镁合金手机外壳冲压理论与实践

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1、镁合金手机外壳冲压理论与实践引言：镁合金的优良性能镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、电磁屏蔽效果好、抗震减震能力强、易于机加工成形和易于回收再利用等优点，在航空、航天、汽车、3C产品以及军工等领域的具有广泛的应用前景和巨大的应用潜力[1，2]。镁合金晶体结构是密排六方（Hcp），滑移系少，常温下，塑性较差。这方面唯独日本有关于常温镁合金弯管工艺的信息。一般热冲压都必须在150℃以上进行。根据小坂田等人的研究结果,镁合金板材在250℃左右拉深时其拉深比超过铝合金和低碳钢板的常温拉深成形极限[2]。德国大众(奥迪)汽车公司开发了镁合金汽车覆盖件的热冲压成形技术,成功地加工出汽车内门板[5

2、],内镁外铝的混合车门,用镁板可比用钢板减重50%,比用铝板减重20%。在175℃镁合金板杯形件拉深的拉深比可达2.0,而在225℃时可达3.0,超过了钢板和铝板在室温下的拉深比(分别为2.2和2.6)。在该温度下镁合金冲压成形性能与钢板和铝板在室温下的冲压性能相近。1、镁合金的塑性变形特点镁属于密排六方晶体结构，在室温下只有1个滑移面（0001），也称基面、底面或密排面，滑移面上有3个密排方向[20]、[110]和[20]，即密排六方晶体在室温下只有3个滑移系，其塑性比面心和体心立方金属都低，塑性变形需要更多地依赖于滑移与孪生的协调动作，并最终受制于孪生；滑移与孪生的协调动作是此类合

3、金塑性变形的一个重要特征[4，5，10]。室温下，镁合金的塑性较差，变形困难，且易出现变形缺陷，是镁合金自身本质性质决定的，也是制约变形镁合金加工成形的本质原因[1，2]。根据实验和有关文献报道，温度对变形镁合金的塑性影响很大，温度愈高，塑性愈好，变形抗力愈低，易于成型加工。图1密排六方晶体材料中滑移系Fig.1SlipSystemsofHcpMaterials2、冲压模具设计镁合金在3C产品上的应用前景非常广阔，本方案已某手机外壳为实例，研究镁合金的冲压工艺。用镁合金（AZ31B）冲压生产手机外壳是一种技术难度较高的生产工艺，但以其生产效率高、镁合金的密度低而具有很大的市场优势和广阔

4、的发展前景。一、制件图的分析1、所要冲压生产的制件图纸如下：（图1制件图）2、从制件图可以看出，此制件用冲压方法进行生产需要四道工序，即：落料拉深修边冲孔。考虑到实验的特殊情况，只需设计制造三套冲压模具，即：落料模具、拉深模具、冲孔模具，修边工序采用手工方式进行。3、此制件是和其它多种小零部件相互配合、有严格装配关系的零件，虽然图纸上的尺寸精度没要求那么高，但考虑到使用时的互换性，在进行模具设计时仍然要对模具的型腔尺寸精度要求高些。二、模具结构的选取1、此次制做的冲压模具是用来做实验的，为简化冲压模具的结构复杂程度、缩短模具的制做周期，设计时采用了单工序模具结构，便于调整。2、为降低模

5、具的制做成本，设计时采用了标准模架。1）落料模具模架尺寸180mm×150mm（材料：HT200）2）拉深模具模架尺寸150mm×125mm（材料：HT200）3）冲孔模具模架尺寸150mm×125mm（材料：HT200）3、由导柱、导套（材料：20#钢渗碳淬火HRC60-62）组成的上、下模之间的导向定位系统采用滑动配合方式，配合间隙0.03ｍｍ，足以保证IT7－IT8级的尺寸精度。三、落料模具设计1、落料件尺寸的确定1）制件图尺寸如图1所示，可按低盒形件处理。2）切边余量取0.4mm。3）弯曲的直边部分展开长度为：＝H＋0.57Rd式中：――弯曲的直边部分展开长度H－－拉深总高度R

6、d－－底部园角半径4）落料件尺寸的确定按低盒形件近似做图法得到如图2所示的毛坯尺寸：（图2落料毛坯图）2、落料模具凸、凹模尺寸的确定1）落料件的尺寸取决于凹模刃口尺寸。设计落料模具时应先考虑凹模刃口尺寸，并以凹模刃口尺寸为设计基准，缩小凸模刃口尺寸来获取冲裁间隙。2）冲裁间隙（单边）Cmin=0.015mm3)凸、凹模刃口尺寸计算公式设制件尺寸为则：式中：――分别为落料模具凹模、凸模的刃口尺寸――分别为落料模具凹模、凸模的制造公差――制件的制造公差――单边最小冲裁间隙――磨损系数（取X＝1）4）凸、凹模刃口尺寸（略）3、为降低模具制造成本，没有进行排样设计，而是在凹模的相应部位设计了定

7、位销（采用手工送料方式），以解决用小块板料落料生产时的定位问题。4、因镁板的壁厚只有0.6mm，落料时包紧力不大，故采用弹性卸料装置。卸料板和凸模之间的间隙取0.1mm。5、压力中心和冲裁力的计算（略）6、凹模采用柱孔口直筒形结构，既便于制造又解决了向下漏料的问题。四、拉深模具设计1、拉深的总高度比较小，只有5mm，设计时采用了一次拉深成形工艺。2、拉深模具凸、凹模尺寸的确定1）此制件是要求外形尺寸零件（便于装配），设计时应以凹模为基准件，间隙