一种车用摄像头壳体冷挤压成形工艺与模具设计

随着科技的进步，在多媒体娱乐功能引入传统汽车时，标志着汽车这一驾驶机器，就已经不再是单一的交通工具。当高度智能化的特斯拉电动车一经问世，便引爆全球，凭借其出色的自动安全驾驶功能，不断刷新我们的眼球，而自动安全驾驶功能的“眼睛”和“耳朵”，则是车身四周的摄像头和雷达探头。随着自动安全驾驶功能不断地丰富，需要全车无死角探测车身周围环境，遍布车身的各类摄像头、雷达探头的数量需求持续增加。面对复杂的用车环境和高昂的传感器价格，其耐用性要求也不断地提高。

摄像头壳体和雷达壳体作为其内部传感器的结构载体和防护件，材质一般有金属和非金属两类，现以塑料件居多，本文将针对我们已完成试模打样的铝制摄像头壳体进行介绍。

采用熵权法确定各评价指标体系的权重。首先根据无量纲化计算公式(1)和(2)，得到天祝牧区2007～2014年草原生态安全评价指标数据标准化处理结果，然后根据计算熵权法的公式(3)，(4)和(5)，计算得到天祝牧区高寒草原生态安全各评价指标的权重(表1)，其中压力指标体系所占权重最大，状态和响应指标体系所占权重较小，说明压力指标体系在牧区草原生态安全评价中发挥着重要作用。

马成贵是十二师昌平矿业公司统计，自参加工作以来，一直从事会计工作。2007年3月，从基层煤矿调入新成立的昌平矿业公司后，公司领导将统计工作委任于他，虽然会计和统计在工作中有很多相似之处，但对于从未从事过统计工作的他来说，是个新课题。由于公司成立不久，各项工作有待规范，工作量大，他经常加班，熟悉、理顺业务。为了不让公司领导失望，他常常自己摸索，遇到不明白的地方，主动向师统计局咨询和学习，有时候还要反复推敲才能将统计报表顺利完成。8年来，他坚持摸索与学习，根据基层单位不同的特点，编制了统计工业台账、能耗台账，使基层统计台账逐步规范。

产品及生产工艺

产品信息

材料使用工业纯铝，牌号1070A，纯铝塑性好，易于冷挤压成形。产品长宽高尺寸为23mm×23mm×17.5mm，轮廓尺寸公差±0.05mm，体积2038mm

，重量5.5g。因冷挤压后的产品尺寸和表面粗糙度满足要求，故锻后无CNC加工，产品图如图1所示。

在对厦门市实施可持续发展策略的过程中，首先应通过资源调查确定厦门市旅游资源的承载力以及资源的自身优势，进而保障可持续发展策略的实施。[1]

设备选型

变形速度分布等高线图见图7，随着变形程度的加大，变形速度也随着加快，呈层状分布，成形终步在壳体头、尾部出现最大变形速度，最大值不小于29mm/s，在闭式挤压模拟中，此位置易出现不收敛情况。

成形工艺与模具设计

在冷挤压成形过程中，如果应变速率太快，易出现开裂的风险，图8为壳体成形过程中破损／破裂预测分布云图，在成形过程的220～330步之间，系数值在1.1～1.5之间，破损／破裂的风险较高，壳体内壁存在破裂风险，在试模时需留意观察。

等效应力分布云图见图6，在刚开始发生塑性变形的过程中，应力集中在壳体内壁，最大值不小于134MPa；随着变形程度的增大，等效应力分布趋于均匀，最大值不小于140MPa，出现在成形终步，主要分布在壳体头尾的端部。

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成形与模具应力模拟分析

模拟参数设定

第六天，他遇上几百口难民。天上下着雨雪，一队胡人追过来了。一个个难民倒下，他趴在泥浆里装死。十几匹战马从他身边飞驰而过，有只马蹄只差一点点，就把他脑袋踏成了烂西瓜。

模拟结果分析

模拟成形终步产品填充情况与产品尺寸(386步)，如图4所示。

等效应变分布云图如图5所示，成形过程中，壳体的等效应变分布较为均匀，最大值不大于3.9；最大等效应变出现在成形终步，位于壳体头部毛刺位置，最大值5.93。

上模芯在向下运动过程中，头部的导向杆穿过坯料中心孔，与下模顶杆接触发生导向；上模芯再继续向下运动，中部方形杆与下模芯接触发生二次导向，故对模具材料和加工精度要求较高，否则极易引起上模芯偏载断裂。在退料后，下模顶杆依靠重力和下模顶杆弹簧的作用恢复到位。

此系列产品冷挤压成形吨位预估不足60t，虽然成形吨位小，但因设备吨位限制，故只能选用500t油压机。

此系列产品结构可使用型材冷挤压一次成形，冷挤压对坯料重量、体积和端面的要求较高，需采用精密锯切下料。型材锯切后的坯料形状、尺寸见图2；模具结构简图如图3所示。

原材料尺寸：长宽高为22.6mm×22.6mm×5.3mm，重量约5.5g；网格划分：网格数量为102863个，最小网格尺寸为0.385mm，网格比例2.5；摩擦系数：剪切摩擦系数0.2；运动与步长：上模运动速度1mm/s，步长值0.035mm。

模具应力分析

因为产品尺寸较小，导致模具结构强度稍弱一些，在模具的结构上还需进一步研究，所以针对设计的模具结构做了应力模拟分析。闭式冷挤压成形，成形终步的吨位最高，模具所承受的压力也最大，因此，选取成形终步时的模具受力情况进行应力分析。

成形终步发生在0.1s时，图9为模具应力分布云图：左上为模具整体的应力分布云图，最大应力1320MPa；右上为上模芯模具应力分布云图，最大应力1070MPa；左下为下模芯模具应力分布云图，最大应力1320MPa；右下为下模顶杆模具应力分布云图，最大应力1110MPa。

由应力分布云图可以看出，仅下模芯的最大应力超出1300MPa，最大应力集中在型腔R角处。因此，需对下模芯模具结构进行加强，此情况在设计之初就已经考虑到，故在下模芯基础之上设计有预应力圈，以此来增强下模芯结构强度。其余模具的最大应力在1100MPa左右，无需做特殊加强，仅需选用优质冷挤压模具材料，做优化处理即可。

试模

油压机参数设定：吨位压力设定80t，油压机滑块下压速度1mm/s，图10为试验用到的500t油压机。

试模过程中，虽然成形吨位较小，但由于成形走料、导向间隙和模具的弹性变形，会导致一定的偏载，使导向间隙不均匀，间隙大的地方有毛刺产生；同时产品外壁没有设计拔模角度；在脱模顶出时，产品会产生变形，尺寸超差。试模后，观察壳体内腔表面状况相对良好，无明显破损和拉毛痕迹。后续外壁会增加0.5°的拔模斜度和整形模进行改善。图11为此产品侧面裁切后的成品与U盘的比较图，图12为此系列产品与圆珠笔的比较图。

结束语