轮胎胶囊注射模压成型法模具的仿真设计与研究

论文摘要

胶囊模具是硫化胶囊生产的主要设备,其型腔质量直接影响着胶囊的外观质量、使用性能和使用寿命。本课题首先对胶囊的成型方法及现状进行了综述,在此基础上分析了两种常用的胶囊成型方式——单囊模压法和胶囊注射法,总结了以上两种方式的优缺点,并提出了一种新型的成型方法——注射模压法,并以此为基础,设计了适合这种新型成型方法的胶囊模具。本文通过理论推导建立了胶囊模具的应力和应变等数学模型,并进行了大量的设计计算和有限元分析,以PTC公司的分析工具Pro/MECHANICA为平台,对模具进行了设计——分析——优化——再设计的循环的设计过程,直到模具达到设计要求和设计目的。本文所作的主要工作如下:1.查阅了大量资料,分析了国内外轮胎胶囊的现状及发展。2.分析了目前两种胶囊成型方法的优缺点,提出了一种新型的成型方法- -注射模压法,并论证了此方法的优点和可行性。3.成功设计了一套胶囊模具,整套模具结构合理,优点突出,工作可靠。配合橡胶注射机,能够提高胶囊质量;并能实现自动化生产,大大的提高劳动生产率。4.研究基于特征技术的三维建模方法,包括特征的定义、分类,特征的约束、组合关系和特征编辑的方法等。讨论基于特征的实体建模方法。5.以Pro/M为分析平台,运用有限元分析方法,对模具工作状况中的实际受力情况、模型的有限元网格划分、边界条件的确定和施加进行研究。通过应力分析和显示应力云图,确定模型的最大主应力、最大主应变部位（即应力集中点）,为灵敏度分析提供依据。6.利用Pro/M的Thermal模块分析了电加热系统的加热效果,模拟了模具内部的温度场,以判定电热方法的可行性,为加热器功率的选择提供依据。7.讨论结构优化设计的方法,根据优化目标和参数值的设定,对模具进行最优化设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的目的及意义
• 1.2 国内外的研究现状、问题及发展趋势
• 1.2.1 轮胎硫化胶囊生产技术的发展
• 1.2.2 成型方法
• 1.2.3 现状及发展
• 1.3 课题研究的主要内容及创新点
• 第二章 胶囊成型的相关理论及胶囊尺寸的计算
• 2.1 概述
• 2.2 胶囊的硫化
• 2.2.1 概述
• 2.2.2 橡胶的硫化历程
• 2.3 胶囊硫化过程的温度控制
• 2.4 胶囊的硫化方式
• 2.5 胶囊的尺寸计算
• 2.6 硫化过程中容易出现的质量问题
• 2.6.1 胶囊硫化后出气泡
• 2.6.2 硫化的胶料中棍入杂物
• 2.6.3 混入其他胶种
• 2.6.4 胶囊硫化后夹层
• 2.6.5 胶囊硫化后撕裂
• 2.7 本章 小结
• 第三章 注射机的选用
• 3.1 熔融橡胶胶料的输送
• 3.2 螺杆注射压力分析
• 3.3 注射机的选用
• 3.3.1 结构与过程原理
• 3.3.2 注射机理论注射参数的标定
• 第四章 模具的设计
• 4.1 概述
• 4.1.1 胶囊模具设计的特点和要求
• 4.1.2 模具的几何精度和粗糙度的要求
• 4.2 胶囊模具的设计计算
• 4.3 模具部分的设计
• 4.3.1 结构件的工艺要求
• 4.3.2 模具结构设计
• 4.3.3 模具抽真空系统设计
• 4.3.4 模具加热系统设计
• 4.3.5 排气系统的设计
• 4.3.6 模具材料
• 4.4 本章 小结
• 第五章 胶囊模具的三维设计
• 5.1 Pro/E 软件简介
• 5.1.1 实体模型
• 5.1.2 单一数据库
• 5.1.3 以特征作为设计的单位
• 5.1.4 参数化设计
• 5.2 胶囊模具造型的实现
• 5.2.1 概述
• 5.2.2 零件造型设计
• 5.3 基于Pro/E 的模具装配仿真
• 5.3.1 装配仿真的功能要求
• 5.3.2 装配建模
• 5.4 干涉检查技术
• 5.4.1 干涉检查技术概述
• 5.4.2 干涉检查的过程
• 5.4.3 爆炸图的生成
• 5.5 本章 小结
• 第六章 胶囊模具的运动仿真
• 6.1 运动仿真概述
• 6.1.1 计算机仿真的基本概念及特点
• 6.1.2 计算机仿真技术在制造业中的应用
• 6.2 基于Pro/Mechanism 的胶囊模具运功仿真
• 6.2.1 Pro/Mechanism 简介
• 6.2.2 Pro/Mechanism 仿真过程
• 6.2.3 基于Pro/Mechanism 的运动仿真
• 6.3 运动仿真过程的建立
• 6.3.1 建立运动连接
• 6.3.2 设置驱动
• 6.3.3 运行分析
• 6.3.4 结果分析
• 6.4 本章 小结
• 第七章 利用Pro/MECHANICA进行运动学分析、三维静态分析和热分析
• 7.1 Pro/MECHANICA 简介
• 7.1.1 Pro/M 软件的3 个模块如下
• 7.1.2 使用Pro/MECHANICA 的一般过程
• 7.2 有限元分析方法与原理
• 7.2.1 有限元分析
• 7.2.2 有限元的基本原理和特点
• 7.2.3 有限元网格生成技术
• 7.3 胶囊模具结构有限元分析概述
• 7.3.1 概述
• 7.3.2 上模分析过程
• 7.4 热分析
• 7.4.1 热分析过程
• 7.4.2 结果分析
• 7.5 本章 小结
• 第八章 灵敏度分析及参数优化
• 8.1 灵敏度分析概述
• 8.1.1 灵敏度分析的原理
• 8.1.2 灵敏度分析类型与思路
• 8.2 上模灵敏度分析
• 8.2.1 基本应力分析
• 8.2.2 进行模型的局部灵敏度分析
• 8.2.3 全局灵敏度分析
• 8.2.4 小结
• 8.3 优化设计分析
• 8.3.1 最优化设计模型
• 8.3.2 目标函数的选取
• 8.3.3 优化参数的确定
• 8.3.4 约束条件的确定
• 8.4 本章 小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