工程复合材料精密成形电感应热压模具设计及仿真

论文摘要

水润滑复合橡胶轴承作为机械传动系统的关键零部件,因具有资源节约、环境友好、结构简单、高性能等优点,而得到了广泛使用。但是长期以来,在它的硫化成形工艺中,一直存在着各部位加热不均匀、硫化时间长、生产效率低、劳动强度大等问题,因而导致了工件在经过成形工艺后产品的承载能力、工作速度、摩擦因素、尺寸稳定性、表面粗糙度等关键技术性能指标很难达理想效果。因此,设计一种加热均匀、加热时间短、生产效率高的装置来解决以上问题,有重要的工程实际意义。本论文任务来源于国家自然科学重点项目“新型高性能传动件及系统可靠性设计理论与方法”（项目批准号:50735008）,针对国内外工程复合材料精密成形装备中等存在的关键共性技术难题,在重庆大学机械传动国家重点实验室王家序教授等人发明的一种精密工程塑胶制品感应热压成形模具（专利申请号:200510057234.0）的基础上,研究提出了水润滑复合橡胶轴承自动脱模设计方案,并设计了一套工程复合材料精密成形电感应热压模具。本文的主要研究工作如下:①研究分析了国内外模具加热的发展状况,并指出了水润滑复合橡胶轴承硫化成形工艺存在的问题,提出了利用电感应加热替代电阻加热的可行性方案。②对橡胶制品硫化成形工艺过程作了深入细致的分析,对硫化特性进行了描述和归纳,为设计工程复合材料精密成形电感应热压模具奠定了一定理论基础。③结合实际工艺,针对一种规格的水润滑复合橡胶轴承,设计了工程复合材料精密成形电感应热压模具中感应器的结构并对主要物理参数进行了计算。④通过研究水润滑复合橡胶轴承传统成形工艺中利用上下平板加热存在的问题,设计了工程复合材料精密成形电感应热压模具。⑤利用COMSOL Multiphysics软件对工程复合材料精密成形电感应热压模具的感应加热过程进行了电磁-热耦合仿真分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及实用意义
• 1.2 国内外研究现状综述
• 1.2.1 感应加热技术国内外现状
• 1.2.2 模具加热方法国内外发展现状
• 1.2.3 用微波加热方法替代电阻加热的可行性分析
• 1.2.4 用感应加热方法替代电阻加热的可行性分析
• 1.3 课题的提出及研究内容
• 2 水润滑复合橡胶轴承成形工艺分析
• 2.1 水润滑复合橡胶轴承成形工艺过程
• 2.2 硫化过程
• 2.3 硫化条件的确定
• 2.4 水润滑复合橡胶轴承传统模压成形工艺存在问题
• 2.5 本章小结
• 3 工程复合材料精密成形电感应热压模具中的感应器设计
• 3.1 感应加热基本理论
• 3.1.1 电磁感应与感应加热
• 3.1.2 感应加热的电磁效应
• 3.2 感应器设计
• 3.2.1 感应器的结构设计
• 3.2.2 感应器的参数计算
• 3.3 本章小结
• 4 工程复合材料精密成形电感应热压模具的结构设计
• 4.1 引言
• 4.2 自动脱模方案设计
• 4.3 工程复合材料精密成形电感应热压模具设计
• 4.3.1 感应器结构设计
• 4.3.2 模体设计
• 4.4 本章小结
• 5 工程复合材料精密成形电感应热压模具加热过程仿真
• 5.1 引言
• 5.2 电磁场有限元数学模型
• 5.3 感应加热温度场数学模型
• 5.4 电感应热压模具加热过程数值仿真
• 5.4.1 问题描述
• 5.4.2 材料属性
• 5.4.3 边界条件
• 5.4.5 电磁场、温度场相互耦合的实现
• 5.4.6 结果分析
• 5.5 本章小结
• 6 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录