本文關(guān)鍵詞：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

  更多相關(guān)文章： 竹塑復(fù)合材料 數(shù)值分析 模壓成型 正交試驗(yàn)

【摘要】：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(yuǎn)遠(yuǎn)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(dāng)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,目前市場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�，F(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(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(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(jìn)行改進(jìn)。通過力學(xué)分析找到在不影響其抗彎強(qiáng)度和剛度的條件下,對圓盤進(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(diǎn),針對性的分別設(shè)計(jì)6種結(jié)構(gòu)。然后對這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產(chǎn)品的變形點(diǎn)個數(shù)、單個變形點(diǎn)變形幅度、批量產(chǎn)品的合格率三個維度進(jìn)行數(shù)值分析,討論各設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣,全面對比之后以找到最合適的設(shè)計(jì)方案。4、針對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。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、模壓時間、保壓時間、冷卻時間5個工藝參數(shù)作為試驗(yàn)變量,以單個產(chǎn)品的變形點(diǎn)個數(shù)、單個變形點(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正交試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分析,從而選擇出最優(yōu)的工藝參數(shù)。6、按照生產(chǎn)試驗(yàn)要求制備了竹塑原材料,在嚴(yán)格按照正交試驗(yàn)的工藝參數(shù)的情況下進(jìn)行了生產(chǎn)試驗(yàn),收集試驗(yàn)數(shù)據(jù),并把結(jié)果與正交試驗(yàn)進(jìn)行了對比。發(fā)現(xiàn):生產(chǎn)時產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定,變形量和變形范圍比較小,說明工藝參數(shù)得到了優(yōu)化;對比生產(chǎn)試驗(yàn)與正交試驗(yàn)的結(jié)果,可以看出兩者相差不大,而且產(chǎn)品的變形得到了控制,這說明正交試驗(yàn)得到的優(yōu)化結(jié)果具有指導(dǎo)意義。驗(yàn)證了正交試驗(yàn)的結(jié)果的正確性,找到了合理的工藝參數(shù)。
【關(guān)鍵詞】：竹塑復(fù)合材料 數(shù)值分析 模壓成型 正交試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：湖南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB484
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-14
• 1.1 概述11-12
• 1.2 課題來源、研究目的和意義、創(chuàng)新點(diǎn)及主要內(nèi)容12-14
• 1.2.1 課題來源12
• 1.2.2 課題研究目的、意義12
• 1.2.3 本文創(chuàng)新點(diǎn)12-13
• 1.2.4 本課題主要研究內(nèi)容13-14
• 第2章 圓盤的彎曲力學(xué)研究和結(jié)構(gòu)優(yōu)化及有限元分析14-34
• 2.1 竹塑材料簡介14-20
• 2.1.1 竹塑材料的組分15-18
• 2.1.2 竹塑復(fù)合材料的理論基礎(chǔ)18-20
• 2.2 竹塑模壓圓盤的力學(xué)研究20-25
• 2.2.1 竹塑圓盤整體力學(xué)性能分析21
• 2.2.2 包裝圓盤抗彎強(qiáng)度21-23
• 2.2.3 包裝圓盤抗彎剛度23-25
• 2.3 改善包裝圓盤力學(xué)性能的措施25-26
• 2.4 竹塑包裝圓盤結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案26-30
• 2.4.1 約定基本條件26-27
• 2.4.2 模壓包裝圓盤建模27-30
• 2.4.3 圓盤設(shè)計(jì)方案對比分析30
• 2.5 模壓包裝圓盤有限元分析30-33
• 2.5.1 有限元簡介30-32
• 2.5.2 圓盤模壓模擬32-33
• 2.6 本章小結(jié)33-34
• 第3章 模壓模具的結(jié)構(gòu)研究與參數(shù)標(biāo)定34-48
• 3.1 模壓設(shè)備與模壓模具簡介34-36
• 3.2 模壓工藝與數(shù)值模擬技術(shù)36-41
• 3.2.1 模壓工藝的發(fā)展歷程36-37
• 3.2.2 模壓方法的工序與特點(diǎn)37-39
• 3.2.3 模壓數(shù)值模擬技術(shù)39-41
• 3.3 竹塑圓盤模壓模具優(yōu)化41-46
• 3.3.1 竹塑圓盤模壓模具鋼材選用42-43
• 3.3.2 竹塑圓盤模壓模具型腔設(shè)計(jì)43-45
• 3.3.3 竹塑圓盤模壓模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)45-46
• 3.4 竹塑圓盤模壓模擬實(shí)驗(yàn)46-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第4章 基于正交試驗(yàn)的模壓工藝參數(shù)優(yōu)選48-54
• 4.1 正交試驗(yàn)法基本理論48-49
• 4.1.1 試驗(yàn)指標(biāo)、因子和水平48
• 4.1.2 正交表48-49
• 4.2 確定試驗(yàn)指標(biāo)及變量賦值49-50
• 4.2.1 確定指標(biāo)49
• 4.2.2 變量賦值49-50
• 4.3 利用正交試驗(yàn)對竹塑圓盤工藝參數(shù)的優(yōu)化50-53
• 4.3.1 正交試驗(yàn)方案50-51
• 4.3.2 竹塑圓盤的正交試驗(yàn)51-53
• 4.3.3 正交試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)值分析53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第5章 包裝圓盤模壓成型實(shí)驗(yàn)54-58
• 5.1 原料準(zhǔn)備54
• 5.2 生產(chǎn)車間機(jī)器設(shè)備54
• 5.3 竹塑圓盤模壓成型實(shí)驗(yàn)54-57
• 5.4 試驗(yàn)分析57
• 5.5 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論與展望58-61
• 總結(jié)58-60
• 展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 攻讀碩士期間取得的研究成果64-65
• 致謝65

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