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1、编号： 毕业设计(论文)外文翻译（译文）镁合金笔记本板的连续冲压模具设计院 （系）： 机电工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化学生姓名： 学 号： 指导教师单位： 机电工程学院 姓 名： 职 称： 实验师 2012年 4 月 10 日镁合金笔记本板的连续冲压模具设计Heng-Kuang Tsai, Chien-Chin Liao, Fuh-Kuo Chen中国台湾 台湾大学机械工程研究所硕士论文2008年12月8日提供在线使用。摘要在目前的研究中，在室温下用LZ91镁合金板冲压一台笔记本的外壳，正在采用实验方式和有限元分析。四工位冲压工艺正往同时消除在冲压工件发生裂纹和皱纹缺陷的现象。为了
2、验证有限元分析，标准的四工位冲压工艺采用0.6mm厚的LZ91板材作为板料进行冲裁。材料各位置壁厚的实验数据和有限元分析结果的吻合程度就是验证有限元分析的准确性和精密度的根据。LZ91板材在室温下的优越性能同时也展示了在目前的研究中成功冲压笔记本外壳的状况。恰当的四工位工艺可以优化整条生产笔记本的生产链，与现在的生产工艺相比可以大大减少劳动力。它同时也证明了LZ91镁合金板材可以使用到笔记本外壳的冲压生产中来，它提供了一种可以当今电行业中可以替代的镁合金，那就是LZ91。关键词：笔记本外壳；LZ91镁合金板材；多工位冲压；成型性文章大纲1，简介2，镁合金力学性能表3，有限元模型4，多工位冲裁模
3、具设计4.1 两工位冲裁工艺四工位冲裁工艺5，实验验证6，总结感谢参考文献1. 介绍由于其重量轻、抗电磁干扰性能好、镁合金广泛用于电子行业结构元件,如 、笔记本的外壳。尽管目前生产过程中镁合金产品已经压铸、冲压件的镁合金板材行业已经引起关注,因为它的竞争效率和绩效的有效生产薄壁结构件。至于冲压工艺对AZ31镁合金(铝3%、锌1%)表通常用于形成过程在当前的时间,尽管它需要在一定的温度下形成由于其六角closed-packed(HCP)晶体结构( Chen et al., 2003 and Chen and Huang, 2003 ). 最近,LZ合金已经成功开发出了在室温下提高成型性能的镁铝合
4、金。在镁中添加可以使其发展成BCC晶体结构的锂，可以提高镁的延展性( Takuda et al., 1999a , Takuda et al., 1999b and Drozd et al., 2004 )。在目前的研究中，已经存在使用LZ板块冲裁笔记本外壳的工艺。如展示在Fig.1（c）上的图，因为两个凸缘之间的距离较小和凸缘的圆角半径较小，导致成型笔记本外壳上的这两个凸缘成为了冲裁工艺中最棘手的部分。当铰链的凸缘靠的太近笔记本的边缘时，非常容易导致铰链凸缘的断裂，圆角的半径发生急剧的变化导致了复杂的几何构型，因此需要多工位冲裁工艺来克服上述缺点。在目前的研究中，正在通过实验方式和有限元分析
5、验证LZ镁合金板的性能还有优化多工位冲裁的冲裁步骤，尽量减少工位的使用数目。2. 镁合金的力学性能表通过拉伸试验对常温下的镁锂合金LZ61，LZ91和LZ101板和在高温下的AZ31板进行力学性能的对比。图2(a)显示了在室温LZ板,AZ31在室温和200C是的应力-应变关系，可以看出随着锂的增加，应力-应变曲线程下降趋势。在图中还可以明显的看出来在室温下的LZ91的应力应变关系和在高温下的AZ31板非常的相近，而LZ101板在常温下的延展性比室温下的LZ91和高温下的AZ31都要好。考虑到锂的成本比较高，LZ91板比LZ101板更适合作为在室温下成型的镁合金材料。基于上述原因，在目前的研究中
