外文翻譯---筆記本上蓋外殼的鎂合金薄板沖壓模具設(shè)計(jì)中文版

1、邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）筆記本上蓋外殼的鎂合金薄板沖壓模具設(shè)計(jì)內(nèi)容提要在本研究中，在室溫下分別用實(shí)驗(yàn)方法和有限元分析對(duì)筆記本上蓋的lz91鎂合金薄板沖壓工藝制造情況進(jìn)行檢查。四操作沖壓工藝的開發(fā)消除了上蓋沖壓過程中的斷裂和褶皺缺陷。為了驗(yàn)證有限元分析，以0.6毫米厚的lz91薄板作為毛坯，執(zhí)行了一個(gè)實(shí)際的四操作沖壓工藝過程。在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和有限元結(jié)果之間，恰當(dāng)?shù)胤喜煌瑔卧械暮穸确植迹C實(shí)了有限元分析的精確性和有效性。本研究還通過成功地制造筆記本上蓋外殼論證了室溫下lz91薄板的最優(yōu)可模鍛性。本文提出的四操作過程有助于產(chǎn)生一種有效的方法，實(shí)現(xiàn)用比目前實(shí)際要求還要少的操作程序來設(shè)計(jì)筆記本鉸鏈，也證

2、實(shí)了筆記本外殼可以用lz91鎂合金薄板的沖壓工藝來制造，提供了一個(gè)鎂合金在電子工業(yè)應(yīng)用中的選擇方法。關(guān)鍵字：筆記本外殼；lz91鎂合金薄板；多操作沖壓；可模鍛性1. 緒論鎂合金由于具有重量輕和在電磁干擾阻力下有良好性能的優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛用于電子行業(yè)的結(jié)構(gòu)部件，如手機(jī)和筆記本電腦外殼。雖然在主要的鎂合金制造過程中產(chǎn)品是進(jìn)行壓鑄的，但是由于鎂合金薄板的沖壓強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)性的生產(chǎn)力和在有效生產(chǎn)薄壁結(jié)構(gòu)單元時(shí)的性能，在工業(yè)領(lǐng)域里人們已對(duì)其產(chǎn)生興趣。在沖壓過程中，盡管由于它封閉的六角晶體結(jié)構(gòu)以至它的形成需要高溫，az31鎂合金（鋁3，鋅1）薄板在當(dāng)前形成過程中已被廣泛應(yīng)用。最近，鎂鋰（lz）合金已研制成功，它可以

3、改善室溫下鎂合金的可模鍛性。鎂合金的韌性可以通過增加鋰成分得到改善，來發(fā)展以立方體為中心的晶體結(jié)構(gòu)的坯體的形成。在本研究中，檢驗(yàn)了lz薄板在筆記本電腦上蓋外殼的沖壓過程中的應(yīng)用。筆記本上蓋外殼的兩個(gè)鉸鏈的形成顯示在圖1的a和b中，由于邊緣和邊緣的小角落半徑之間微小的距離，鉸鏈的形成成了沖壓過程中最困難的運(yùn)行部分，這些影響在圖1的c中已表示出來。這種幾何的復(fù)雜性是當(dāng)鉸鏈的邊緣與筆記本的邊緣太接近時(shí)，由角落半徑的變化引起的，這將很容易造成鉸鏈周圍的破裂，此時(shí)需要一個(gè)多操作沖壓過程來克服這個(gè)問題。 在本研究中， 研究了lz鎂合金薄板的可模鍛性，并用實(shí)驗(yàn)方法和有限元分析兩種方法開發(fā)了最優(yōu)多操作沖壓過程

