成形刚性筋变形力系数的试验确定

　　0　引言

　　在大的平板件上广泛采用各式筋条来加强刚度,筋条形状如图1所示的十字形、半球形和V形弯边。

　　在现有的技术文献中,都采用下面的公式来确定其成形力P:

　　式中:L为刚性筋的长度,mm;S为材料厚度,mm;σb为材料强度极限,MPa;Kp为刚性筋宽度和深度决定的系数。

　　材料在一次成形工序的极限变形,可以概括地根据变形区的尺寸来检查,即:

　　式中:L1为成形后沿截面的材料长度,mm;L2为成形前材料的原长,mm;δ为材料的延伸率,%。

　　筋条截面形状以半球形和梯形最多,如图2所示。

　　在现有的各种技术文献中,Kp一般只概略地介绍为0·7~1,并未指出根据截面的形状来如何选择,显然其变形差值很大,给产品质量带来影响。

　　1　试验方法

　　为了确定系数Kp值,本文对图1所示的筋条采用图2所示的截面形状,利用可调模具,改变半圆形和梯形截面的不同H、h和r1值,在万能液压机 上,采用测力装置,并设计能改变压筋宽度和半径的可调模具,进行试验,其制件的形状如图3、图4所示,分别为封闭形和通槽形,二侧分别为带弯边和平板形。 半圆形截面尺寸为:H=25mm,r1=10mm;梯形截面尺寸为:H=35mm,r1=1mm。图3、图4中的a)、c)的筋变形时受到两边弯边的影 响,金属流动受到限制。图3、图4中b)、d)边为平板,两种形式的变形性质不一样。在Y322100液压机上试验,采用传感器记录每次的变形力 P(kN)和变形力矩。

　　利用式(1)来计算系数Kp值。

　　其单位压力:p=P /LS(MPa)

　　本文选用板厚为1mm的08优质碳素钢,改变半圆形截面和梯形截面几何尺寸,进行多次试验。然后利用式(1)、式(2)计算其参数,经整理得出 图5所示的筋条形状、尺寸对Kp值的影响关系。图5a中1、2、3所示斜线为周边弯曲件截面尺寸H=25mm,r1=10mm,而r相应为1mm, 2mm, 3mm的半球形的h与Kp的关系;图5a中4、5、6所示斜线为平板件h与Kp的关系。图5b中1、2、3斜线为周边弯曲梯形截面筋条,其 H=35mm,r=r1=1、2、3mm的h与Kp的关系;

　　图5b中4、5、6斜线为平板件h与Kp的关系。

　　为了评价在试验中所得Kp数值的可靠性,又在生产中再进行验证,在加工汽车的前左内门成形筋条时,对其变形力作了实测,测出的筋条成形力为2470kN,然后按式(1)计算(用r1=1mm),成形所需变形力为2250kN,与实测值相差10%。

　　2　试验结果分析

　　1)在四周带弯边的平板上,成形筋条时,对金属流动产生了限制作用,成形有各种圆角半径截面筋条的系数Kp比不带弯边的都要大,这是因为后者金 属可自由流动。从图5a可看出,在尺寸h=6mm,半径r1=2mm,不带弯边的Kp为0·45,而带弯边的Kp为0·69。由图5b可看 出,h=8mm,r1=3mm,Kp由0·28增加到0·52。