ZL50裝載機(jī)總體及工作裝置設(shè)計(jì)
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小結(jié)
時(shí)光飛逝，轉(zhuǎn)眼間我們就要大學(xué)畢業(yè)了。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)給了我很大的感想！通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)真的讓我學(xué)到了很多東西。在以前的學(xué)習(xí)中，我以為自己學(xué)到了很多專業(yè)方面知識(shí)，曾經(jīng)一度的還認(rèn)為自己不錯(cuò)，但是通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我發(fā)現(xiàn)我以前學(xué)的還不不牢固！還不夠扎實(shí)！在工廠實(shí)習(xí)的這段時(shí)間以后，我發(fā)現(xiàn)自己了的缺陷和不足，而且還非常的缺乏經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)樵趯W(xué)校的時(shí)候我們接觸的都是些純理論的專業(yè)知識(shí)，并沒有與實(shí)踐聯(lián)系起來，所以我們對(duì)模具的認(rèn)識(shí)只局限在表面上的感性的認(rèn)識(shí)，而沒有上升到理性認(rèn)識(shí)的高度，換句話說就是還沒有真正的認(rèn)識(shí)模具這一名詞的真正含義。但是只有實(shí)踐還是不夠的，經(jīng)驗(yàn)才是最寶貴的。而對(duì)與我們這些剛剛走出大學(xué)校園的畢業(yè)生來說最缺乏的就是經(jīng)驗(yàn)了。
令我印象最深刻的是在設(shè)計(jì)過程中會(huì)遇到各中各樣的棘手問題，這些問題給我的進(jìn)度造成了一些影響，但我并沒有輕言放棄，而是查閱了大量資料反復(fù)演算，并最終解決。繪圖過程中也會(huì)遇到麻煩，比如如何剖視才能最清晰的表達(dá)自己的設(shè)計(jì)思路，如何去解決面臨的以前自己沒有涉及的領(lǐng)域！甚至有些參考書上的很多東西部是標(biāo)準(zhǔn)的。幸虧有我們的指導(dǎo)老師的教導(dǎo)，使我改正了在書上看到的不正確的知識(shí)。老師的知識(shí)真的很淵博！經(jīng)驗(yàn)也特別豐富。我的作業(yè)，老師只要看一眼就能很快發(fā)現(xiàn)我存在的問題。并對(duì)我進(jìn)行了耐心的指導(dǎo)！
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我做的課件是柯老師給的，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，提高了我的獨(dú)立思考分析以及解決問題的能力，在設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中，能夠進(jìn)一步將所學(xué)的設(shè)計(jì)軟件熟練運(yùn)用，對(duì)以往學(xué)過的理論基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)和運(yùn)用，溫故而知新，對(duì)專業(yè)知識(shí)做到更進(jìn)一步的掌握，并通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)專業(yè)知識(shí)有一個(gè)拓展，了解模具專業(yè)前沿技術(shù)，以理論結(jié)合實(shí)際進(jìn)一步提高自己的動(dòng)手能力，為將來進(jìn)入工作崗位打好基礎(chǔ)。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的設(shè)計(jì)面較廣，有一定難度。其特點(diǎn)在于，產(chǎn)品為電位器接線片制件，因?yàn)楣ぜ^小，使得毛坯確定和模具設(shè)計(jì)難度加大。設(shè)計(jì)是按學(xué)習(xí)、消化、吸收、創(chuàng)新的思路進(jìn)行的。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我得到了一個(gè)工程技術(shù)人員所必需的初步綜合訓(xùn)練，鞏固、擴(kuò)大和深化所學(xué)專業(yè)的基本能力。但由于以前對(duì)多工位級(jí)進(jìn)模的知識(shí)接觸很少，更無涉及到其設(shè)計(jì)，所以在設(shè)計(jì)過程中不可能做的完全理想，此次設(shè)計(jì)的拉深彈頂結(jié)構(gòu)并非最佳結(jié)構(gòu)，推桿得不到有效的導(dǎo)向。當(dāng)然，在設(shè)計(jì)中肯定還有其他誤漏和不足之處，殷切希望各位老師及領(lǐng)導(dǎo)予以批評(píng)和指正。