4、，來減少運(yùn)行程序的數(shù)量。圖1 筆記本上蓋外殼鉸鏈的邊緣 （a）鉸鏈 （b）上蓋外殼 （c）鉸鏈邊緣2. 鎂合金薄板的力學(xué)性質(zhì)對(duì)室溫下lz61（鋰6，鋅1）、lz91、lz101鎂合金薄板與高溫下az31薄板在拉伸實(shí)驗(yàn)中的力學(xué)性質(zhì)做比較。圖2（a）表明了lz薄板在室溫下與az31薄板在室溫和200攝氏度時(shí)的應(yīng)力變化關(guān)系。據(jù)圖可知，應(yīng)力變化曲線隨著鋰的增加而降低。同時(shí)可從圖2觀察到，室溫下lz91薄板和200攝氏度下az31薄板的力學(xué)性質(zhì)是很接近的，顯示了室溫下lz101比室溫下lz91和200攝氏度下az31更好的延展性。由于鋰的成本非常昂貴，可選lz91作為合適的lz鎂合金薄板，而不選用lz1

5、01，來反應(yīng)室溫下良好的可模鍛性。基于此，本研究采用lz91薄板作為筆記本上蓋外殼的毛坯，并研究其在室溫下的可模鍛性。為了判定在有限元分析中是否會(huì)發(fā)生破裂，0.6毫米的lz91薄板形成極限圖在圖2（b）中已給出。 圖2 鎂合金的力學(xué)性質(zhì) （a）鎂合金的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系（b）lz91薄板的形成極限圖3. 有限元模型模具的幾何結(jié)構(gòu)是由cad、pro/e軟件構(gòu)造的，并用deltamesh軟件修正為有限元網(wǎng)格，如圖3（a）所示。模具可視為剛體，四節(jié)點(diǎn)外殼組成部分用來構(gòu)建毛坯網(wǎng)格。從實(shí)驗(yàn)中獲得的材料性能和成形極限圖被用來做有限元模擬。其他用于初始運(yùn)行的模擬參數(shù)有：沖床速度為5毫米/秒，壓邊力為3kn， 干摩

6、擦系數(shù)為0.1 。有限元軟件pam-stamp用來進(jìn)行分析，模擬在臺(tái)式電腦上完成。有限元模型的構(gòu)造首先用來研究鉸鏈的單操作成形過程?？紤]大批上蓋外殼的對(duì)稱性，我們只對(duì)其一半進(jìn)行模擬，如圖3（a）所示。圖3（b）所顯示的模擬結(jié)果表明破裂發(fā)生在最小厚度小于0.35毫米的邊緣的拐角處。這意味著破裂問題是非常嚴(yán)重的，可能無法通過擴(kuò)大邊緣的拐角半徑得到解決。進(jìn)行有限元模擬來研究影響發(fā)生破裂的參數(shù)，并提出了幾種避免破裂的方法。圖3 有限元模擬 （a）有限元網(wǎng)格 （b）拐角處的破裂4. 多操作沖壓過程設(shè)計(jì)為了避免發(fā)生破裂，多操作沖壓過程是必需的。在目前的工業(yè)實(shí)踐中，使用鎂合金薄板形成上蓋外殼通常需要至少十個(gè)

7、運(yùn)行程序。在本研究中，我們?cè)噲D減少運(yùn)行程序數(shù)目，并提出了幾種方法來避免破裂，證明了四操作沖壓過程在破裂問題中是一個(gè)可行的解決辦法。由于文章長(zhǎng)度的限制，接下來只對(duì)兩操作和四操作沖壓過程進(jìn)行描述。4.1 兩操作沖壓過程兩操作沖壓過程中的第一個(gè)運(yùn)行程序是形成側(cè)壁，如圖4（a）所示，第二個(gè)運(yùn)行程序是形成高度為5毫米的鉸鏈邊緣，如圖4（b）所示。圖4（c）顯示了從有限元模擬中得到的厚度分布，變形薄板的最小厚度為0.41毫米，而且應(yīng)力都高于成形極限，這意味著破裂是可以避免的。此外，邊緣的高度符合要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。然而，如圖4（d）所示，這一進(jìn)程產(chǎn)生了一個(gè)關(guān)鍵的缺陷在鉸鏈邊緣處發(fā)生起皺，這將導(dǎo)致在后面去毛刺過程

