汽車橡膠密封條擠出成型過程的計算機模擬研究.pdf

1、汽車橡膠密封條由EPDM橡膠復(fù)合材料通過擠出加工成型。由于橡膠材料的擠出脹大特性，擠出體與擠出口型形狀不一致，所以擠出口模設(shè)計需要根據(jù)所需產(chǎn)品斷面修正。目前在生產(chǎn)中口模的設(shè)計主要是通過“試差法”不斷調(diào)試修正來完成，效率低、成本高。如果能夠通過計算機模擬橡膠擠出流動狀態(tài)、預(yù)測擠出產(chǎn)品形狀并優(yōu)化設(shè)計口模結(jié)構(gòu)，則可以大量節(jié)約產(chǎn)品調(diào)試成本和時間，這將對汽車橡膠密封件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。當(dāng)前在橡膠產(chǎn)品擠出加工計算機模擬領(lǐng)域，公開發(fā)表的文獻不多

2、，而且多局限于簡單形狀產(chǎn)品流動狀態(tài)的局部分析。即使在我公司所接觸的世界知名汽車密封條企業(yè)，利用計算機模擬方法設(shè)計擠出口模也是一大難點，還未完全應(yīng)用于生產(chǎn)中，出于保密原因，更是沒有相關(guān)公開文獻發(fā)表。本文結(jié)合企業(yè)需求，對汽車橡膠密封條擠出成型過程的計算機模擬進行了研究。應(yīng)用POLYFLOW軟件對EPDM橡膠密封條的擠出成型及口模設(shè)計進行分析，建立從材料流變性能測試、流變模型選擇到擠出過程模擬分析和口型流道設(shè)計的方法，通過實際擠出驗證，指導(dǎo)生

3、產(chǎn)中口模設(shè)計與工藝優(yōu)化。主要研究內(nèi)容如下： ⑴采用RH7-2雙筒毛細(xì)管流變儀和Gemini200平板旋轉(zhuǎn)流變儀測試研究了EPDM混煉膠的流變性能。實驗表明，在小振幅的動態(tài)剪切流場下，EPDM材料的儲能模量遠(yuǎn)大于其損耗模量，說明材料以彈性響應(yīng)為主，表現(xiàn)為類固體行為。在穩(wěn)態(tài)流動條件下，材料彈性很弱，可以忽略。采用Bird-Carreau粘性模型可很好擬合EPDM60橡膠熔體的穩(wěn)態(tài)剪切流場中得到的流變曲線。 ⑵通過不同結(jié)構(gòu)橡膠

4、密封條的擠出模擬詳細(xì)地分析了壁面滑移、牽引速度、流量對擠出狀態(tài)的影響。分析結(jié)果表明：壁面滑移對擠出狀態(tài)影響很大，口模內(nèi)壁表面越光潔，就越容易發(fā)生壁面滑移；牽引速度越大，擠出斷面越?。涣髁吭酱?，擠出斷面越大。若要擠出得到相同大小的斷面，流量和牽引速度的調(diào)整符合正比的線性關(guān)系，這點對實際生產(chǎn)調(diào)試具有重要指導(dǎo)意義。雖然PTT粘彈性模型比Bird-Carreau純粘性模型更符合實際，但彈性引起的變化所占比例較小，所以在實際應(yīng)用中，針對復(fù)雜的計算

5、模型，由于計算方法、軟硬件、時間與成本的限制，采用粘性模型更有實際意義。 ⑶結(jié)合流量平衡原理及正向模擬分析，提出了一套可以定量計算口模流道大小、形狀及深度的設(shè)計方法。根據(jù)速度重分布原則，結(jié)合正向模擬和逆向模擬，提出了一套可以定量計算擠出口?？谛托螤詈痛笮〉脑O(shè)計方法。上述設(shè)計方法在實際操作中應(yīng)用都很方便。此外，通過分析，發(fā)現(xiàn)變截面流道結(jié)構(gòu)比單一截面流道結(jié)構(gòu)好，擠出口模的壓力小、能耗少。 ⑷將上述模擬方法用于解決企業(yè)的實際問