近四年的大學(xué)生活即將結(jié)束,想到即將離開學(xué)校，不禁感慨萬千。回首四年來所經(jīng)過的學(xué)習(xí)歷程，是各位尊敬的前輩、老師、同學(xué)和朋友們的親切關(guān)懷、精心呵護(hù)和悉心照料下度過的。在此，我要對(duì)所有關(guān)心、愛護(hù)和幫助過我的人的表示感激。
在柯旭貴老師的精心指導(dǎo)下完成的?？吕蠋煾鞣矫娑紘?yán)格要求我們，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中柯老師給予了非常具體和十分有效的關(guān)懷、指導(dǎo)和幫助?？吕蠋煂?duì)我們的要求，但是對(duì)我們的關(guān)懷也是無微不至，對(duì)我們出現(xiàn)的問題，遇到的困難，老師都耐心的講解我們聽！有時(shí)候，一個(gè)問題我問了三四遍，老師并沒有嫌煩，仍不厭其煩的講給我聽！當(dāng)我們遇到障她都會(huì)為我們作想！所以通過這次機(jī)會(huì)我要好好的感謝我們的柯老師。
老師您辛苦了！
在這里，我也要向四年來一直關(guān)心和支持我學(xué)習(xí)的領(lǐng)導(dǎo)，同學(xué)和朋友們表示衷心的感謝。再一次向曾經(jīng)培養(yǎng)、教育、關(guān)心和幫助過我的前輩、老師和朋友們致以深深的謝意。
南京工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
課 題 名 稱：電位器接線片沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)
學(xué) 生 姓 名： 劉尚軍
指 導(dǎo) 教 師： 柯旭貴
所 在 系 部： 材料工程學(xué)院
專 業(yè) 名 稱：材料成型及控制工程（模具方向）
南京工程學(xué)院
2007年 4 月 10 日
說 明
1．根據(jù)教育部對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生必須撰寫《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告》，由指導(dǎo)教師簽署意見、教研室審查，系教學(xué)主任批準(zhǔn)后實(shí)施。
2．開題報(bào)告是畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。學(xué)生應(yīng)當(dāng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，開題報(bào)告不合格者不得參加答辯。
3．畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告各項(xiàng)內(nèi)容要實(shí)事求是，逐條認(rèn)真填寫。其中的文字表達(dá)要明確、嚴(yán)謹(jǐn)，語言通順，外來語要同時(shí)用原文和中文表達(dá)。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。
4．本報(bào)告中，由學(xué)生本人撰寫的對(duì)課題和研究工作的分析及描述，應(yīng)不少于2000字，沒有經(jīng)過整理歸納，缺乏個(gè)人見解僅僅從網(wǎng)上下載材料拼湊而成的開題報(bào)告按不合格論。
5．開題報(bào)告檢查原則上在第4周完成，各系完成畢業(yè)設(shè)計(jì)開題檢查后，應(yīng)寫一份開題情況總結(jié)報(bào)告。
學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
學(xué)生姓名
劉尚軍
學(xué) 號(hào)
205030826
專 業(yè)
材料成型及控制工程（模具設(shè)計(jì)）
指導(dǎo)教師姓名
柯旭貴
職 稱
副教授
所在系部
材料工程學(xué)院
課題來源
工程實(shí)際
課題性質(zhì)
模具設(shè)計(jì)
課題名稱
電位器接線片沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和意義?
