Al6063听诊器听头成形工艺优化及模具分析

发布时间：2017-05-23 07:16

  本文关键词：Al6063听诊器听头成形工艺优化及模具分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：听头作为听诊器的拾音件,是听诊器的核心。为了满足拾音的需要,听头要求内部组织致密,无气孔等缺陷。同时听诊器家庭化的趋势也给听头提出了轻量化、高性能、低价格的发展要求,要满足这些指标,对听头的成形工艺提出了很高的要求。目前,铝合金冷锻成形与机加工技术相结合是听诊器听头的主要加工方法。如何避免听头成形过程中切削量大、机加工工序复杂、材料利用率低等问题是研究的重点。对于听头的成形工艺而言,其成形工艺设计是否合理,直接影响到听头生产效率、材料利用率、生产成本。本文通过对鹿得医疗器械(南通)有限公司听诊器听头现有成形工艺的分析,发现了听头成形过程中存在机加工工序多,生产效率不高,机加工的切屑量大,材料的利用率不高等不利于听头成本控制的问题。针对存在的问题进行了工艺的优化设计,即将机加工中切削量最大的背部11°斜面的加工,改为由冷锻成形直接加工出来。利用三维制图软件UG分别对现有工艺和优化工艺下的听头冷锻件进行建模,通过测算,现有工艺听头材料利用率为54%,优化工艺下听头材料利用率为64%,材料的利用率提高了10%。为了验证采用优化工艺的模膛生产听头的可行性以及由模膛改变对成形压力的影响,对现有工艺下的听头冷锻成形以及优化后的听头冷锻成形进行模膛建模,然后进行数值模拟,利用DEFORM有限元软件对其冷锻成形过程进行模拟研究。根据结果参数,全面分析了成形过程中的载荷、应力、应变、最大主应力、加工过程中金属的流动以及充填效果等因素,通过数值模拟结果的的分析对比,来验证了优化工艺的可行性。最后,通过生产实验来验证数值模拟优化的方案,将数值模拟的结果和实验的结果进行对比,扬长避短,使听头成形工艺以及模具结构更加合理。本文通过听头现有生产工艺和成形技术的研究分析,运用CAE模拟分析和CAD制造技术来对现有生产工艺进行优化,达到缩短听头成形工序、降低听头生产成本等目的,为听头的加工工艺改进以及成形生产提供了一定的技术支持。
【关键词】：听诊器 听头 冷锻成形 Al6063 数值模拟
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG316;TH77
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 绪论13-24
• 1.1 课题背景及意义13-14
• 1.1.1 课题研究的背景13
• 1.1.2 课题研究的意义13-14
• 1.2 听诊器的发展和研究14-15
• 1.3 听头加工的研究现状15-16
• 1.4 金属塑性成形模拟研究16-21
• 1.4.1 塑性成形过程模拟的研究发展16-20
• 1.4.2 有限元理论在冷锻成形中的应用20-21
• 1.4.3 DEFORM软件介绍及应用21
• 1.5 课题研究的来源21-22
• 1.6 课题研究的内容及目的22-23
• 1.7 课题研究的可行性23-24
• 第二章 金属冷锻成形理论24-29
• 2.1 引言24
• 2.2 金属冷锻成形的物理基础24-25
• 2.2.1 金属的晶体结构及塑性变形24-25
• 2.2.2 金属塑性及其衡量指标25
• 2.3 金属冷锻成形的力学基础25-28
• 2.3.1 应力状态对金属塑性的影响25-26
• 2.3.2 应变状态对金属塑性的影响26
• 2.3.3 应力应变之间的关系26-27
• 2.3.4 塑性变形的屈服准则27
• 2.3.5 体积不变条件27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 Al6063听头成形工艺及存在的问题29-39
• 3.1 引言29
• 3.2 听头冷锻件材料特性29-30
• 3.3 听头冷锻成形工艺分析30-33
• 3.3.1 听头的分类30
• 3.3.2 Al6063听头的形状30-31
• 3.3.3 Al6063听头的成形工艺31-32
• 3.3.4 Al6063听头成形工艺存在的问题32
• 3.3.5 Al6063听头成形工艺的优化32-33
• 3.4 听头冷锻件图尺寸的确定33-36
• 3.5 冷锻力的计算36-37
• 3.6 坯料尺寸的确定37
• 3.7 本章小结37-39
• 第四章 Al6063听头成形的数值模拟39-64
• 4.1 引言39
• 4.2 听头模具结构改进39-41
• 4.2.1 Al6063听头现有工艺的模具39-40
• 4.2.2 Al6063听头优化工艺的模具40-41
• 4.3 Al6063听头现有工艺成形数值模拟及分析41-51
• 4.3.1 数值模拟流程41-42
• 4.3.2 模型导入42-43
• 4.3.3 模拟参数设置43-45
• 4.3.4 数值模拟结果及分析45-51
• 4.4 Al6063听头优化工艺成形数值模拟及分析51-60
• 4.4.1 模型导入51-52
• 4.4.2 模拟参数设置52-54
• 4.4.3 数值模拟结果及分析54-60
• 4.5 现有工艺与优化工艺成形模拟结果对比60-63
• 4.5.1 行程载荷的对比60-61
• 4.5.2 最大主应力的对比61-62
• 4.5.3 金属流动的对比62-63
• 4.6 本章小结63-64
• 第五章 试验验证64-71
• 5.1 引言64
• 5.2 试验设备与坯料的选择64-67
• 5.2.1 生产实验设备64-66
• 5.2.2 生产用坯料66-67
• 5.3 模拟与生产试验结果对比分析67-69
• 5.4 金属流线实验69-70
• 5.5 本章小结70-71
• 第六章 总结与展望71-73
• 6.1 总结71
• 6.2 展望71-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果77-78
• 致谢78-79

【参考文献】

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