筆記本電腦殼上殼沖壓模設(shè)計(jì)

1、1 緒論1.1 選題背景及目的金屬鎂及其合金是迄今在工程應(yīng)用的最輕的結(jié)構(gòu)材料,常規(guī)鎂合金比鋁合金輕30%50%,比鋼鐵輕70%以上,應(yīng)用在工程中可大大減輕結(jié)構(gòu)件質(zhì)量。同時(shí)鎂合金具有高的比強(qiáng)度和比剛度,尺寸穩(wěn)定性高,阻尼減震性好,機(jī)械加工方便,尤其易于回收利用,具有環(huán)保特性。20世紀(jì)80年代以來鎂合金的研究得到飛速發(fā)展,隨著鎂合金應(yīng)用面的不斷擴(kuò)大鎂合金的研究和開發(fā)也進(jìn)入了新時(shí)代。然而鎂合金的研究和發(fā)展還很不充分,很多工作還處于摸索階段,很多有關(guān)鎂合金性能的研究還沒有得到完全發(fā)展。對鎂合金的成型技術(shù)的研究目前主要在金屬型鑄造,砂型鑄造,低壓鑄造,差壓鑄造,熔模鑄造,壓力鑄造和技壓鑄造等方面,對鎂合

2、金的沖壓工藝研究較少。但是,鎂合金沖壓方面的應(yīng)用前景較好,除了可以減輕質(zhì)量,外觀漂亮外,特別是電磁屏蔽能力好。本文結(jié)合省自然科學(xué)基金項(xiàng)目鎂合金深加工研究,主要進(jìn)行變形鎂合金的板材成型性分析設(shè)計(jì)。1.2 國內(nèi)外研究狀況近年來,鎂合金的開發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)受到世界各國的重視,尤其西方發(fā)達(dá)國家十分重視變形鎂合金的研究與開發(fā),變形鎂合金材料已開始向系列化發(fā)展,產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展。其中美國的變形鎂合金材料體系較為完備,合金系列有Mg-Al、Mg-Zn、Mg-RE、Mg-Li、Mg-Th等,可以加工成板、棒、型材和鍛件,并且開發(fā)出了快速凝固高性能變形鎂合金非晶態(tài)鎂合金及鎂基復(fù)合材料等。美國與世界上最大的鎂生產(chǎn)

3、企業(yè)挪威Novsk Hydro 公司簽訂了長期的合作關(guān)系。日本也開始著重研究鎂的新合金、新工藝、開發(fā)超強(qiáng)高變形鎂合金材料和可冷壓加工的鎂合金板材。英國開發(fā)出了Mg-Al-B擠壓鎂合金用于Magnox核反應(yīng)堆燃料罐。以色列最近研制出了用在航天飛行器上、兼具優(yōu)良力學(xué)性能和耐蝕性能的變形鎂合金1。我國變形鎂合金材料的研制與開發(fā)仍處于起步階段,缺少高性能鎂合金板、棒和型材,國防軍工、航天航空用高性能鎂合金材料仍依靠進(jìn)口,民用產(chǎn)品尚未進(jìn)行大力開發(fā),因此,研究和開發(fā)性能優(yōu)良、規(guī)格多樣的變形鎂合金材料顯得十分重要。1.3 課題研究方法鎂合金在常溫下的塑性很低,因此不適于常溫下沖壓成形。鎂合金在熱態(tài)下具有較好

4、的塑性,甚至在一些不利于其他材料成形的應(yīng)力-應(yīng)變狀態(tài)下也可以成形,但變形速度不宜太大。鎂合金板材在250左右拉深時(shí)其拉深比超過鋁合金和低碳鋼板的常溫拉深成形極限。在175鎂合金板形件拉深的拉深比可達(dá)2.0,225可達(dá)3.0。本次設(shè)計(jì)主要是根據(jù)鎂合金AZ31板材加熱時(shí)的拉深性能來進(jìn)行模具設(shè)計(jì),鎂合金AZ31板材拉深成形時(shí)主要工藝參數(shù)有拉深力、成形速度、坯料溫度、模具預(yù)熱溫度、潤滑方式、模具圓角、模具間隙、壓邊力等,這些因素對坯料的拉深成形結(jié)果均有不同程度的影響2。1.4 論文構(gòu)成(1選題背景和研究方法和。(2沖壓工藝規(guī)程通過對工件的工藝分析和工藝計(jì)算,考慮經(jīng)濟(jì)性和可行性的前提下,確定工藝方案。(

5、3進(jìn)行模具設(shè)計(jì)拉深模設(shè)計(jì)和修邊模設(shè)計(jì)。(4設(shè)計(jì)總結(jié)總結(jié)本次設(shè)計(jì)之后所得到的收獲和改進(jìn)意見。2 沖壓工藝規(guī)程的編制2.1沖壓件的工藝分析沖壓件的零件圖如圖2.1所示 圖2.1 零件圖 圖2.2 立體圖制件材料為鎂合金AZ31,料厚為1mm,其化學(xué)成分及拉伸力學(xué)性能如表1.1所示:表1.1 鎂合金AZ31化學(xué)成分 鎂合金具有比重輕,比強(qiáng)度高,阻尼性及切削加工性能好,導(dǎo)熱性好、電磁屏蔽能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、電子、通訊、家用電器、航空航天、計(jì)算機(jī)、紡織設(shè)備、印刷設(shè)備、包裝設(shè)備、軍工等行業(yè)。鎂合金管材、棒材、型材、線材拉伸力學(xué)性能應(yīng)達(dá)到表1.2所列最低。表1.2 鎂合金的拉伸力學(xué)性能要求 本