1. 內(nèi)容：
1）繪制產(chǎn)品零件圖 ；
2）查閱資料并就自己承當(dāng)?shù)恼n題方向?qū)懗鲩_題報(bào)告 ；
3）完成產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)及模具設(shè)計(jì)并繪制模具及模具零件的工程圖；
4）按規(guī)定格式和要求用Word打印畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）一份；
5）用PowerPoint或其它軟件制作答辯提綱一份；
6）翻譯一篇相關(guān)的外文資料。
2.意義：
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)的專業(yè)的一次總結(jié)，也是對(duì)我所學(xué)的知識(shí)的一次綜合性的訓(xùn)練。它以點(diǎn)帶線，以線帶面地將整個(gè)大學(xué)四年的知識(shí)體系貫穿始終。使我對(duì)所學(xué)知識(shí)及其各自相關(guān)性有了更深刻的理解。
本課題的研究將涉及一些二維和三維的軟件的應(yīng)用，如AUTO CAD，PRO/E等，以及PowerPoint軟件的應(yīng)用。這將會(huì)使我運(yùn)用這些軟件的能力得到提升。同時(shí)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)還涉及到級(jí)進(jìn)模的相關(guān)知識(shí)。這對(duì)我來說是一個(gè)新領(lǐng)域，以為課本涉及關(guān)于級(jí)進(jìn)模的知識(shí)比較少，而且現(xiàn)在很多公司都用級(jí)進(jìn)模，所以通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我自學(xué)能力的培養(yǎng)是一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。因此通過本次學(xué)習(xí)將對(duì)我進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識(shí)及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)來解決實(shí)際問題有著深遠(yuǎn)的意義。
另外，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，將使我掌握寫論文的一般步驟及方法。同時(shí)也提高了我如何快速而有效的查閱相關(guān)信息的方法，不僅鍛煉了我在遇到困難時(shí)冷靜分析。獨(dú)立思考及解決問題的能力，而且培養(yǎng)了我和同學(xué)相互討論，相互學(xué)習(xí)的習(xí)慣。
本課題研究的是電位器接線片的沖壓成型，沖壓模具在人們的日常生活用品的生產(chǎn)中起著越來越重要的作用。
文獻(xiàn)綜述
隨著我國電子工業(yè)的飛速發(fā)展,電子基礎(chǔ)元件中的各種沖壓零件對(duì)我國相對(duì)落后的模具工業(yè)提出了越來越高的要求。尤其是那些形狀復(fù)雜、外形尺寸很小、原材料極薄的沖壓件,對(duì)模具精度的要求很高,是模具工業(yè)中的難題。目前我國生產(chǎn)這類產(chǎn)品的廠家,大部分依靠引進(jìn)模具來維持生產(chǎn),生產(chǎn)成本較高。如何對(duì)引進(jìn)技術(shù)盡快地消化吸收,使之國產(chǎn)化,緩和復(fù)雜模具嚴(yán)重依靠進(jìn)口的被動(dòng)局面,已經(jīng)引起業(yè)內(nèi)人士的普遍關(guān)注。《2》沖壓模具在人們的日常生活用品的生產(chǎn)中起著越來越重要的作用。因此國家在沖壓模具方面越來越多的用到多工位級(jí)進(jìn)模！
本課題主要是運(yùn)用多工位級(jí)進(jìn)模具來完的，多工位級(jí)進(jìn)模是指在一副模具內(nèi)，將加工零件所需工序按一定順序分為若干工位，在每個(gè)工位上設(shè)置一定的沖壓工序，以此完成沖壓件加工的一種精密，高效，長壽命模具，它是在連續(xù)模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，加工精度高的先進(jìn)模具之一?！?》多工位級(jí)進(jìn)模不僅能有效提高沖壓件質(zhì)量與生產(chǎn)效率，降低成本，而且能確保生產(chǎn)安全《5》
電位器接線片中的彎曲和修邊是比較難的?！?》
1 落料展開毛坯的毛刺方向應(yīng)盡量設(shè)法安排在彎形后處于彎角內(nèi)邊。這一點(diǎn)對(duì)于彎曲彎角圓角半徑較小的沖件尤為重要。對(duì)于塑性較好的銅，鋁及低碳鋼等材料，彎角半徑小于0.5t時(shí)則可不必考慮毛刺方向?！?》
2 對(duì)于筒形拉深件來說，往往會(huì)涉及到修邊，而修邊多采用橫向切邊的方式?！?》而如果要用模具來完成這種形式的加工話，在模具中就應(yīng)將沖床的垂直運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為模具刀口的水平運(yùn)動(dòng)，然后對(duì)工件進(jìn)行剪切修邊?！?》在這種模具中，其主要的部分就是進(jìn)行運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的凸輪機(jī)械。
在設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)：下模頂內(nèi)凸輪的力要大，為防止在剪切過程中及內(nèi)凸輪傾斜，使模具的運(yùn)動(dòng)部分卡死；頂下打板的力不宜過大；而頂內(nèi)打板的力應(yīng)大些，以方便上模的脫料；下刀口板與下定位板之間應(yīng)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)乃椒较蛏系幕瑒?dòng)；內(nèi)外凸輪相對(duì)間的運(yùn)動(dòng)；下打板與下模板的間隙大小?！?0》精密的多工位級(jí)進(jìn)模一般有十幾個(gè)工位。各工位步距之間的誤差不超過0. 002mm ,主要工作零件可以全互換,上下模刃口之間的間隙必須均勻,在行程次數(shù)300～400 次/ 分的高速?zèng)_床上工作,不會(huì)啃模?！?》電位器元件的沖壓件常用這類模具生產(chǎn),模具使用壽命可達(dá)3000 萬次以上。這類模具在國外制造,全靠先進(jìn)的精密加工設(shè)備來保證模具的高精度。近年來我國雖然擁有一些精密加工機(jī)床,但由于設(shè)備分散,不能配套使用。《7》同時(shí),目前尚未完全掌握這類設(shè)備的加工技術(shù),種種原因致使具有進(jìn)口精密機(jī)床的條件,也生產(chǎn)不出如此高精度的模具。鑒于這種現(xiàn)狀,以中點(diǎn)軟定位簧為例,介紹了一種既能利用國內(nèi)現(xiàn)有加工技術(shù)制造,又能保證模具的使用精度的設(shè)計(jì)方法和思路,該模具已在生產(chǎn)中投入使用,性能良好,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定?！?》
