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本学位论文以黄铜钢琴压弦条为研究对象,研究其成形与制造工艺。钢琴压弦条属于钢琴内部的精密部件,尺寸较小,具有特殊功能结构,由于其加工质量影响到整台钢琴的效果好坏,故对其成形工艺和精度要求都比较高。目前,琴厂的钢琴压弦条主要依赖进口,本论文的目的主要是探讨其在国内自行生产的可行性,也就是需要研究钢琴压弦条的制作工艺和成形机理,以寻找出最佳的加工方法,为具体设计成形设备提供有效的指导。
首先,本文深入分析了黄铜材料的加工性能和钢琴压弦条挤压的成形原理和技术难点。然后设计出合理的挤压模型和成形预制坯,并且制定出钢琴压弦条冷挤压的成形工艺路线,先制作出黄铜棒形坯料,然后一次性挤压成形。在此基础上,本文运用有限元软件Deform-3D对钢琴压弦条冷挤压成形全过程进行了数值模拟。分析了黄铜材料的变形情况以及挤压速度、摩擦系数等工艺参数所引起的挤压金属流动情况的变化,同时还对在不同的挤压速度和摩擦系数下挤压成形后变形区金属的应力、应变、应变率、damage和温度的分布和变化规律进行了深入的分析。经过对所做参数的分析讨论,找出了相关工艺参数对成形过程的影响规律,结果表明挤压速度和摩擦系数对钢琴压弦条的实际成形有很大的影响,并从中选出了最佳的挤压加工速度。最后,本文还对挤压数值模拟过程中模具的工作载荷进行了详细分析,为钢琴压弦条冷挤压工模具的选材和设计提供具体的指导。
在有限元数值模拟的理论基础上,针对钢琴压弦条挤压成形的工艺特点和所需设备的性能要求,研制出了一套冷挤压模具,并于万能试验机上进行实验验证,实验结果表明,用冷挤压一次性加工钢琴压弦条的成形方法可行。
本文通过数值模拟探索出钢琴压弦条挤压成形的机理,达到了理论指导实践、预防产品缺陷的目的,所设计的冷挤压模具满足成形工艺要求,为生产设备的研制提供了有效的指导。