6、次所做的筆記本電腦外殼沖壓模設(shè)計(jì)所用材料應(yīng)為鎂合金AZ31型材,它為中強(qiáng)合金,可焊,良好的成型性零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析如表1.3所示表1.3工藝性分析表 此零件的設(shè)計(jì)過程中,有拉深這一工藝過程,液壓機(jī)沒有固定的行程,不會因薄板的厚度的變化而超載,特別是對于需要很大的施力行程加工時(shí),具有明顯的優(yōu)點(diǎn),并且液壓機(jī)下面可以原有的液壓機(jī)頂缸,用來頂出零件,所以選用液壓機(jī)。2.2毛坯形狀、尺寸的確定筆記本電腦外殼的拉深是屬于盒形件的拉 深,盒形件是一種非回轉(zhuǎn)體零件,它的側(cè)壁是由兩對長度分別為A-2r和B-2r的直邊及四個(gè)半徑為r的轉(zhuǎn)角所構(gòu)成。盒形件拉深時(shí),由于其幾何形狀的非回轉(zhuǎn)性,變形沿壁周向的分布是不均勻

7、的;直邊區(qū)域變形量小,圓角區(qū)域變形量大,變形分布非常復(fù)雜。盒形件拉深時(shí),圓角部分近似圓筒形件的拉深,直邊部分近似板料彎曲,但是,直邊部分并不是單純的彎曲變形。由于圓角部分的材料要圖向直邊流動,因而直邊部分也產(chǎn)生了 2.3盒形件形狀橫向壓縮、縱向伸長的變形。而圓角部分,由于直邊的存在,金屬的流動,使圓角部分的變形程度大為減小。 當(dāng)盒形件的高度小而對上口要求不高時(shí),才可免去修邊工序。一般情況下,盒形件在拉深后都需要修邊,所以在確定毛坯尺寸和進(jìn)行工藝計(jì)算之前,應(yīng)在工件高度或凸緣寬度上加修邊余量。H0/r=18/3=6H0圖紙要求的盒形件高度H修邊余量H 記入修邊余量的工件高度r 盒形件側(cè)壁間的圓角半

8、徑圖2.4 盒形件修邊余量查文獻(xiàn)5表4-24得H=(0.030.05H0取H=0.05H0=0.05x18=0.9則H= H0+H=18.9r/(B-H=3/(260-18.9=0.012<0.22查文獻(xiàn)5圖4-57可知此盒形件屬于a區(qū),即角部圓角半徑較小的低盒形件。拉深特點(diǎn):只有微量的材料從盒形件的圓角處轉(zhuǎn)移到側(cè)壁上去,而幾乎沒有增補(bǔ)側(cè)壁的高度。其毛坯尺寸計(jì)算步驟如下: (1計(jì)算壁部展開長度:l=H+0.57r底由于筆記本電腦外殼兩側(cè)不是對稱的,且是一段圓弧,所以,側(cè)壁就取圓弧長度,兩側(cè)統(tǒng)一取H=22mml1=22+0.57x3=23.71mml2=18.9+0.57x3=20.61(

9、2按拉深計(jì)算角部毛坯半徑R當(dāng)r=r底時(shí)R1=(2rH11/2=(2x3x23.711/2=12mmR2=(2rH21/2=(2x3x20.611/2=11mm統(tǒng)一取R=12mm 圖2.5 毛坯尺寸計(jì)算方法(3從ab線段的中心向半徑為R的圓弧引切線。(4 在直線與切線的交接處,用半徑為R的圓弧,光滑連接,即可得出毛坯外形。按上述方法計(jì)算出毛坯尺寸及外形為: H/B=18.9/260=0.073t/D x100=1/293x100=0.34r/B=3/260=0.0115查文獻(xiàn)5表4-26H/B1=0.3/0.85=0.255H/B1< H/B, 所以可以一次拉成圖核算角部的拉深系數(shù) 2.6

10、 毛坯尺寸、外形對于低盒形件,由于圓角部分對直邊的影響較小,圓角處的變形最大,故變形程度用圓角處的假想系數(shù)來表示:m=r/k y式中r 角部的圓角半徑k y毛坯圓角部分的假想半徑時(shí),拉深系數(shù)可以用H/r的比值來表示,本產(chǎn)品r=r底,當(dāng)r=r底所以m=1/(2H/r1/2=0.28查文獻(xiàn)5表4-27t/D x100=1/293x100=0.34r/B1=3/293=0.01m>m1 所以可以一次拉成2.3 排樣設(shè)計(jì)及材料利用率計(jì)算為使模具設(shè)計(jì)簡單以及送料方便,故選用尺寸為1000x750mm,厚1.0mm的鎂板,每塊生產(chǎn)6件。 2.4工藝方案的確定該零件加工的基本工序確定為落料、拉深、沖孔、修邊。對于本產(chǎn)品,如果省去切口工序,即在落料時(shí)