大型钢塑储罐滚塑设备中摇摆系统的动力学分析与成型模具传热过程研究

摘要

滚塑是一种超大型塑料件成型加工方法，近年来，国内外滚塑技术得到了迅猛发展，特别是滚塑用高分子新材料的出现，大大地拓宽了滚塑成型工艺的应用范围。然而，目前我国的滚塑工艺与滚塑设备的发展仍然处于相对落后的状态，与发达国家相比差距较大，新设备新工艺研究是国内滚塑工业发展面临的首要问题和有效途径。本文对大型钢塑储罐滚塑设备摇摆系统进行建模，对其关键部件进行动力学仿真分析，在此基础上对成型模具进行传热过程的研究与模具参数优化。本文主要研究内容如下:
　　(1)以大型钢塑储罐滚塑设备中摇摆系统及其成型模具为研究对象，结合钢塑储罐的基本特点与滚塑成型工艺的基本要求，研究了滚塑设备的基本工作原理，分析了钢塑储罐的结构设计特点和要求。在满足强度要求前提下，进行滚塑设备摇摆系统的设计，以Creo软件为平台，构建摇摆系统的三维模型。
　　(2)结合实际参数条件，以Workbench软件为研究平台，对滚塑设备中的关键部件摇摆系统，进行动力学仿真研究，计算了摆动系统中摆动体的应力分布，在此基础上对摇摆系统摆动部件进行模态分析，以频率参数为初始值进行滚塑成型设备摇摆系统的动力学分析与研究。
　　(3)滚塑成型模具传热过程工艺研究。建立滚塑成型模具传热过程的数学模型，结合摇摆系统动力学仿真结果与工艺条件，模拟成型模具的动态传热过程，研究滚塑模具动态温度场分布，分析滚塑工艺各要素之间的关系;采用RAYTEK/MID10LT红外温度测试仪，对滚塑成型模具进行实时温度采集，分析模具表面的温度场分布，对比数值分析结果与实验数据，探索产生误差的根本原因。
　　(4)在成型模具传热过程实验基础上，对成型模具结构进行多参数仿真与优化研究，分析了不同结构下模具的传热学参数特性，并根据传热热学参数计算出成型模具表面结构的最佳尺寸。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景与意义

1．2 滚塑成形技术及其特点

1．2．1 滚塑成型基本原理

1．2．2 滚塑成型技术的特点

1．2．3 滚塑设备摇摆系统及其模具分类

1．3 滚塑设备及其模具的国内外研究现状

1．4 本文研究的主要内容及方法

第二章 摇摆系统的设计与建模

2．1 摇摆系统结构方案

2．1．1 滚塑成型最小系统

2．1．2 钢塑储罐基本参数

2．1．3 摇摆系统基本结构

2．2 Creo软件简介

2．3 摇摆系统部件Creo设计与建模

2．3．1 摆动体的设计与建模

2．3．2 摆动轴的设计与建模

2．3．3 旋转轴的设计与建模

2．3．4 传动齿轮的设计与建模

2．4 摇摆系统的三维装配建模

2．5 本章小结

第三章 摇摆系统的动力学分析

3．1 摇摆系统动力学有限元理论

3．1．1 摇摆系统动力学分析内容

3．1．2 摇摆系统动力学有限元理论

3．1．3 Workbench软件简介

3．2 摆动体的模态分析

3．2．1 模型建立与网格划分

3．2．2 载荷加载与边界条件

3．2．3 仿真结果与分析

3．3 摇摆系统的多体动力学分析

3．3．1 模型建立与网规划分

3．3．2 载荷加载与边界条件

3．3．3 仿真结果与分析

3．4 本章小结

第四章 成型模具的传热过程有限元分析

4．1 成型模具的温度场有限元理论

4．1．1 成型模具传热过程数学模型

4．1．2 成型模具的温度场有限元理论

4．2 温度场模拟过程

4．2．1 模型建立与网格划分

4．2．2 移动热源与边界条件

4．3 温度场模拟结果与分析

4．3．1 温度场的分布规律

4．3．2 移动速度对温度场的影响

4．3．3 加载区域对温度场的影响

4．4 成型模具传热实验研究

4．4．1 实验设备与仪器

4．4．2 实验结果与有限元分析对比

4．5 滚塑模具结构优化

4．5．1 不同结构的模具温度场参数分析

4．5．2 基于温度场参数的模具结构优化

4．6 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及其他科研成果