基于數(shù)值分析的銅管包裝竹塑圓盤模壓變形研究及優(yōu)化.pdf

1、工業(yè)革命后的幾百年間，人類活動(dòng)對(duì)自然資源的利用程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過以往任何時(shí)期的總和。各種新技術(shù)、新材料層出不窮，造就了人類無與倫比繁榮的物質(zhì)生活條件。與此同時(shí)，人類的發(fā)展對(duì)自然環(huán)境的破壞也與日俱增。當(dāng)下，環(huán)境問題成為了這個(gè)時(shí)代最為重要的全球問題之一。而在材料科學(xué)方面，全人類形成了前所未有的共識(shí)：那就是要開發(fā)新型的、環(huán)保的、節(jié)能的、優(yōu)質(zhì)的、可再生的、符合時(shí)代發(fā)展要求的復(fù)合材料。近年來對(duì)于包裝材料的研究也很多，具體到本文提到的銅管包裝圓盤，目前市

2、場(chǎng)上用的最多的是木材。因其取材方便，加工容易，價(jià)格低廉得到了最為廣泛的應(yīng)用。
　　木盤重量輕，使用方便，但同時(shí)它的缺點(diǎn)也很明顯。首先，木盤不能遇水。其次，木盤強(qiáng)度韌性差。還有，木盤都只能是一次性用品它的經(jīng)濟(jì)效果很差。本課題探索使用竹塑這一新型環(huán)保復(fù)合材料制作其包裝圓盤，作為木盤的替代品。
　　現(xiàn)在的生產(chǎn)手段和工藝存在較大問題，主要有幾個(gè)方面：首先，圓盤強(qiáng)度韌性不足容易開裂；其次，圓盤翹曲變形幅度較大、生產(chǎn)良率低；還有，生產(chǎn)工

3、藝不成熟工藝參數(shù)不穩(wěn)定造成生產(chǎn)周期長(zhǎng)、成本高。針對(duì)這些問題，本文工作主要包括以下幾個(gè)方面內(nèi)容：
　　1、分別闡述了本文的研究背景和理論基礎(chǔ)以及國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，分析了模壓圓盤生產(chǎn)過程中產(chǎn)生制品變形的原因和影響因素。
　　2、從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、模具設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)優(yōu)化三個(gè)大方面著手研究和分析減少制品變形幅度以及降低制品變形率的問題，找到合理的優(yōu)化解決措施。
　　3、首先在原有包裝木盤的基礎(chǔ)上對(duì)圓盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。通過力學(xué)分析找到在不

4、影響其抗彎強(qiáng)度和剛度的條件下，對(duì)圓盤進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)的措施。結(jié)合材料本身的流動(dòng)性差、充模效果不理想、流動(dòng)剪切大、流動(dòng)不均勻、壓力分布不均勻的特點(diǎn)，針對(duì)性的分別設(shè)計(jì)6種結(jié)構(gòu)。然后對(duì)這6種結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行有限元模擬分析，利用數(shù)值分析的辦法從單個(gè)產(chǎn)品的變形點(diǎn)個(gè)數(shù)、單個(gè)變形點(diǎn)變形幅度、批量產(chǎn)品的合格率三個(gè)維度進(jìn)行數(shù)值分析，討論各設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣，全面對(duì)比之后以找到最合適的設(shè)計(jì)方案。
　　4、針對(duì)本課題所用竹塑材料的自身成型特性重點(diǎn)設(shè)計(jì)其成型模壓模具

5、。根據(jù)前面所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)首先確定其分型面，然后設(shè)計(jì)模腔。重點(diǎn)規(guī)劃其冷卻水道的布置還有頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。最后利用有限元分析軟件對(duì)模具進(jìn)行充模的模壓模擬試驗(yàn)，觀察產(chǎn)品的模擬成型效果以衡量模具設(shè)計(jì)是否合理。
　　5、以熔料溫度、模具溫度、模壓時(shí)間、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間5個(gè)工藝參數(shù)作為試驗(yàn)變量，以單個(gè)產(chǎn)品的變形點(diǎn)個(gè)數(shù)、單個(gè)變形點(diǎn)變形幅度、批量產(chǎn)品的合格率作為試驗(yàn)指標(biāo)，進(jìn)行正交試驗(yàn)。利用數(shù)值分析的辦法通過分析軟件對(duì)正交試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分析，從而