6、采用LZ91板作为图同样需要建立。3. 有限元模型像图3显示的一样，通过DELTAMESH软件把CAD软件，PRO/E建立的几何模型转换成有限元网格。这个工件将被视为刚体，采用4节点的外壳单元来构造板材的网格。通过实验获取的材料力学性能和成型极限图将被使用到有限元模拟，还有在原始操作的模拟数据还有：冲床速度5mm/s，压边力为3kn，摩擦系数为0.1。有限元软件PAM_STAMP用来分析，并且将在台式电脑上模拟。有限元模型首先构建来检测一工位铰链的冲压工艺，因为对称的关系，只需要仿真一半的顶盖，如图3.a所示。仿真结果如3.b所示，可以看出裂纹发生在圆角的凸缘，还有最小半径小于0.35mm。这
7、意味着裂纹的问题非常严重，不可能仅仅通过扩大凸缘的圆角半径来解决。有限元仿真还可以用来研究发生裂纹处的参数。比企鹅可以提出许多种避免裂纹的方法。4. 多工位冲压模具的设计为了避免裂纹的产生，多工位冲压工艺是必须的。在当前的产业实践中，用镁合金来成型外壳盖通常最少需要10个操作程序，所以目前的研究很多都尝试减少操作程序的数目。有很多种方法被提出来用以避免裂纹，四工位冲压工艺也已经展示了它在解决裂缝问题上的可行性。介于文章篇幅的关系，下面仅仅介绍二工位和四工位冲压工艺。二工位成型工艺二工位成型工艺的第一个工位是成型侧壁，第二个工位是成型高度为5mm的铰链的凸缘。图4.c显示了有限元仿真中的壁厚分布
8、，变形的最小壁厚为0.41mm，还有拉紧力全部都在成型极限之内，这样意味着可以避免裂纹缺陷。还有，凸缘的高度符合预期的目标，然而，这个工艺会产生一个关键性的褶皱，并且还影响铰链的凸缘在后续的切削加工。因此，虽然二工位冲压工艺解决了拐角部位和铰链凸缘的裂缝问题，但是还是需要找出更好的方案解决铰链凸缘的起皱问题。4.2 4工位冲压工艺 在目前的研究中，4工位冲压工艺首先是成型3边的侧壁和给予铰链的凸缘一个大概的角度，如图5.a所示。由于靠近凸缘的侧壁是开放的而且转角半径比预期大，这样凸缘就可以成功的成型，不会出现褶皱。这个工艺成功的避免了同时成型两个集合特征的难题，但是增加了板料的使用。第二个步骤
9、切削侧壁外的板料，增加转角的半径到4mm，让其逐步接近预期的半径2.5mm，从而形成铰链。，然而切除后，转角的壁厚变成了0.437mm。根据零件的设计，在第三个翻边步骤中多出来的原料都要被切除。最后一个步骤是磨削，使所有的转角半径都符合设计参数。转角处的最小壁厚在最后一步工序是大于0.42，还有所有的拉紧力要在成形极限之内。这是应该注意图5(a-c)只是展示了一个轴的形成。同样的设计理念,然后扩展到冲压工艺上盖上完整的案例。5，实验验证为了验证有限元分析，标准的四工位冲压工艺采用0.6mm厚的LZ91板材作为板料进行冲裁。板材的尺寸和模具都是根据有限元仿真的结果来设计的。一件完整的没有产生裂纹
10、和褶皱的产品被制造出来，如图6.a所示。为了进一步定量的验证有限元分析的结果，铰链凸缘的转角壁厚将被测量和跟有限元仿真得到的数据比较。它被认为是在表1,试验数据和有限元结果是一致的。4工位冲压工艺设计基于有限元分析的实验数据证实有效。本课题采用了试验方法和有限元分析来研究镁合金的冲压成型。首先分析了AZ31和LZ板的力学性能，试验结果发现LZ91是最适合的材料，因为其在室温下的性能和AZ31在高温下的性能基本一致。成功的成型了笔记本外壳盖也显示了LZ91在室温下优越的性能。推荐的4工位冲压工艺也看出了与目前的生产实践相比，它可以做到用比较少的步骤成型笔记本的侧壁。同时它也证明了LZ91板可以采
