基于有限元分析的壓塑模具精密化設計及其制品的試驗研究.pdf

1、模壓成型(Compression Molding)作為聚合物高壓成型技術，有其無可替代的優(yōu)越性。模壓成型制品質量輕、內應力小、收縮率低、翹曲變形小、機械性能穩(wěn)定，尤其是力學性能好，特別適于成型高聚物機械制品，很多模壓制品是為了替代金屬制品而制備的，也正是因為這樣，模壓成型有著廣闊的應用前景。但傳統(tǒng)模壓成型存在制品精度低的缺點，甚至其模具型腔設計仍然沿用傳統(tǒng)的高成本、低效率的試模法，雖然計算機輔助技術已經在注射、擠出等模具設計中得到廣泛的

2、應用，但是專注于壓塑模具的計算機輔助技術卻十分匱乏，這在一定程度上限制了模壓成型的發(fā)展。
　　本文研究了模壓成型中物料在型腔內的受力狀態(tài)，發(fā)現物料接近固態(tài)時軸向壓力與型腔深度呈冪指數函數遞減變化規(guī)律，此規(guī)律可以用于指導成型壓力的選擇。以有限元數值模擬技術作為輔助手段，采用單獨變量實驗法，對制品收縮率的影響因素、結構組成、權重規(guī)律和變化規(guī)律進行研究。研究發(fā)現對收縮率影響較大的因素是模壓成型過程中的成型壓力、成型溫度、保壓時間工藝條件

3、;制品的收縮率是由模具彈性變形、模具熱變形、制品彈性恢復、制品冷卻收縮和“殘余收縮”共同構成;其中，權重最大的是“殘余收縮”;模具彈性變形、制品彈性恢復和模具熱變形、制品冷卻收縮分別與成型壓力和成型溫度呈線性相關關系，成型壓力、成型溫度、保壓時間在一范圍內，“殘余收縮”呈現出一定的穩(wěn)定性。以收縮率的研究結果為基礎，提出了基于Ansys Workbench有限元數值模擬技術的“型腔逆向尺寸設計方法”。該方法認為傳統(tǒng)的收縮率波動范圍大，以平

4、均收縮率計算模具型腔尺寸的方法不能夠滿足不同工藝條件、不同型腔結構的需要。該方法利用有限元數值模擬技術計算收縮率中會隨工藝條件和型腔結構變化的部分，然后與收縮率中不變的部分相結合，得出制品對應工藝條件、對應型腔結構時的收縮率，以此修正型腔尺寸。用“型腔逆向尺寸設計方法”設計出的模具進行試驗研究，發(fā)現用該方法設計的模具相對于傳統(tǒng)的模具設計方法，提高了制品精度。由此得出基于收縮率組成規(guī)律和變化規(guī)律的“型腔逆向尺寸設計方法”在模具設計方面具有