參考文獻(xiàn)
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[3] 張正修 《彎曲件連續(xù)模的排樣圖設(shè)計(jì)》 機(jī)械部研究院
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[9]李文宏主編. Pro/Engineer Wildfire2.0鈑金設(shè)計(jì).北京：中國鐵道出版社，2004.4
[10]中國模具設(shè)計(jì)大典.南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社.2003.1
研究內(nèi)容
一、研究方法與思路
本畢業(yè)設(shè)計(jì)在老師的指導(dǎo)下，由以前所學(xué)模具知識(shí)結(jié)合模具設(shè)計(jì)手冊(cè)等參考資料由本人完成。主要根據(jù)《模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》中介紹的沖壓模具設(shè)計(jì)的一般方法、步驟，模具設(shè)計(jì)中常用的公式與數(shù)據(jù)，模具結(jié)構(gòu)及零部件，典型模具工程實(shí)例，《模具制造工藝》中講解的沖壓模工藝技巧制造技術(shù)，《塑性成 形工藝及模具設(shè)計(jì)》中介紹的沖壓工藝過程，工藝條件，及模具設(shè)計(jì)的要點(diǎn)等知識(shí)設(shè)計(jì)。另外查閱了大量的圖書及網(wǎng)上資料。設(shè)計(jì)過程中利用了網(wǎng)上介紹的國外先進(jìn)技術(shù)，和各論壇講解的模具常用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技巧。其間我加強(qiáng)練習(xí)了CAD，PRO/E軟件。通過以上的設(shè)計(jì)過程總結(jié)，結(jié)合大量的資料查閱，完成了畢業(yè)論文的寫作。
二、 工藝分析
該電位器的材料為鋁1060，其韌性較好。
毛坯尺寸的確定
由r1/t=0.2/0.3=0.667 r2/t=0.5/0.3=1.667
得x01=0.4 x02=0.43 (表3-1)
則毛坯總長L總=37.0898
毛坯總寬B總 =21.025
步距s=22.5
L料寬b=23.4
搭邊a=1.5=b
切口尺寸：A1=1.5 C1=2.8
三、 排樣圖
研究計(jì)劃
第1-2周 1、熟悉課題，查閱并收集有關(guān)資料，繪制產(chǎn)品零件圖，完成產(chǎn)
品圖的三維造型；
2、完成工藝性分析，提出設(shè)計(jì)方案；
3、完成2000字的外文翻譯
第3-5周 1、完成工藝計(jì)算，排樣設(shè)計(jì)，繪制排樣圖（二維和三維）
2、完成模具零件結(jié)構(gòu)形式確定及設(shè)計(jì)，選擇設(shè)備；
3、寫出開題報(bào)告。
第6周 1、繪制模具結(jié)構(gòu)草圖
2、完善開題報(bào)告
第7-10周 繪制模具結(jié)構(gòu)及各設(shè)計(jì)件零件圖
第11周 圖形修改并進(jìn)行硬拷貝
第12周 編寫說明書
第13周 制作答辯提綱，刻錄光盤，準(zhǔn)備答辯
第14周 答辯
特色與創(chuàng)新
本課題主要運(yùn)用多工位級(jí)進(jìn)模具，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，AUTO CAD 和Pro/E的運(yùn)用，鍛煉了我的繪圖能力，還讓我熟練了Word等應(yīng)用軟件的應(yīng)用！這些都是對(duì)我的訓(xùn)練。多工位級(jí)進(jìn)模以前沒有學(xué)過，而且書上介紹的也比較少，所以做多工位級(jí)進(jìn)模對(duì)我來說是一項(xiàng)創(chuàng)新！
指導(dǎo)教師
意 見
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
教研室意見
主任簽名：
年 月 日
系部意見
教學(xué)主任簽名：
年 月 日
鎂薄板合金成形的可鍛性和可成形性的加工技術(shù)
摘要
金屬成型和金屬成形機(jī)床的新發(fā)展，顯示了鎂薄片具有優(yōu)秀的模鑄性能，如果工藝是在高溫下傳導(dǎo)。對(duì)鎂薄片成型的相應(yīng)的機(jī)械性能的估價(jià)，已經(jīng)在各種各樣的溫度和應(yīng)變率的條件下進(jìn)行的單軸向拉力的測試。鎂合金az31b、az61b的拉深測試和m1在200-250溫度范圍之間都有很好可成形性，除溫度之外，已經(jīng)研究出的極限拉延比也影響模鑄的速度。產(chǎn)生的結(jié)果得出有可能由鎂薄片合金混合物代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋁和鋼薄片的結(jié)論。
⒈ 引言
為了減少燃料消耗、一般已經(jīng)有的成就是減少汽車構(gòu)造的重量的，增加重量輕的物資的使用，在這個(gè)條件下、鎂合金具有對(duì)工商企業(yè)集團(tuán)有特殊的使用價(jià)值，因?yàn)樗麄兊拿芏鹊?，只?.74 g／cm3。
不久的將來鎂合金將成為汽車零件模鑄的主要地材料。 模具鑄件技術(shù)允許放棄制造過程中復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)。
