邵陽學院畢業設計（論文）筆記本上蓋外殼的鎂合金薄板沖壓模具設計內容提要在本研究中，在室溫下分別用實驗方法和有限元分析對筆記本上蓋的lz91鎂合金薄板沖壓工藝制造情況進行檢查。四操作沖壓工藝的開發消除了上蓋沖壓過程中的斷裂和褶皺缺陷。為了驗證有限元分析，以0.6毫米厚的LZ91薄板作為毛坯，執行了一個實際的四操作沖壓工藝過程。在實驗數據和有限元結果之間，恰當地符合不同單元中的厚度分布，證實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薄板的最優可模鍛性。本文提出的四操作過程有助于產生一種有效的方法，實現用比目前實際要求還要少的操作程序來設計筆記本鉸鏈，也證實了筆記本外殼可以用LZ91鎂合金薄板的沖壓工藝來制造，提供了一個鎂合金在電子工業應用中的選擇方法。關鍵字：筆記本外殼；LZ91鎂合金薄板；多操作沖壓；可模鍛性邵陽學院畢業設計（論文）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點，已被廣泛用于電子行業的結構部件，如手機和筆記本電腦外殼。雖然在主要的鎂合金制造過程中產品是進行壓鑄的，但是由于鎂合金薄板的沖壓強競爭性的生產力和在有效生產薄壁結構單元時的性能，在工業領域里人們已對其產生興趣。在沖壓過程中，盡管由于它封閉的六角晶體結構以至它的形成需要高溫，AZ31鎂合金（鋁3，鋅1）薄板在當前形成過程中已被廣泛應用。最近，鎂鋰（LZ）合金已研制成功，它可以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，來發展以立方體為中心的晶體結構的坯體的形成。在本研究中，檢驗了LZ薄板在筆記本電腦上蓋外殼的沖壓過程中的應用。筆記本上蓋外殼的兩個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行部分，這些影響在圖1的c中已表示出來。這種幾何的復雜性是當鉸鏈的邊緣與筆記本的邊緣太接近時，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，此時需要一個多操作沖壓過程來克服這個問題。在本研究中，研究了LZ鎂合金薄板的可模鍛性，并用實驗方法和有限元分析兩種方法開發了最優多操作沖壓過程，來減少運行程序的數量。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.鎂合金薄板的力學性質對室溫下LZ61（鋰6，鋅1）、LZ91、LZ101鎂合金薄板與高溫下AZ31薄板在拉伸實驗中的力學性質做比較。圖2（a）表明了LZ薄板在室溫下與AZ31薄板在室溫和200攝氏度時的應力變化關系。據圖可知，應力變化曲線隨著鋰的增加而降低。同時可從圖2觀察到，室溫下LZ91薄板和200攝氏度下AZ31薄板的力學性質是很接近的，顯示了室溫下LZ101比室溫下LZ91和200攝氏度下AZ31邵陽學院畢業設計（論文）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LZ101，來反應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發生破裂，0.6毫米的LZ91薄板形成極限圖在圖2（b）中已給出。圖2鎂合金的力學性質（a）鎂合金的應力應變關系（b）LZ91薄板的形成極限圖3.有限元模型模具的幾何結構是由CAD、PRO/E軟件構造的，并用DELTAMESH軟件修正為有限元網格，如圖3（a）所示。模具可視為剛體，四節點外殼組成部分用來構建毛坯網格。從實驗中獲得的材料性能和成形極限圖被用來做有限元模擬。其他用于初始運行的模擬參數有：沖床速度為5毫米/秒，壓邊力為3KN，干摩擦系數為0.1。有限元軟件PAM-STAMP用來進行分析，模擬在臺式電腦上完成。有限元模型的構造首先用來研究鉸鏈的單操作成形過程。考慮大批上蓋外殼的對稱性，我們只對其一半進行模擬，如圖3（a）所示。圖3（b）所顯示的模擬結果表明破裂發生在最小厚度小于0.35毫米的邊緣的拐角處。這意味著破裂問題是非常嚴邵陽學院畢業設計（論文）重的，可能無法通過擴大邊緣的拐角半徑得到解決。進行有限元模擬來研究影響發生破裂的參數，并提出了幾種避免破裂的方法。圖3有限元模擬（a）有限元網格（b）拐角處的破裂4.多操作沖壓過程設計為了避免發生破裂，多操作沖壓過程是必需的。在目前的工業實踐中，使用鎂合金薄板形成上蓋外殼通常需要至少十個運行程序。在本研究中，我們試圖減少運行程序數目，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可行的解決辦法。由于文章長度的限制，接下來只對兩操作和四操作沖壓過程進行描述。4.1兩操作沖壓過程兩操作沖壓過程中的第一個運行程序是形成側壁，如圖4（a）所示，第二個運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現的目標。然而