外文翻译---笔记本上盖外壳的镁合金薄板冲压模具设计 中文版

邵阳学院毕业设计（论文） 笔记本上盖外壳的镁合金薄板冲压模具设计 内容提要 在本研究中，在室温下 分别用 实验方法和有限元分析 对 笔记本 上 盖 的 合金薄板 冲压工艺制造情况 进行检查 。 四 操作冲压工艺的开发消除了上盖冲压过程中的断裂和褶皱缺陷。 为了验证有限元分析，以 米厚的 板作为毛坯，执行了一个实际的四操作冲压工艺过程。 在实验数据和有限元结果之间，恰当地符合不同单元中的厚度 分布 ， 证实了有限元分析的精确性和有效性。 本研究 还通过成功地制造笔记本上盖外壳论证了室温下 板的最优可模锻性。 本文 提出的四操作过程有助于产生一种 有效的方法，实现用比目前实际要求还要少的操作程序来设计笔记本铰链 ，也证实了笔记本外壳可以用 合金薄板的冲压工艺来制造，提供了一个 镁合金 在电子工业应用中的选择方法。 关键字 ： 笔记本外壳 ； 合金薄板 ； 多操作冲压 ； 可模锻性 邵阳学院毕业设计（论文） 1. 绪论 镁合金由于 具有 重量轻和在电磁干扰阻力 下有 良好性能 的优点 ，已被广泛用于电子行业 的 结构部件，如手机和笔记本电脑 外壳 。 虽然 在 主要 的 镁合金 制造过程中产品是进行 压铸 的 ， 但是由于 镁合金 薄板的 冲压 强 竞争 性 的生产力和在有效生产薄壁结构单元时的性能， 在 工业领域 里 人们 已对 其 产生兴趣。 在 冲压过程中 ，尽管由于它封闭的六角 晶体结构 以至它的形成需要高温 ， 合金（铝 3，锌 1） 薄板在当前形成过程 中已 被广泛应用 。 最近，镁锂（ 金已研制成功， 它可以 改善室温下镁合金 的可模锻性。 镁合金 的韧性 可以 通过增加 锂 成分得到 改善 ， 来发展以立方体为中心的 晶体结构 的坯体的形成。 在本研究中， 检验了 板在 笔记本电脑 上盖外壳 的冲压 过程中的应用。笔记本上盖外壳的两个 铰链的形成显示 在 图 1 的 a 和 b 中 ， 由于 边缘 和 边缘的小角落半径之间微小 的距离， 铰链的形成成了 冲压过程中 最困难的运行 部分，这些影响在 图 1的 c 中已表示出来。 这 种 几何的复杂性 是当 铰链 的边缘与笔记本的边缘太接近时，由角落半径的变化引起的， 这将很容易造成 铰链周围的 破裂，此时需要一个多操作冲压过程来克服这个问题。 在本研究中， 研究了 合金 薄板的可模锻性，并用实验方法和有限元分析两种方法开发了最优多操作冲压过程，来减少运行程序的数量。 图 1 笔记本上盖外壳铰链的边缘 （ a）铰链 （ b）上盖外壳 （ c）铰链边缘 2. 镁合金 薄板的力学性质 对 室温 下 6 ， 锌 1 ）、 合金 薄板 与高温下 2（ a）表明了 板在 室温 下与 温 和 200 摄氏度时的 应力 变化 关系 。 据 图可知 ，应力 变化 曲线 随着锂的增加而降低。同时可从图 2 观察到，室温下 板和 200 摄氏度下 板的力学性质是很接近的 ， 显示了 室温下 室温 下 200 摄氏度下 文） 更好的延展性。 由于锂的成本非常昂贵 ，可选 为合适的 合金 薄板，而不选用 来反应室温下良好的可模锻性。 基于 此 ，本研究 采用 板作为笔记本上盖外壳的毛坯，并研究其在 室温下 的可模锻 性。 为了判定 在有限元分析 中是否会发生破裂 ， 米的 板形成极限图在图 2（ b）中 已 给出。 图 2 镁合金 的力学性质 （ a） 镁合金 的应力应变关系（ b） 板 的形成极限图 3. 有限 元 模型 模具 的几何结构是由 软件构造的，并用 件修正为有限元网格，如图 3（ a）所示。 模具 可 视为 刚体， 四节点 外 壳 组成部分用来构建毛坯网格。 从实验中获得的材料性能和成形极限图被用来做 有限元模拟 。其他用于初始 运行的模拟参数有：冲床 速度 为 5 毫米 /秒，压边力 为 3 干 摩擦系数为 有限元软件 来进行分析，模拟在 台式 电脑上完成。 有限元模型 的构造首先用来研究铰链的单操作成形过程。 考虑大批 上盖外壳的对称性，我们只对其一半进行模拟，如图 3（ a）所示。图 3（ b）所显示的模拟结果 表明破裂 发生在最小厚度小于 米 的边缘 的 拐角 处。这 意味着 破裂 问题是非常严邵阳学院毕业设计（论文） 重 的 ，可能无法 通过扩大 边缘的拐角半径 得到解决 。 进行 有限元模拟 来 研究 影响发生破裂的 参数 ，并提出了 几种 避免 破裂的 方法 。 