水润滑橡胶轴承热压成形模具结构设计及有限元分析

发布时间：2017-11-01 01:25

  本文关键词：水润滑橡胶轴承热压成形模具结构设计及有限元分析

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【摘要】：水润滑橡胶轴承具有良好的润滑特性，利用自然水替代矿物油作为机械传动系统的润滑介质，利用新型工程复合材料替代贵重金属，，因而其具有资源节约、环境友好、结构简单、高性能等优点，近年来得到了广泛使用。在水润滑橡胶轴承的传统的硫化成形工艺中，存在着硫化时间长、加热不均匀、劳动强度大、生产效率低等问题，从而导致在经过硫化成形工艺后的产品的承载能力、摩擦因素、表面粗糙度、工作速度、尺寸稳定性等关键的技术性能指标很难达到理想效果。 针对这些技术难题，本文在重庆大学机械传动国家重点实验室王家序教授等人发明的一种工程复合材料传动件精密成形模具（专利申请号：201110343379.2）的基础上，设计了一套新型的水润滑轴承热压成形模具。本论文项目得到了国家自然科学基金面上项目“大尺寸高比压水润滑轴承系统的创新设计理论与方法”（项目编号：50775230）的资助。本文的主要研究工作如下： ①分析了国内外平板硫化装置的发展现状，描述了在传统的生产硫化设备下，水润滑橡胶轴承硫化成形工艺存在的问题，比较了几种模具加热方式的优劣性，并选择了模具的加热方式为电加热管加热。 ②对橡胶制品的硫化成形工艺过程进行了理论分析，对水润滑橡胶轴承的硫化工艺条件进行了介绍，为设计水润滑轴承热压成形模具奠定了一定的理论基础。 ③通过研究水润滑橡胶轴承传统的成形工艺中利用硫化机上下加热平板加热存在的问题，结合实际生产工艺，针对某种规格的水润滑橡胶轴承，设计出了水润滑橡胶轴承热压成型模具模型图纸。 ④利用有限元软件ANSYS Workbench对设计出的水润滑橡胶轴承热压成型模具进行了热分析和静力分析，对模具的温度场进行优化，证明了本文中的模具在加热方式和脱模工作的合理性，对模具设置了合理的间隙。并对模具的寿命进行了分析，分析了模具寿命的影响因素。 ⑤对模具进行了实验验证。介绍了模具等部件的实物图，在新型工程复合材料精密成形数字制造装备上，利用加热管加热模具对水润滑橡胶轴承进行了硫化成型，实验证明了本文中的模具可以用于生产实践中。
【关键词】：模具 水润滑轴承 有限元分析 热分析 优化
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 课题来源及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-16
• 1.2.1 水润滑橡胶轴承硫化装置的发展状况9-14
• 1.2.2 模具加热方法国内外发展现状14-16
• 1.3 本文的主要研究内容16-18
• 2 水润滑橡胶轴承成形工艺分析18-28
• 2.1 橡胶硫化工艺条件18-24
• 2.1.1 硫化过程18-19
• 2.1.2 硫化条件的确定19-24
• 2.2 水润滑橡胶轴承成形工艺过程24-26
• 2.2.1 水润滑橡胶轴承传统成形工艺的不足25-26
• 2.3 本章小结26-28
• 3 水润滑橡胶轴承成形模具的结构设计28-36
• 3.1 加热途径28-29
• 3.2 模具的材料29-30
• 3.3 模具结构设计30-35
• 3.4 本章小结35-36
• 4 水润滑橡胶轴承成形模具温度及脱模分析36-56
• 4.1 模具加热效率的有限元分析36-41
• 4.1.1 ANSYS Workbench 软件简介36-37
• 4.1.2 温度场分析数学模型37
• 4.1.3 热分析边界条件与材料属性37-39
• 4.1.4 热分析结果39-41
• 4.2 模具温度场优化分析41-49
• 4.2.1 优化设计简介41-42
• 4.2.2 正交优化设计42-43
• 4.2.3 加热管功率优化43-49
• 4.3 模具脱模分析49-55
• 4.3.1 静力场数学模型50
• 4.3.2 脱模分析50-55
• 4.4 本章小结55-56
• 5 水润滑橡胶轴承成形模具疲劳寿命分析56-68
• 5.1 模具的失效形式分析56-57
• 5.2 模具金属材料的疲劳特性57-60
• 5.2.1 材料的 S-N 曲线57-59
• 5.2.2 材料疲劳累积损伤模型59-60
• 5.3 模具疲劳寿命分析60-66
• 5.3.1 模具分析模型60-62
• 5.3.2 模具疲劳分析62-66
• 5.4 本章小结66-68
• 6 模具的热压成形实验68-74
• 6.1 实验设备68-69
• 6.2 实验研究69-72
• 6.2.1 实验过程69-71
• 6.2.2 实验过程测试71-72
• 6.3 本章小结72-74
• 7 结论与展望74-76
• 致谢76-78
• 参考文献78-82
• 附录82
• 作者在攻读硕士学位期间发表的论文82

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