超高强度钢回弹
超高强度钢回弹及回弹控制
汽车轻量化工程技术研究中心
板料回弹机理
回弹是材料塑性成形后，随着变形应力的释放或消失，成
形过程中存储的弹性变形能释放出来，引发应力重组，进
而导致零件整体形状改变的一种现象。
左图为回弹机理示意图，卸 载（除掉所有外部力和力矩）
从A点沿直线AB到B，其中OB 是永久变形，BC是恢复的变形
（弹性）。虽然这种弹性恢复
在某一点的变形很小，它可能 导致尺寸变化，造成零件尺寸
的偏差。
回弹的表现形式
常见的回弹有三种类型：角度变化、侧壁卷曲、扭曲。
侧壁的角度变化和卷曲
整体形状变化
① 角度变化：有时也被直接称为回弹，是指零件的弯曲边缘线偏离工具线；
② 侧壁卷曲：是板料在弯曲的时候，由于应力分布不均匀造成的；
③ 扭曲：指两截面绕旋转轴发生不同的旋转或扭转；
材料强度水平对回弹的影响
板厚2.0mm
材料强度水平（MPa）
强度 270 440 590 780 980
回弹量
壁弯度
示例
模具
模具
回弹导致零件整体形状改变
回弹的试验研究
通常情况下回弹实验的主要目的有两个： 一：为校验解析或数值计算时采用各种假设后所得结果的正确性；
二：直接获得实际结构或相似模型在真实或相似载荷及工艺条件下回弹前后的数据。 目前，随着高强度钢、超高强度钢及铝合金等一些新材料和新工艺的出现，各种
因素对回弹规律的影响与先前材料也不尽相同，因此，在回弹机理还不十分完善的情 况下，对新材料和新工艺进行回弹的实验研究，并将结果整理成为经验公式和图表， 后续不仅可以供生产和设计时参考，同时还可对这种具体材料及工艺条件建立起经验 模型，便用于今后的回弹预测和工程控制。
回弹的评价指标
二维 U 型弯曲（梁类件）
回弹量的表示方法及其评价指标是回弹研究中 必然涉及的一个基本问题。
对于二维 U 型弯曲回弹，回弹量的定义如右下图，其表征参量为 WOA( 宽度张开角度）与 FOA （表面张开角度）。
宽度张开角度
围栏中的典型截面 表面张开角度
U形件弯曲过程示意图
U形件弯曲回弹量表征方法
回弹的评价指标
二维 V 型弯曲
回弹量的表示方法及其评价指标是回弹研究中 必然涉及的一个基本问题。
V 型弯曲法是通过测定试件 v 型弯曲加载前后的侧壁倾角确定试验 材料的回弹量。
°
回弹估算公式
L2 L1 ΔL=L2-L1
θ°
Δ
θ
ri—回弹前的初始半径；rf—回弹
R1
后的最终半径；ys—残留变形为
ΔR=R2-R1
0.2%的屈服强度；E—弹性模量；
αi—回弹前的初始角；αf—回弹后
U形件弯曲过程示意图
U形件弯曲回弹量表征方法
R2
的最终角；t—板厚
。
回弹的评价指标
三维模拟覆盖件拉深
回弹量的表示方法及其评价指标是回弹研究中 必然涉及的一个基本问题。
覆盖件的形状复杂，多由三维空间曲面组成，通常情况下在长、宽两
个方向上都存在着曲率的变化，对于容易产生回弹问题的顶盖、行李箱盖、
机罩外板等典型零件，浅拉延是其成形的主要工艺方法，其回弹机理是曲 面收缩和弯曲曲率回弹的复合过程。
双曲率不对称的矩盒形件拉深回弹
模拟覆盖件拉深回弹量表征方法
回弹试验装置
针对板料弯曲回弹特性测试的需要，并考虑多种影响因素（模 具间隙、润滑条件、弯曲深度、压边力及板厚、材料类型、材
料强度等材料参数）。
U形件弯曲回弹测试装置
V 形件弯曲回弹测试装置
回弹测量的方法