图 3 有限元模拟 （ a）有限元网格 （ b）拐角处的破裂 4. 多操作冲压过程设计 为了 避免发生 破裂 ， 多 操作 冲压 过程 是必需的。在目前的工业实践 中 ，使用镁合金 薄板形成上盖外壳通常需要至少十个运行程序。 在本研究中， 我们试 图 减少 运行 程序 数目 ，并 提出了 几种方法 来 避免 破裂 ，证明 了 四 操作 冲压 过程在破裂问题中是一个可行的解决办法。 由于文章长度的限制，接下来只对两操作和四操作冲压过程进行描述。 操作冲压过程 两操作冲压过程中的第一个运行程序是形成 侧壁 ，如图 4（ a）所示，第二个运行程序是形成高度为 5 毫米的 铰链 边缘，如图 4（ b）所示。图 4（ c）显示了从有限元模拟中得到的厚度分布，变形薄板的最小厚度为 米 ，而且应力都高于成形极限，这意味着破裂是可以 避免 的。 此外 ，边缘的高度 符合要实现的目标 。然而，如图 4（ d）所示， 这一进程产生了 一个 关键的缺陷 在 铰链 边缘处发生 起皱 ，这将导致在 后面 去毛刺过程中产生问题。 因此， 尽管 两 操作 冲压 过程解决了底部和铰链边缘拐角处的破裂 问题， 仍期望有更好的形成过程来解决铰链边缘的起皱问题。 邵阳学院毕业设计（论文） 图 4 两操作冲压过程 （ a）侧壁的形成（ b）铰链的形成（ c）厚度分布（ d）起皱 操作冲压过程 四操作形成过程在本研究中的提出，如图 5（ a）所示，是始于三个侧壁和具有大的拐角半径的铰链边 缘的形成。由于边缘附近的侧壁是打开的，而且拐角半径比设计的要大，可成功形成边缘，而且无破裂现象。 这样的过程成功地避免了同时形成两个几何特征 的 困难 ， 但增加 了毛坯薄板的材料流通量。下一步工作是对侧壁界外的毛坯进行修剪，并把 4 毫米的拐角半径修正到要求的 米。 铰链 就这样形成了，如图 5（ b）所示。 第三步 是把打开的一面折起来，这样侧壁就 可以完成其周边 区域了 ，如图 5（ c）所示。研究了第二步中修剪侧壁界外的毛坯对第三步的影响。 当 多余的薄板没有被修剪时，拐角的厚度是 米 ，如图 5（ d）所示，而当第二步中修剪工作 实施后拐角厚度增加到 米 ，如图 5（ e ）所示。第三步中由折叠过程产生的多余的材料在接下来的零件设计中会被作修剪处理。 最后一步是 最重要的一步，要对所有拐角半径与设计值进行校准。最终产品的拐角最小厚度是 米 ，并且所有的应力都高于形成极限。 这是应当指出 的是 ，图 5（ 显示一个铰链的 形成。同样的设计概念 可 延伸到完整的 上 盖 外壳的 冲压过程 中去 。 邵阳学院毕业设计（论文） 图 5 冲压过程 （ a）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 实验确认 为了 证实 有限元分析， 以 米厚 的 板作为毛坯，进行了一个 实际的四操作 冲压 过程。毛坯的尺寸 和模具的几何 形状是根据 有限元模拟的结果设计 的。 一个无 破裂无 皱纹的 完美的 产品 便 制造 出来了 ， 如图 6（ a）所示。 为了进一步定量验证有限元分析， 如图 6（ b），对完美产品的 铰链 附近的拐角的厚度进行测量，并与有限元模拟中得到的数据进行比较，结果列在表 1 中。 从表 1 可以看出，实验数据 和有限元结果是一致的。 四操作过程是以有限元分析为基础设计的，并由实验数据进行验证。 图 6 完美产品（ a）无破裂无起皱（ b）厚度测量点 邵阳学院毕业设计（论文） 总 结 本 研究 使用 实验方法和有限元分析 两种方 法对 镁合金 薄板的 冲压 进行了研究。 首先对 板的可模锻性 进行检验。 研究结果表明， 板在室温下有良好的可模锻性，同样， 板在 200 摄氏度的形成温度下也有该性质。本研究还通过成功地制造笔记本上盖外壳证实了 板在 室温下 的良好的可模锻性。 本文 提出的四操作过程证实了 它自身 是一种有效的方法， 可以 运用比现在实际要求少的运行程序来制造笔记本的铰链。 它也证实，笔记本 外壳可通过对 合金 薄板进行冲压制造而成。这为 镁合金 在电子工业中的应用提供了选择方案。 邵阳学院毕业设计（论文） 1of J. 2of gl J. 378. 192195. 3of of a J. 489/90. 1355of on of a i1Zn at 271, 251256.