然而，這個(gè)部分的機(jī)械性能經(jīng)常不能滿足機(jī)械性能的必要條件，（例如耐久強(qiáng)度和延性）。一種有希望能替換的材料，毫無疑問是將模鑄 工藝帶進(jìn)簡便化，那部分對(duì)機(jī)械性能和細(xì)粒的微觀結(jié)構(gòu)有利的沒有氣孔的制造技術(shù)。然而、一種廣泛被應(yīng)用的模鑄技術(shù)在鎂合金的成型的工藝中受到了限制，模鑄技術(shù)和適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)的不完善而不得不應(yīng)用（2,3）。鎂薄板金屬部件的應(yīng)用對(duì)汽車車身的構(gòu)造提供一個(gè)很大的潛力。通常、汽車的車身完全由板料沖壓和表現(xiàn)大約25%飛行器質(zhì)量組成。所以，鎂薄片替代傳統(tǒng)的材料應(yīng)用，將導(dǎo)致重量減輕的實(shí)質(zhì)。
⒉鎂薄片的塑料性質(zhì)
鎂合金在室溫下顯示出可成形性的極限，這個(gè)六方晶體和孿晶體的傾向是唯一的允許有限的形變。那不同地定向微晶在獨(dú)立基礎(chǔ)滑動(dòng)平面顯示出畸形，導(dǎo)致一個(gè)相互的滑動(dòng)障礙（４、５）。通過應(yīng)用的溫度完善可以對(duì)模鑄品質(zhì)進(jìn)行可觀的改善！ 在200 -225溫度范圍里的可成型性的提高具有很好的可觀性（依靠合金成分） 見文獻(xiàn)《６》的研究。在棱形滑動(dòng)面的六方形結(jié)構(gòu)的熱活化性中發(fā)現(xiàn)了這個(gè)效果，見文獻(xiàn)《７》。
2.1成型溫度對(duì)流動(dòng)應(yīng)力的影響
一種對(duì)鎂薄片畸形性質(zhì)要求的測定的詳細(xì)研究的金屬的特征值同樣各向異性或流動(dòng)曲線見《８、９》。 因?yàn)樵谶@個(gè)領(lǐng)域里的系統(tǒng)研究表明對(duì)各種各樣的鎂合金的溫度和應(yīng)變率的可塑性的大量的調(diào)查涉及金屬成型和金屬成形機(jī)床的原理的影響不是可利用的（ifum）。圖1； 顯示鎂 金屬az31b在不同溫度的流動(dòng)曲線 、 顯然那應(yīng)力和可能的拉緊力，大量地依靠在那成型溫度上。在2008c以上溫度范圍內(nèi)流動(dòng)應(yīng)力的減少隨溫度的變化而的變化。
3 鎂合金的拉深
為了要研究鎂薄片在不同的成型溫度的可模鍛性，在IFUM與圓筒形工具系統(tǒng)中進(jìn)行拉深測試，圖3顯示在50c的溫度的拉深測試的結(jié)果。然而那az31b在低點(diǎn)b01：45可能的拉深比率（拉深：30mm）合金az61b和m1顯示早的破裂，使用b01：6的拉深比率，AZ31 B 顯示與 AZ61 B 和 M 1 類似的 破裂，這些測試確定鎂合金的可模鍛的低點(diǎn)溫度。
然而，調(diào)查結(jié)果顯示鎂合金在高溫的情況下有非常好的模鍛性。發(fā)現(xiàn)在2008c溫度下az31b的成型溫度具有最大bo的拉深比率，az61b和m1顯示鋁合金b0的最大價(jià)值提高到2：20：2.25.，AlMg4.5 Mn0.4 的比較顯示鋁合金在室溫下非常容易模鍛,鎂合金的增加的拉深比率在低點(diǎn)溫度與提高溫度的比較，結(jié)果表明從可拉長的測試顯示那應(yīng)力比率在鎂合金的機(jī)械道具的重要的影響力 。
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Sheet metal forming of magnesium wrought magnesium wrought alloys— formabilityand process technology
Abstract
New developments at the for Metal Forming and Metal Forming Machine Tools show that magnesium sheets possess excellent forming behavior, if the process is conducted at elevated temperatures. For the evaluation of mechanical properties relevant for forming of magnesium sheets, uni axial tensile tests have been carried out at various temperatures and strain rates.
Deep drawing tests with magnesium alloys AZ31B, AZ61B, and M1 show very good formability in a temperature range between 200 and
2508C. Besides temperature, the influence of forming speed on limit drawing ratio has been investigated. The obtained results lead to the conclusion that it is possible to substitute conventional aluminum and steel sheets by using magnesium sheet metal wrought alloys.
1. Introduction
In order to reduce fuel consumption, general efforts have been made to decrease the weight of automobile constructions by an increased use of lightweight materials. In this framework, magnesium alloys are of special interest because of their low density of 1.74 g/cm3.
