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，人類活動對自然資源的利用程度遠遠超過以往任何時期的總和。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，人類的發(fā)展對自然環(huán)境的破壞也與日俱增。當下，環(huán)境問題成為了這個時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：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、符合時代發(fā)展要求的復(fù)合材料。近年來對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、場上用的最多的是木材。因其取材方便，加工容易，價格低廉得到了最為廣泛的應(yīng)用。
　　木盤重量輕，使用方便，但同時它的缺點也很明顯。首先，木盤不能遇水。其次，木盤強度韌性差。還有，木盤都只能是一次性用品它的經(jīng)濟效果很差。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，主要有幾個方面：首先，圓盤強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、成本高。針對這些問題，本文工作主要包括以下幾個方面內(nèi)容：
　　1、分別闡述了本文的研究背景和理論基礎(chǔ)以及國內(nèi)外研究進展，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、工藝參數(shù)優(yōu)化三個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)上對圓盤結(jié)構(gòu)進行改進。通過力學(xué)分析找到在不

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

5、。根據(jù)前面所設(shè)計的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)首先確定其分型面，然后設(shè)計模腔。重點規(guī)劃其冷卻水道的布置還有頂出機構(gòu)的設(shè)計。最后利用有限元分析軟件對模具進行充模的模壓模擬試驗，觀察產(chǎn)品的模擬成型效果以衡量模具設(shè)計是否合理。
　　5、以熔料溫度、模具溫度、模壓時間、保壓時間、冷卻時間5個工藝參數(shù)作為試驗變量，以單個產(chǎn)品的變形點個數(shù)、單個變形點變形幅度、批量產(chǎn)品的合格率作為試驗指標，進行正交試驗。利用數(shù)值分析的辦法通過分析軟件對正交試驗的結(jié)果進行分析，從而