减振钢板的弯曲成形性研究

减振钢板的弯曲成形性研究

减攘钢板的

弯曲成形牲研究

北京科技大学王波康永林

宝钢集团公司钢研所吴洪军,/,

____●__●一

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【AbstractJApplicationofshockabsorbingstedsheetisa口eanBforredezi~gautomobilenoise.Experimentinvestigation workismade抽bertdingpropertydtheshockabsorbingsteelsheetbvmeansofthebentsamplepr oducedwithadesignedV—

shapebendi~dieandMTSSIOmaterialtestingmachine.Thefeaturethatshocka bsorbingsteelsheetappearslike’’8,ellgull’.is explainedandtheoreticalanaXy~sisalsocarriedo11tforthesteelsheet.

【摘要】减振钢板的应用是降低汽车噪声的一种手段.刺用所设计的V 形弯曲模具和~TSSIO材料试验机弯曲

试样,对减振钢板的弯曲性能进行了试验研究.阐明了减振钢板弯曲肘

试样呈”鸱翼”状这一特点,对减振钢板V形

弯曲的理论进行了分析.

1前言

减振钢板由两层钢板中间夹一层树脂组成.表

层钢板与中间树脂之间存在力学性能上的差异,使它们的变形不协调,产生错动量.由田征史…研究的减振钢板弯曲变形结果显示,两层钢板间的最大错动量随着表层钢板厚度的增加而增大,也随着弯曲半径的减小而增大;减振钢板作V形弯曲加工时会产生鸥翼”状的折曲现象,这是由于弯曲加工时产生了树脂的剪切变形并且这种剪切变形在端部内部被消腺而产生的.同时他认为采用异材质,差厚贴合的减振钢板可以消除上述缺陷.柚鸟也提出

一

系列方法来消除上述缺陷,如增大工具支点间距离,分离凹模法,背压弯曲法等.

本文利用所设计的弯曲试验模具对宝钢生产

的减振钢板弯曲特性进行了试验研究和分析.

2试验过程

2.1试验装置

为研究减振钢板的弯曲性能,自行设计了v形1999年第1l期

弯曲模具,构造如图1所示.该模具包括一个砷.的

凹摸,4个冲头,挡板和夹头.4个冲头的圆弧半径

R分别为1.5mm,3mm,5mill和8illm.夹头是根据MTs8lO材料试验机上卡头设计的,可与MTS810材料试验机配合使用.在试验过程中,通过选用不同

的冲头来达到不同圆弧半径的要求;通过控制压下量来实现不同的弯曲角度.

央头

冲叉

凹模

夹头

图1V形弯曲模具构造圈

2.2试样制备.

将钢板加工成150mm×50mm的方形(端面平

整光措),利用激光在端面刻线,如图2所示.

31～

材料?工艺?设备

减振钢板作v形弯曲成形时,本来应该是很直

的端部呈现出”鸥翼”状的折曲现象(如图l0所示).这就意味着树脂的剪切变形使内外表层钢板在长度方向存在线长差,这种线长差由于在内部被消除,导致了端部向相反方向弯曲,折曲角度随弯曲角度,弯曲半径的减小而增大.

图10藏振钢板v形弯曲时的折曲现象

4分析与讨论

通过分析减振钢板特有的变形特征,受力特

点,推出相应的力学解析式如下,建立坐标系如图11所示.

图11藏振钢板弯曲后几何形状坐标系及应变图图11中,,为沿着中间层和垂直中间层建立

的坐标;t为表层钢板厚度;P为中间层韵曲率半径;e,为中问层和外表层的应变.

e

寺一e言..()

2e=_d8

dX(0≤e≤寺)(2)ZD

式中,为弯曲外侧表面应变;n为弯曲内佣表面

应变.

各层应力应变关系为:

=

(J自J)(晶)=1,2(3)

=?()-”

3

式中,为某一层应力;为平均应力;自为某一

层应变;为应变硬化指数;A为系数.

树脂剪切应变为:

1999年第1l期

=rgI1(6)(c一定)(4)

式中,为剪切应变;为极限剪切应变;6为错动

量.

钢板单元受力图如图l2所示.

图12藏振钢板弯曲后表层钢板弯曲单元受力分析圈图l2中,|vL,肛为表层钢板横向力;为树脂

的剪切应变;M为弯曲力矩;Q为剪切力.

建立平衡方程如下.

掣+Q=o(5)dX

警+(|Ⅳ】+)掣=0dX(6)4

一业--T=02dx(7)山

一

…o(8)山地

由以上各式可得:

_=lf=高可[(+1)+2)]

NI-N2=(一)(10)

上式中=一e+上

P

图l3表示减振钢板(长2)经v型弯曲后的状态.因此得:

Ⅳ.一N2=2rc一L)(11)

厶=D(≤)

a.弯曲区【O≤≤P=R(一定)】

经推导得:

占=2rc一)2/+口一)(12)

=l一N,2fc

n.=(No一)/B(13)

Ⅳo=一Z4f(∥2)

B=IV o(ZR/t)(系数)

式中,脶为|ⅣI—M在X=0处的绝对值;批为.Iv】一在X=正处的绝对值.

b.平坦区(≤≤c,l/p=0)

6=C[(一)一(2一‰){]+

—

_3卜