鎂合金手機外殼與塑料件相比,具有密度低、電磁屏蔽性好、剛度好、強度高、耐衝擊性高、生產效率高等一係列優點,具有很大的市場優勢和廣闊前景。要擴大鎂合金衝壓製品的應用領域,研究鎂合金衝壓工藝和模具的設計製作是前提和基礎。當前,以3C產品為鎂合金衝壓製品的突破領域,市場前景廣闊。
為研究鎂合金手機外殼衝壓件的工藝生產過程,編者以某品牌手機外殼形狀與尺寸為借鑒,自行設計了的手機外殼設計圖及其實物圖。從圖中可以看出,完成該手機殼的衝壓生產需要四道工序,即:落料—拉深—修邊—衝孔。實際試驗生產中隻製作了落料模具、拉深模具和衝孔模具三套模具,修邊工序采用手工進行。
MAZ31鎂合金板材的拉深生產是衝壓生產鎂合金手機外殼的關鍵工序,技術難度很高,主要工藝參數有拉深力、拉深速率、坯料溫度、模具預熱溫度、潤滑方式、模具圓角、模具間隙、壓力邊等,這些因素對坯料的拉深成形均有不同程度的影響。
1)拉深速率拉深時應采用慢速拉深工藝,同時還可以采取修整拉深間隙和凹模圓角的大小等措施來改善材料的受力狀態,使之能在較高的變形速率下拉深出合格的產品。對於0.6mm厚的MAZ31薄板料,滑塊每分鍾行程數為65次時是比較合適的。
2)坯料溫度雖然溫度對變形鎂合金的塑性影響很大,溫度越高,塑性越好,變形抗力越低,越易於拉深成型,但不宜過高。當鎂合金溫度高於400℃時,由於晶粒長大反而使其塑性降低,不利於板材的拉深成型,同時還容易產生氧化腐蝕。因而,坯料的溫度範圍應選定在室溫至400℃這個區間。拉深生產試驗時經反複比較得知,坯料溫度在340~390℃時為最佳。
3)模具預熱溫度由於鎂合金具有良好的導熱性,與冷模具接觸時,坯料溫度會迅速降低,加上鎂合金的變形溫度範圍比較狹窄,因而極易產生拉深缺陷,不利於拉深成形的進行,所以必須對模具進行預熱。我們在設計拉深模具時,采用電熱管環繞模具進行加熱,並配以溫度控製係統以保證拉深模具的溫度恒定。拉深生產實驗時,當凸模溫度在120~150℃、凹模溫度在350~380℃時,拉伸成形的效果很好。
4)潤滑劑鎂合金的劃傷程度隨溫度的增加而增加,在鎂合金的熱成形中,潤滑劑的選用比在冷成形中更為重要。拉深生產實驗時采用二硫化鉬試劑作潤滑劑,有效地減少了坯料與壓邊圈及拉伸凹模之間的摩擦,增強了金屬的流動性,防止粘模,並保證良好的零件外觀質量。
顯示了拉深生產過程中采用的拉深模具實物和拉深件的實物。
衝孔時坯料的變形過程和落料時一樣,也是先後發生了彈性、塑性和斷裂三個主要過程。在手機外殼衝孔時也采用單邊0.015mm的衝裁間隙,使衝裁件沒有環狀毛刺而便於清理。使用的衝孔模具和衝孔後的實物,試驗證明,在合理設計衝壓模具,並采用優化的工藝參數基礎上,用MAZ31鎂合金板材可以成功地通過衝壓成形生產手機外殼。其工藝要點如下:
1)衝壓手機外殼的主要工藝技術要求:落料和衝孔工序在室溫進行,拉深工序在衝頭凹模均勻加熱的狀態進行;凸模溫度在120~150℃、凹模溫度在250~300℃時,坯料溫度為260~300℃,工藝最佳。
2)拉深時應采用慢速拉深工藝(