轮胎胶囊注射模压成型法模具的仿真设计与研究

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。

目录

文摘

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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结构件的上艺要求

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

8.3.5优化设计分析

8.4本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致 谢

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