，加（jiā）工（gōng）流程則相對固定，對金屬板材進行衝壓、粗（cū）加工（gōng），再進行打磨作業。

建立模型時，以上述三項內容為基礎，將工件的各個部分以微米為單位劃分為若幹部分，對（duì）存在較嚴重回彈問題的結構（gòu）需要進行精劃分。

衝壓（yā）加工是一種典型的物理加工方法，應用外力破（pò）壞（huài）板材固有的物理特征，並通過模具對其進行規範，在這一過程（chéng）中，板材首先受力，之後出現形變，並在整（zhěng）個過程中不斷回彈。

各國工業生產（chǎn）都麵臨回彈問題（tí），德（dé）國、日本等機械製造強（qiáng）國對回（huí）彈的控製最為成功，日本對各行業所用工件都給出十分嚴格的標準，而德國所用的加工材料性能突出（chū）、加工設備的剛性和（hé）精度也（yě）極為優越，因此能夠有效控製（zhì）回彈問題。

在板材受（shòu）力的一瞬間，作用力和反作用力雖然在數值上基本是均等的，但會造成構件（jiàn）的形變，作用力消失後，反作用力也消失，被導入板（bǎn）材中（zhōng）的力因此失去製約，會沿著力消失的方向快速擴散，擴散的力受到板（bǎn）料物理性質（zhì）影響，在擴散過程中不斷損耗，如果在工件邊緣已經（jīng）嚴重損耗，回彈（dàn）也會相對輕微，反之則較（jiào）為嚴重（chóng）。