回弹测量的方法目前主要有两种
① 基于标准夹具的测量法，夹具的轮廓制作是将目标零件的轮廓同时偏置
一个距离所得，在定位点夹紧后，通过手动或三坐标测量仪来测量待测零 件与夹具在相应部位的间隙，测得的间隙减去偏重距离来得到回弹量。
回弹测量的方法
回弹测量的方法目前主要有两种
② 基于凹模的测量法，直接将待测零件安放在凹模上，不需任何夹紧措施， 选取特征点，再利用激光扫描或白光照相测量法获得特征点的几何信息，
然后将这些扫描点信息与标准零件的CAD数据进行比较，从而获得回弹量。
通过坐标测量仪或白光测量仪获取实物上的点数据
通过白光照相测量得到的测量图
回弹的仿真分析
采用仿真手段对冲压件的回弹变形进行准确的预测进而
提供模具型面的回弹补偿是一种简单快捷的有效手段。
高强度钢汽车零件成形工艺应注意的问题
1、工艺设计之前，工艺制定者应该充分地理解参与应力和弹性回复对冲 压件的影响，必须能够预见什么样的产品设计和工艺设计将会导致冲压
件的扭曲，从而采取措施。
2、成形工艺必须和材料规格、产品形状进行匹配。
3、产品的结构必须改变产品的设计以适应材料的特性和模具工艺。
4、由于高强度钢的回弹量比较大，在翻遍和拉延等容易产生回弹的工艺
设计时，应该着重考虑如何减小回弹。
高强度钢模具设计和制造中应注意的问题
1、工艺设计之前，工艺制定者应该充分地理解参与应力和弹性回复对冲 压件的影响，必须能够预见什么样的产品设计和工艺设计将会导致冲压 件的扭曲，从而采取措施。 2、成形工艺必须和材料规格、产品形状进行匹配。
3、产品的结构必须改变产品的设计以适应材料的特性和模具工艺。 4、由于高强度钢的回弹量比较大，在翻遍和拉延等容易产生回弹的工艺
设计时，应该着重考虑如何减小回弹。
高强度钢板料冲压回弹及解决措施
1、选择合适的材料。
——在满足要求的前提下尽可能选用屈服极限小弹性模量大的材料减少或者消除回弹值从
而获得较高的弯曲质量。
2、设计合理的零件结构。
——（1）选择较小的相对弯曲半径 较小的相对弯曲半径对； ——（2 ）在不改变原产品功能前提下，改变产品形状，对弯曲件进行翻边或叠边处理或在 弯曲处压制出适宜的加强筋，回弹变形将得到改善。
高强度钢板料冲压回弹及解决措施
3、设计合理的成形工艺。
——（1） 校正弯曲；（2） 热处理；（3） 过度弯曲；（4） 热弯； （5）拉弯；（6） 多 点反复成形；（7）局部压缩；（8）多次弯曲；（9）内侧圆角硬化；（10）硬化加工； （11）变整体拉延成形为部分弯曲成形；（12）控制残余应力；（13）负回弹；（14）焊接
工序配合消除回弹；（15）利用电磁脉冲冲击材料表面。
4、设计合理的模具间隙。
——对 U 型弯曲来说其回弹随凹模开口深度增大而减少随模具间隙减小而回弹量减小；对
V 型弯曲则注意控制合模高度。
高强度钢板料冲压回弹及解决措施
5、选用合理的模具结构。
——（1） 采用聚氨酯橡胶弯曲模：对坯料较薄的工件可采用聚氨酯橡胶模进行弯曲，由于
聚氯酯橡胶弯曲模不仅能均匀地向各个方面传递压力，还可以获得无间隙弯曲，使弯曲工
件紧密地与凸模面贴合，使工件处于三向压应力状态甚至还可以达到类似拉深状态的弯曲，
致使回弹减少，因而弯曲质量高。 ——（2 ）采用斜楔弯曲模；——（3）补偿法。
上模镶块 上模镶块
实施负角加工余 量的校直工序
凸轮
凸轮
5°开角 ⇒弯曲
20mm
20mm
谢谢！