机车轴承保持架注塑成型工艺及模具CAE技术研究

论文摘要

工程塑料以其独特的性能优势,在铁路运输的应用日趋广泛,以满足其“高速、重载、轻量化”的发展需求。目前,国内机车轴承塑料保持架研究是铁道部“十一五”发展规划需要攻克的一项重要技术,对其进行注塑模具设计及CAE研究,同时可以扩展到其它同类零部件的研究,具有很重要的实用意义。本课题在分析了机车轴承塑料保持架的注塑成型过程各阶段的特点及主要工艺参数对注塑产品质量的影响的基础上,利用现代注射成形数值模拟软件和技术,采用理论设计和CAE设计同步进行的方式,系统研究了机车轴承塑料保持架注塑成形工艺、成形模具设计及成形过程中可能出现的各种缺陷及不足。首先,塑件成形工艺分析:根据塑件的结构特点初步确定其注塑成型工艺及各工艺参数,以此作为有限元模拟时前处理过程中设计控制变量的主要参考依据,然后在有限元分析软件Mouldflow中进行数学建模、网格划分、材料选择、注塑机选择、成形过程预分析等,完成充型过程、浇注系统及冷却系统的有限元分析与模拟;其次,最优成形工艺方案确定:改变各工艺参数以形成多种不同的成型方案,在对输出结果进行合理分析的基础上,如注射时间、压力、气穴、熔接线等,结合模具制造特点,确定出最优的注射成形工艺方案;最后,以模拟分析得到的最优成形工艺方案为基础,对保持架注塑模具的关键零部件进行结构设计,包括分型面、型腔、浇注系统、脱模斜度、模架、导向定位机构、顶出机构及温度调节系统等,进而完成整套注塑模具设计,并阐明了该模具的工作原理。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 注塑成型 CAE技术
• 1.2.1 塑料加工成型方法
• 1.2.2 注射成形工艺过程
• 1.2.3 注塑成型工艺条件
• 1.2.4 注塑模结构
• 1.2.5 注塑 CAE技术应用概况
• 1.2.6 有限元分析的理论依据
• 1.2.7 模具设计与制造数值模拟的一般过程
• 1.3 轴承保持架研究
• 1.4 选题意义和研究内容
• 2 注射成形工艺分析及方案确定
• 2.1 制品分析
• 2.2 模型的建立与导入
• 2.3 有限元网格划分与优化
• 2.3.1 有限元网格划分类型
• 2.3.2 网格划分及优化
• 2.4 材料及注塑机选择
• 2.5 工艺参数预分析
• 2.6 浇注方案设计
• 2.6.1 最佳浇口位置分析
• 2.6.2 浇注系统设计
• 2.7 冷却系统的设计
• 2.8 小结
• 3 有限元模拟结果分析
• 3.1 充填过程分析
• 3.1.1 充填时间与流动矢量分析
• 3.1.2 压力
• 3.1.3 熔体前沿温度
• 3.1.4 冷凝层因子分析
• 3.1.5 注塑口压力曲线
• 3.1.6 螺杆速率曲线分析
• 3.1.7 气穴位置
• 3.1.8 熔接线分析
• 3.2 冷却过程分析
• 3.2.1 冷却液温度变化
• 3.2.2 冷却时间
• 3.3 翘曲分析
• 3.4 本章小结
• 4 模具结构设计
• 4.1 分型面的确定
• 4.2 型腔数目的确定
• 4.3 主流道衬套设计
• 4.4 脱模斜度
• 4.5 模具材料的选择
• 4.6 模架的确定
• 4.6.1 型腔壁厚和底板厚度计算
• 4.6.2 模架的选用
• 4.7 导向与定位机构
• 4.8 顶出系统设计
• 4.8.1 脱模力的计算
• 4.8.2 推件板脱模机构
• 4.9 温度调节系统设计
• 4.10 模具总体结构图
• 4.11 本章小结
• 5 结论
• 参考文献
• 作者简介
• 学位论文数据集