CN110560528A - 一种降低管状零件回弹的工艺方法 - Google Patents

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初冠南
苑世剑
林才渊
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D7/00—Bending rods, profiles, or tubes
    • B21D7/06—Bending rods, profiles, or tubes in press brakes or between rams and anvils or abutments; Pliers with forming dies
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Abstract

一种降低管状零件回弹的工艺方法，本发明涉及管状零件加工技术领域，选取直管坯，进行初步弯曲得到预成形零件；将预成形零件放入终成形模具中的下模内的终成形模腔中；对预成形零件的内腔施加内压支撑，压力值为0‑500MPa；将终成形模具进行合模，对预成形零件进行截面压缩，并使材料发生塑性变形，在压缩过程中预成形零件在内压的支撑作用下贴紧终成形模腔；撤掉内压支撑，即得到少甚至无回弹的中空零件。实效性好，能克服高强钢中空零件成形精度差的不足，而且消除回弹的工序可嵌在终成形工序中，实用性更强。

Description

一种降低管状零件回弹的工艺方法
技术领域
本发明涉及管状零件加工技术领域，具体涉及一种降低管状零件回弹的工艺方法。。
背景技术
中空零件能充分发挥材料的抗弯模量和抗扭模量，达到结构减重的效果，是目前交通工具倾向于采用的一种结构形式，特别是在汽车底盘和车架上得到了广泛应用。但当前汽车底盘和车架上所用材料为高强钢，该类材料屈服强度波动大，再加上成形过程中过冷奥氏体转变，导致其回弹严重且回弹量无规律可寻。这降低了成形零件的形状精度，加大了后续的装焊难度。特别是回弹量无规律可寻，传统回弹补偿技术也无法来避免该类回弹。这些困难阻碍了中空零件，尤其是高强钢中空零件的广泛应用。急需找到一种有效的针对中空零件的回弹控制方法。
发明内容
在本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种设计合理的降低管状零件回弹的工艺方法，其简单易实施，实效性好，能克服高强钢中空零件成形精度差的不足，而且消除回弹的工序可嵌在终成形工序中，实用性更强。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：它的步骤如下：
1、选取直管坯，进行初步弯曲得到预成形零件；
2、将预成形零件放入终成形模具中的下模内的终成形模腔中，终成形模腔的轮廓与最终得到的无回弹的中空零件的外轮廓完全相同；
3、对预成形零件的内腔施加内压支撑，压力值为0-500MPa，以在下一步中不发生失稳为标准；
4、将终成形模具进行合模，即将上模与下模扣合，对预成形零件进行截面压缩，并使材料发生塑性变形，变形量达到0.1％-50％，与此同时，在压缩过程中预成形零件在内压的支撑作用下贴紧终成形模腔；
5、撤掉内压支撑，即得到少甚至无回弹的中空零件。
进一步地，所述的步骤1中，直管坯预弯曲的目标以预成形零件能放入到终成形模具中，即可。
进一步地，所述的步骤1中，预成形零件上各点的应力分量标记如下：沿横截面轮廓切线方向的应力为σθ，沿轴线切线方向的应力为σz，厚度方向的应力远小于σθ和σz，因此忽略不计；弯曲变形时轴向应力中性层(即σz＝0)外侧材料的σz＞0，即为拉应力，相反应力中性层内侧材料的σz＜0，即为压应力，与此类似的，轮廓切线方向的应力也存在外侧σθ＞0，内侧σθ＜0，因此模具约束去除后，发生回弹变形。
进一步地，所述的步骤4中，对材料进行界面压缩，根据屈雷斯加屈服准则，预成形零件达到屈服变形时各处的σθ都等于材料的流动应力σi，对于平面应变状态又知σz＝0.5σθ，因此压缩变形后，中性层两侧材料沿轴线切线方向的应力都相等0.5σi，即压缩变形消除步骤1中形成或遗留下来的内外侧的应力差异，因此模具约束去除后，也不发生回弹变形了。
进一步地，所述的直管坯1为金属直管坯。
进一步地，所述的直管坯1为高强钢直管坯。
进一步地，所述的直管坯1为低塑性直管坯。
采用上述结构后，本发明的有益效果是：本发明提供了一种降低管状零件回弹的工艺方法，在产品设计和模具开发阶段是减少或消除回弹最佳的时机，因此，借助分析，准确预测回弹量，对产品设计和工艺进行优化，利用产品形状、工艺和补偿来减少回弹，其简单易实施，实效性好，能克服高强钢中空零件成形精度差的不足，而且消除回弹的工序可嵌在终成形工序中，实用性更强。
附图说明：
图1是本发明中直管坯的结构示意图。