8、中產(chǎn)生問題。因此，盡管兩操作沖壓過程解決了底部和鉸鏈邊緣拐角處的破裂問題，仍期望有更好的形成過程來解決鉸鏈邊緣的起皺問題。圖4 兩操作沖壓過程 （a）側(cè)壁的形成（b）鉸鏈的形成（c）厚度分布（d）起皺4.2 四操作沖壓過程四操作形成過程在本研究中的提出，如圖5（a）所示，是始于三個(gè)側(cè)壁和具有大的拐角半徑的鉸鏈邊緣的形成。由于邊緣附近的側(cè)壁是打開的，而且拐角半徑比設(shè)計(jì)的要大，可成功形成邊緣，而且無破裂現(xiàn)象。這樣的過程成功地避免了同時(shí)形成兩個(gè)幾何特征的困難，但增加了毛坯薄板的材料流通量。下一步工作是對(duì)側(cè)壁界外的毛坯進(jìn)行修剪，并把4毫米的拐角半徑修正到要求的2.5毫米。鉸鏈就這樣形成了，如圖5（b）

9、所示。第三步是把打開的一面折起來，這樣側(cè)壁就可以完成其周邊區(qū)域了，如圖5（c）所示。研究了第二步中修剪側(cè)壁界外的毛坯對(duì)第三步的影響。當(dāng)多余的薄板沒有被修剪時(shí)，拐角的厚度是0.381毫米，如圖5（d）所示，而當(dāng)?shù)诙街行藜艄ぷ鲗?shí)施后拐角厚度增加到0.473毫米，如圖5（e ）所示。第三步中由折疊過程產(chǎn)生的多余的材料在接下來的零件設(shè)計(jì)中會(huì)被作修剪處理。最后一步是最重要的一步，要對(duì)所有拐角半徑與設(shè)計(jì)值進(jìn)行校準(zhǔn)。最終產(chǎn)品的拐角最小厚度是0.42毫米，并且所有的應(yīng)力都高于形成極限。這是應(yīng)當(dāng)指出的是，圖5（a-c）只顯示一個(gè)鉸鏈的形成。同樣的設(shè)計(jì)概念可延伸到完整的上蓋外殼的沖壓過程中去。圖5沖壓過程 （a

10、）第一步操作（b）第二步操作（c）第三步操作（d）未修剪（e）已修剪5 實(shí)驗(yàn)確認(rèn)為了證實(shí)有限元分析，以0.6毫米厚的lz91薄板作為毛坯，進(jìn)行了一個(gè)實(shí)際的四操作沖壓過程。毛坯的尺寸和模具的幾何形狀是根據(jù)有限元模擬的結(jié)果設(shè)計(jì)的。一個(gè)無破裂無皺紋的完美的產(chǎn)品便制造出來了，如圖6（a）所示。為了進(jìn)一步定量驗(yàn)證有限元分析，如圖6（b），對(duì)完美產(chǎn)品的鉸鏈附近的拐角的厚度進(jìn)行測(cè)量，并與有限元模擬中得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，結(jié)果列在表1中。 從表1可以看出，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和有限元結(jié)果是一致的。四操作過程是以有限元分析為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的，并由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。圖6 完美產(chǎn)品（a）無破裂無起皺（b）厚度測(cè)量點(diǎn)總 結(jié)本研究使用實(shí)驗(yàn)

11、方法和有限元分析兩種方法對(duì)鎂合金薄板的沖壓進(jìn)行了研究。首先對(duì)az31和lz薄板的可模鍛性進(jìn)行檢驗(yàn)。研究結(jié)果表明，lz91薄板在室溫下有良好的可模鍛性，同樣，az31薄板在200攝氏度的形成溫度下也有該性質(zhì)。本研究還通過成功地制造筆記本上蓋外殼證實(shí)了lz91薄板在室溫下的良好的可模鍛性。本文提出的四操作過程證實(shí)了它自身是一種有效的方法，可以運(yùn)用比現(xiàn)在實(shí)際要求少的運(yùn)行程序來制造筆記本的鉸鏈。它也證實(shí)，筆記本外殼可通過對(duì)lz91鎂合金薄板進(jìn)行沖壓制造而成。這為鎂合金在電子工業(yè)中的應(yīng)用提供了選擇方案。references1chen. f.k.huang.t.b.chang. c.k.2003. dee

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