11、用来冲压成型笔记本外壳，LZ91也是目前生产中镁合金的一种可行性选择。鸣谢作者对中华民国国家科学委员会对本项目财政上的支持表示衷心的感谢，因为其把本项目列为编号NSC-95-2622-E-002-019-CC3的财政支持项目才是本项目能以实行。同时感谢法国ESI对PAM_STAMP软件运行上的帮助。参考文献Chen and Huang, 2003 F.K. Chen and T.B. Huang 镁合金AZ31板的冲压成型特性Chen et al., 2003 F.K. Chen, T.B. Huang and C.K. Chang 镁合金AZ31板的拉伸性能表Drozd et al., 20
12、04 Z. Drozd, Z. Trojanov and S. Kdela, 镁锂铝合金的变形性能Takuda et al., 1999a H. Takuda, T. Yoshii and N. Hatta, 镁合金AZ31板成形性能的有限元分析Takuda et al., 1999b H. Takuda, S. Kikuchi, T. Tsukada, K. Kubota and N. Hatta, a Mg8.5Li1Zn合金板在常温下应变速率对变型的影响。用电子束车削修整冶金设备零部件表面性能的自动化设备 S.I. Belyuk, A.G. Rau, I.V. Osipov*, N.G.
13、 Rempe*俄罗斯Tmosk，2/1 Akademicheskii Ave，材料科学和物理量子研究所俄罗斯 tmosk , 40 Lenin Ave.,tmosk州立大学无线电电子学和控制系统文摘：该电子束车削设备专为金属制品表面的具有耐磨和抗高温的特性涂料产品设计，此设备可以自动的和高质量的在大面积表面上涂层。车削设备拥有两个阴极等离子的喷枪，因此可以高效完成车削工艺。该喷枪安装在一个两轴机械手的真空室内，可以同时的进行加工。这个装置用于生产冶金中用在空气喷枪、钢连铸晶体、辊碎机等的耐磨涂料。1， 介绍电子束在真空中切削，可以采用特定性质的涂料，而且这种涂层方式并没有涂料粘附不上的问题。不
14、但材料可以采用这种方式涂层，而且材料表面的涂料有非常多的选择。高重复性的结果结合工艺流程的恰当控制使生产我们需求结构和预定性质的涂料变得可行。我们开发了一套采用沉积的热量和空气高炉喷枪来增加一般经营的机械零件和冶炼设备耐久性的装置。它还可以用于各种金属和合金的焊接，包括高熔点的材料。无论任何的金属，钢材和合金，根据它表面的切削粉末的组成，该装置可以生产出单和多膜的各种性能（硬化，耐磨，耐热和耐冲击等）的涂料。这个装置还可以喷涂在长达2100mm宽达900mm厚度为200mm的零件平面或者长达2100mm直径达1200mm的回转体上，并且整个工艺流程还是全自动化的。2， 电子束切削电子束的切削原
15、理如图1所示。电子束先在工件的表面产生一个金属熔池，由分配器把粘附在工件表面使工件产生所需性能的粉末提供给金属熔池。工件在真空室里相对喷枪和分配器移动或者喷枪和分配器相对工件移动。多通道电子束切削的技术是基于粉末在金属池里的“冻结”现象。在每一个后续波的通过时，新的粉末冻结而前面的粉末溶解。粉末加入溶解池加速了溶解物的结晶，因此可以产生结晶颗粒和结构更加优良的产物同时调整了残余应力。而需要的沉积层厚度是通过变化粉末的比例和增加通道的数目来实现的。切削工艺通过以下的参数进行评估：加速电压、电子束电流,聚焦系统与工件的表面的距离,电子束扫描的直径和长度、工件的运动速度,以及粉末供应的比例。3， 电子枪切削工艺伴随着强烈的蒸汽和气体从切削区域排出，因此等离子阴极枪使用3,4产生电子束。这些枪不含进行加热操作的热点及或者组建，因此他