图2是本发明中预成形零件的结构示意图。
图3是本发明中预成形零件与终成形模具的位置示意图。
附图标记说明：
直管坯1、预成形零件2、终成形模具3、上模3-2、下模3-1、终成形模腔4。
具体实施方式：
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图3所示，本具体实施方式采用如下技术方案：它的步骤如下：
1、选取金属材质制成的直管坯1，进行初步弯曲得到预成形零件2，直管坯1预弯曲的目标以预成形零件2能放入到终成形模具3中为准，预成形零件2上各点的应力分量标记如下：沿横截面轮廓切线方向的应力为σθ，沿轴线切线方向的应力为σz，厚度方向的应力远小于σθ和σz，因此忽略不计；弯曲变形时轴向应力中性层(即σz＝0)外侧材料的σz＞0，即为拉应力，相反应力中性层内侧材料的σz＜0，即为压应力，与此类似的，轮廓切线方向的应力也存在外侧σθ＞0，内侧σθ＜0，因此模具约束去除后，发生回弹变形；
2、将预成形零件2放入终成形模具3中的下模3-1内的终成形模腔4中，终成形模腔4的轮廓与最终得到的无回弹的中空零件的外轮廓完全相同；
3、对预成形零件2的内腔施加内压支撑，压力值为0-500MPa，以在下一步中不发生失稳为标准；
4、将终成形模具3进行合模，即将上模3-2与下模3-1扣合，对预成形零件2进行截面压缩，并使材料发生塑性变形，变形量达到0.1％-50％；根据屈雷斯加屈服准则，预成形零件2达到屈服变形时各处的σθ都等于材料的流动应力σi，对于平面应变状态又知σz＝0.5σθ，因此压缩变形后，中性层两侧材料沿轴线切线方向的应力都相等0.5σi，即压缩变形消除步骤1中形成或遗留下来的内外侧的应力差异，因此模具约束去除后，也不发生回弹变形了；与此同时，在压缩过程中预成形零件2在内压的支撑作用下贴紧终成形模腔4；
5、撤掉内压支撑，即得到少甚至无回弹的中空零件。
采用上述结构后，本具体实施方式的有益效果如下：
1、消除回弹的效果，不受材料屈服强度波动以及过冷奥氏体转变的影响，能解决高强钢的回弹问题；
2、利用压缩来消除回弹，可将其放在成形终了时刻，相当于嵌在终成形工艺中，因此简单易实施；
3、利用材料发生屈服来消除回弹，能使形状精度达到0.1mm左右。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种降低管状零件回弹的工艺方法，其特征在于：它的步骤如下：
(1)、选取直管坯，进行初步弯曲得到预成形零件；
(2)、将预成形零件放入终成形模具中的下模内的终成形模腔中，终成形模腔的轮廓与最终得到的无回弹的中空零件的外轮廓完全相同；
(3)、对预成形零件的内腔施加内压支撑，压力值为0-500MPa；
(4)、将终成形模具进行合模，即将上模与下模扣合，对预成形零件进行截面压缩，并使材料发生塑性变形，变形量达到0.1％-50％，与此同时，在压缩过程中预成形零件在内压支撑的作用下贴紧终成形模腔；
(5)、撤掉内压支撑，即得到少甚至无回弹的中空零件。
2.根据权利要求1所述的一种降低管状零件回弹的工艺方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，直管坯预弯曲的目标以预成形零件能放入到终成形模具中，即可。
3.根据权利要求1所述的一种降低管状零件回弹的工艺方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，预成形零件上各点的应力分量标记如下：沿横截面轮廓切线方向的应力为σθ，沿轴线切线方向的应力为σz，厚度方向的应力远小于σθ和σz，因此忽略不计；弯曲变形时轴向应力中性层(即σz＝0)外侧材料的σz＞0，即为拉应力，相反应力中性层内侧材料的σz＜0，即为压应力，与此类似的，轮廓切线方向的应力也存在外侧σθ＞0，内侧σθ＜0，因此模具约束去除后，发生回弹变形。
4.根据权利要求1所述的一种降低管状零件回弹的工艺方法，其特征在于：所述的步骤(4)中，对材料进行界面压缩，根据屈雷斯加屈服准则，预成形零件达到屈服变形时各处的σθ都等于材料的流动应力σi，对于平面应变状态又知σz＝0.5σθ，因此压缩变形后，中性层两侧材料沿轴线切线方向的应力都相等0.5σi，即压缩变形消除步骤(1)中形成或遗留下来的内外侧的应力差异，因此模具约束去除后，也不发生回弹变形了。
5.根据权利要求1所述的一种降低管状零件回弹的工艺方法，其特征在于：所述的直管坯为金属直管坯。
6.根据权利要求1所述的一种降低管状零件回弹的工艺方法，其特征在于：所述的直管坯为高强钢直管坯。
7.根据权利要求1所述的一种降低管状零件回弹的工艺方法，其特征在于：所述的直管坯为低塑性直管坯。
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