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大型U型薄板冲压件回弹研究
摘要：
在薄板冲压加工过程中，芯部薄板冲压件的回弹问题一直是工程师们所面临的难题。本文以大型U型薄板冲压件为研究对象，通过建立有限元模型，分析了回弹原因以及回弹量的计算方法。最后，提出了几种有效的抑制回弹的方法，为实际生产提供了有益的指导。
关键词：回弹，薄板冲压，有限元模型，抑制方法
一、引言
在薄板冲压加工过程中，扁平件和U型件是较常见的冲压件类型，其中大型U型薄板冲压件由于其结构的复杂性以及规格的大型化，回弹问题极为突出，因此需要更加严谨的分析和处理。
回弹问题往往是由于材料在冲压过程中受到较大的塑性变形后，内部应力又突然改变导致的，这是一个非常复杂的过程。因此，研究大型U型薄板冲压件回弹问题具有一定的理论和实际意义。
二、回弹原因分析
大型U型薄板冲压件回弹问题主要由以下原因导致：
1.材料变形硬化
在冲压过程中，材料在弹性变形之后进入了塑性变形阶段，这个阶段的应变率非常大，导致材料的应力大大增加。而应力的增加又会引起材料内部应力分布的变化，从而使得材料的抗拉性能变好，也就是变形硬化，在冲压完成后，材料回到原形时产生回弹。
2.冲压过程中应力分布不均
在冲压过程中，材料最大的变形发生在料头和半径转角处，而料身部分的变形较小。因此，冲压过程中应力分布不均，材料的弹性模量会发生改变，这也是回弹的原因之一。
3.冲床刚度不足
冲床刚度主要由切削力和惯性力组成，而在大型U型薄板冲压件的加工过程中，由于尺寸的大型化以及件形的复杂性，所产生的切削力和惯性力也非常大，这使得冲床刚度下降，从而加剧了回弹问题。
三、回弹量的计算方法
大型U型薄板冲压件的回弹量计算方法有多种，其中比较常用的方法是基于有限元模拟的方法。通过有限元分析，可以得到件形的变形情况，从而计算出回弹量。
具体的计算方法如下：
1.建立有限元模型
首先需要建立准确的大型U型薄板冲压件有限元模型，该模型应包含件形、材料、工艺参数等信息，不能忽略任何因素，确保模型的准确性。
2.材料塑性模型确定
确定材料的塑性模型，并标定不同应变下的应力应变曲线，这是计算回弹量的基础。
3.计算回弹量
在完成冲压工艺的有限元模拟之后，可以得到冲压后的件形数据，然后将件形数据代入冲压前预测的件形数据，计算出其偏移量即可得到回弹量。
四、抑制回弹的方法
为了抑制大型U型薄板冲压件的回弹问题，可以采用以下几种方法：
1.控制工艺参数
在冲压过程中，可以控制工艺参数，如冲床压力、冲模形状、冲床刚度等，以减小冲压时的变形硬化块，从而降低回弹量，但需要注意的是，降低回弹量的同时，可能会造成其他质量问题，因此需要综合考虑多个因素。
2.材料选择
选择应变硬化指数较低的材料，可以降低变形硬化块的形成，进而减小回弹量。但是，应变硬化指数较低的材料也可能导致零件的质量不如应变硬化指数较高的材料。
3.后处理
在冲压完成后，可以采用后处理工艺，如退火、压缩等，可以达到一定的抑制回弹的效果。但是，后处理也可能影响零件质量，需要综合评估。
五、结论
大型U型薄板冲压件的回弹问题一直以来是工业生产中需要解决的难题，本文通过建立有限元模型，分析了回弹原因以及回弹量的计算方法。最后，提出了几种有效的抑制回弹的方法，为实际生产提供了有益的指导。
六、参考文献
[1]马松瑞,朱强,陈自安,等.冲压件回弹过程数值模拟与测试比较[J].机械制造与自动化,2017（2）:140-142.
[2]肖博，谢毅，刘春霞等.U形薄板冲压件回弹影响因素分析[J].锻压技术，2016,41（3）:1-5.
[3]高海燕，王仕方.薄板冲压回弹规律与研究现状[J].航空制造技术，2018（5）:88-94.