外文翻译-笔记本盖外壳的镁合金薄板冲压模具设计中文版

1、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lz91镁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0.6毫米厚的LZ91薄板作为毛坯，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LZ91薄板的最优可模锻性。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LZ

2、91镁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；LZ91镁合金薄板；多操作冲压；可模锻性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 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，AZ31镁合金（铝3，锌1）薄板在当前形成过程中已被广泛应用。最近，镁锂（LZ）合金已研制成功，它可以改善室温下镁合金的可模锻性

3、。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LZ薄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LZ镁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

4、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LZ61（锂6，锌1）、LZ91、LZ101镁合金薄板与高温下AZ31薄板在拉伸实验中的力学性质做比较。图2（a）表明了LZ薄板在室温下与AZ31薄板在室温和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LZ91薄板和200摄氏度下AZ31薄板的力学性质是很接近的，显示了室温下LZ101比室温下LZ91和200摄氏度下AZ31更好的延展性。由于锂的成本非常昂贵，可选LZ91作为合适的LZ镁合金薄板，而不选用LZ101，来反应室温下良好的可

5、模锻性。基于此，本研究采用LZ91薄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，0.6毫米的LZ91薄板形成极限图在图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）LZ91薄板的形成极限图3. 有限元模型模具的几何结构是由CAD、PRO/E软件构造的，并用DELTAMESH软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3KN， 干摩擦系数为0.1 。有限元软

6、件PAM-STAMP用来进行分析，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0.35毫米的边缘的拐角处。这意味着破裂问题是非常严重的，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

7、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。4.1 两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0.41毫米，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

8、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。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4.2 四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2.5毫米。铰链就这样形成了，如图5（b）所示。第三步是把打开的一面

9、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0.381毫米，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0.473毫米，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0.42毫米，并且所有的应力都高于形成极限。这是应当指出的是，图5（a-c）只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。图5冲压过程 （a）第一步操作（b）第二步操

10、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0.6毫米厚的LZ91薄板作为毛坯，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）厚度测量点总 结本研究使用实验方法和有限元分析两种方法对

11、镁合金薄板的冲压进行了研究。首先对AZ31和LZ薄板的可模锻性进行检验。研究结果表明，LZ91薄板在室温下有良好的可模锻性，同样，AZ31薄板在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LZ91薄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LZ91镁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。References1Chen. C.K.2003. Deep drawing of square cups with magnesium alloy AZ31 sheets. Int. J. Mach. Tools2Manuf. 43.Z.Trojanova .Z, Ku dela.S.2004. Deformation of behaviorof MgLiAl alloy. J. Mater. Compd. 378. 192195.3Takuda.T. Hatta, N.1999a. Finite-element analysis of the formability of a based alloy AZ31 sheet. J.4Mater. Proc