AZ31B镁合金手机外壳冲压工艺技术研究

高孝书

摘 要：针对AZ31B镁合金手机外壳冲压成形工艺进行研究，分析单个工艺参数对冲压成形性能的影响，正交试验确定多个工艺参数的优化组合。结果表明，采用正交优化后的工艺参数组合能显著提高AZ31B镁合金手机外壳的冲压成形性能。

关键词：AZ31B镁合金；手机外壳；数值模拟

中图分类号：TG389 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）25-0112-03

Abstract： The stamping process of AZ31B magnesium alloy mobile phone shell was studied. The influence of single process parameter on stamping performance was analyzed. The optimum combination of several process parameters was determined by orthogonal test. The results show that the stamping performance of AZ31B magnesium alloy mobile phone shell can be significantly improved by the combination of orthogonal optimization process parameters.

Keywords： AZ31B magnesium alloy； mobile phone shell； numerical simulation

1 单个工艺参数的影响分析

本文对凸模圆角半径Rp=0.5，1，2，4，8mm的五组试样进行冲压成形研究，直壁圆角半径Rc=6mm，压边力F=9800N，板材温度Tb=250℃，凸模温度Tp=100℃，凸模圆角半径（Rp）越大，最大冲压成形深度越大，镁合金的冲压成形性能越好[1]。凹模直壁圆角半径Rc=1，3，5，7，9，11mm，在Rc=7mm时最大冲压成形深度达到最大值。

当凸凹模间隙Z=0.8，0.88，0.96，1.04，1.12，1.2mm（1.0t，1.1t，1.2t，1.3t，1.4t，1.5t，t为板材厚度）的成形情况如图1所示。当Z=0.8mm时，板材与模具间阻力很大，破裂集中在凹模圆角处；当Z=0.88mm时，冲压成形深度最大，成形质量最好。当凸凹模间隙Z大于0.96mm时，板材的贴模性差，冲压形状不理想、成形精度不高，难以控制冲压件外形尺寸误差[2]。将板材、凸模、凹模、压边圈温度分别设定为50，100，150，200，250，300，350℃。从图2可见，当T0=250℃时镁合金手机外壳达到最大冲压成形深度。

冲压速度v=0.1，1，5，10，20mm/s时冲压成形情况如图3所示，当冲压速度v=0.1mm/s时，板材能够完全进入冲压模具，此时板材的冲压性能最好，试验和模拟得到的镁合金最佳冲压速度都是v=0.1mm/s。当v=1mm/s时，镁合金板材的冲压成形性能最差，板材未能完全进入冲压模具，在冲压成形初期就发生破裂。这是由于镁合金板材的变形速度增加，流动应力增大，断裂抗力受冲压速率影响较小，使得板材在冲压成形初期就发生破裂。当v>5mm/s时，随着冲压速度的增大，最大冲压速度有所提高，但还是比v=0.1mm/s时的冲压成形性能要差。在DEFORM[3]有限元模拟中，分别对比了摩擦系数为0.08、0.12、0.25、0.40、0.70的五组冲压成形性能，结果如图4所示，镁合金的冲压成形性能随摩擦系数增大而降低。当压边力F=0，4900，9800，19600，29400N（0t，0.5t，1t，2t，3t）的五组压边力对镁合金手机外壳冲压成形性能的影响，结果如表1所示。

2 多个工艺参数组合的影响分析

上述单个参数的最优取值是在其他因素不变的情况下得出的，具有片面性和不完整性，而实际冲压生产是多种因素相互影响、共同作用的结果，需要进行合理的组合方案试验。本文采用最大冲压成形深度作为正交试验参考指标，正交试验选用4因素4水平L16方案。试验结果见表2，正交试验结果分析见表3，因素与指标趋势见图5。

3 结束语

确定单个因素对AZ31B镁合金手机外壳冲压成形深度影响的主次顺序为：凸模圆角半径（A）、压边力（D）、凹模温度（B）、凸模温度（C）。对AZ31B镁合金手机外壳冲压成形深度影响较优的组合是：A4B4C3D1。当Rp=12mm（A4）、Tb=300℃（B4）、Tp=100℃（C3）、F=4900N（D1）时，最大冲压成形深度为H=37.5mm，明显优于此前试验中的最大冲压成形深度H=31mm。

参考文献：

[1]李文娟.AZ31B镁合金板材成形性能研究[D].济南：山东大学，2012：3-20.

[2]高孝書，赵雪妮.AZ31B镁合金笔记本外壳冲压工艺技术研究[J].科技与创新，2018（07）：57-59.

[3]Scientific Forming Technologies Corporation. Overview of DEFORM [EB/OL]. DEFORM-3D Manual.