Presently, magnesium alloys for the use as automobile parts are mainly processed by die casting. The die casting technology allows the manufacturing of parts with complex geometry. However, the mechanical properties of these parts often do not meet the requirements concerning the mechanical properties (e.g. endurance strength and ductility). A promising alternative has to be seen in components that are manufactured by forming processes. The parts manufactured by this technology are characterized by advantageous mechanical properties and fine-grained microstructure without pores [1]. However, a widespread use of forming technologies for the processing of magnesium alloys is restricted because of insufficient knowledge about the forming technologies and suitable process parameters that have to be applied [2,3].
Automotive body constructions offer a great potential for the application of magnesium sheet metal components.
In general, the automotive body completely consists of sheet metal parts and represents a share of about 25% of the entire vehicle mass. Therefore, the substitution of conventional sheet materials by magnesium sheets would lead to essential weight savings in this application.
2. Plastic material properties of magnesium sheets
Magnesium alloys show a limited formability at room temperature. This results from the fact that the hexagonal crystal structure and the low tendency to twinning only allow limited deformations. The differently orientated crystallites only show a deformation on the individual base slip plane, which leads to a mutual slip hindrance [4, 5]. A considerable improvement of the forming qualities can be achieved by applying temperature. The considerable increase in formability that occurs in the temperature range from 200 to2258C (depending on alloying composition) was investigated by Siebel [6]. The reason for this effect was found in the thermal activation of pyramid sliding planes in the hexagonal structure [7].
2.1. Influence of forming temperature on flow stress
A detailed evaluation of the deformation properties of magnesium sheets requires the determination of the material’s characteristic values like anisotropy or flow curves [8, 9].
Because systematic investigations in this area are not available, extensive investigations concerning the influence of temperature and strain rate on plastic properties of various magnesium alloys were performed at Institute for Metal Forming and Metal Forming Machine Tools (IFUM). Fig. 1 displays flow curves of magnesium sheet material AZ31B at different temperatures, determined in the uniaxial tensile test according to EN 10002, part 5.
It is obvious that the stresses and possible strains largely depend on the forming temperature. The decrease of flow stresses in the temperature range above 2008C attributes to temperature-dependent relaxation.
3. Deep drawing of magnesium alloys
In order to investigate the formability of magnesium sheets, deep drawing tests at different forming temperatures were carried out at IFUM with a cylindrical tool system.Fig. 3 shows the results of deep drawing tests at a temperature of 50C. Whereas the deep drawing of the alloy AZ31B using a low drawing ratio of b0