轻合金薄板件等温成形技术研究与应用

摘要

通常将长度和宽度方向上的尺寸与厚度比值大于4的制件称为薄板件。手机壳和电脑壳作为日常生活中常见的薄板件，按材料分为金属件、塑料件和碳纤维件；按安装结构分为外壳和内壳。不同材料有不同的加工方法，塑料类采用注塑法，金属类多数采用冷压法、压铸法和CNC机加工等，或是采用各技术相结合手段。
　　本文在总结了以往手机壳和电脑壳生产制造工艺的基础上，结合薄板件毛坯的成形特点，以薄板制件的变形流动规律、CNC机械加工工艺要求和等温锻造成形优点，对轻合金薄板件的生产制造工艺分析，提出了轻合金薄板毛坯件的等温锻造成形工艺。利用塑性变形仿真软件Deform-3D，对轻合金薄板毛坯件的体积成形进行等温锻造成形过程模拟分析，得到了手机壳和电脑壳成形过程中的毛坯尺寸、模具结构、载荷大小和成形流动特点相关数据。对6063铝合金手机壳的4种主要的工艺参数：始锻温度（390℃、420℃、450℃、480℃）、压力机下行速度（1mm/s、5mm/s）、摩擦因子（0.2、0.4）、模芯根部圆角大小（R0.2mm、R2mm），设计了8组混合正交模拟实验。根据模拟结果得到较好的6063铝合金手机壳等温锻造工艺参数，设计手机壳等温锻造模具并进行实验。同时也对AZ31镁合金电脑壳的成形过程进行了模拟，提出了薄板变形分流方法，探讨了分流槽的形状和尺寸结构对成形载荷和成形效果的影响，并通过实际试验验证了模拟结果。
　　模拟结果表明：6063铝合金手机壳在450℃始锻温度、1mm/s下压速度、0.2的摩擦因子以及模具根部圆角 R2mm等工艺参数下，成形结果最佳，成形载荷低于500T。AZ31镁合金电脑壳在具有分流槽的模具中，成形效果好，亦大大的降低了成形载荷；联通式斜面分流槽对成形及压痕的消除具有较好的效果。
　　结合模拟的结果设计了手机壳等温锻造模具，包括成形部分、加热保温装置以及卸料装置。本次实验工艺方法填补了薄板类毛坯件在塑性成形上的空白，从以往需要四副模具的冷锻到只需要一副模具的等温锻，大大降低了模具生产成本以及加工周期，为企业提供了高效、低成本的制造工艺。

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第1章 绪论

1.1 项目工程概述

1.2 轻合金薄板类件制造工艺

1.3 国内外轻合金等温锻造及薄板类制件研究现状

1.4 轻合金工程应用发展趋势

1.5 课题研究的目的、意义及主要研究内容

1.6 本章小结

第2章 轻合金薄板件毛坯等温锻造成形工艺特点

2.1 薄板件成形特点

2.2 模锻成形工艺

2.3 轻合金薄板件锻造工艺特点

2.4 轻合金等温锻造工艺的几个主要问题

2.6 本章小结

第3章 轻合金薄板件毛坯等温锻造数值模拟

3.1 Deform-3D软件介绍

3.2 6063合金手机壳等温锻造数值模拟

3.3 6063铝合金等温锻造成形数值模拟结果与分析

3.4 AZ31镁合金电脑壳等温锻造仿真模拟

3.5 本章小结

第4章 轻合金手机壳等温锻造模具设计

4.1 引言

4.2 变形力的计算及液压机吨位选择

4.3 手机壳等温锻模具结构设计

4.4 模具整体结构

4.5 等温锻模具结构强度校核

4.6 本章小结

第5章 手机壳实验结果分析

5.1 实验材料及设备

5.2 工艺实验过程

5.3 本章小结

第6章 结论

参考文献

攻读学位期间发表文章和取得的科研成果

致谢

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