航空航天領(lǐng)域作為一個國家科技水平的重要標桿,其工業(yè)地位獨占鰲頭。在為某航天院修復設計損壞的熱壓模具的過程中,接觸并了解到熱壓模具工藝簡單、穩(wěn)定高效的優(yōu)勢,在航空用零件上的應用力度甚廣。但現(xiàn)代社會模具工業(yè)的發(fā)展進程中,熱壓模具的腳步過于緩慢,停留在十幾年前的技術(shù)水平上,甚少有人研究。因此,本文針對此設計的熱壓模具的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,為航空復合材料塑件的精度與模具使用壽命的延長,提供研究技術(shù)理論。本文對此熱壓模具的設計中,雖然結(jié)構(gòu)相對簡單,但其成型塑件存在多個復雜曲面,對于精度有極高要求,然而已磨損的模具精確參數(shù)嚴重丟失。因此利用正逆向融合理念,通過三維軟件的正反向技術(shù),共同建立數(shù)值精確的模具模型。增加了設計層面的靈活度。此外,加工工藝是影響熱壓模具結(jié)構(gòu)的最大因素。本文采用有限元理論分析,通過ABAQUS仿真軟件,建立熱-應力耦合模型,討論了成型階段金屬材料內(nèi)部產(chǎn)生的殘余應力,對模具結(jié)構(gòu)造成的影響。通過模擬模具熱應力與回彈現(xiàn)象的分析,得出接觸面最多的部分承受的應力值最大,從而求得模具機構(gòu)需要優(yōu)化的部分,討論并確定了合適的優(yōu)化設計方案。針對本文熱壓模具的結(jié)構(gòu)優(yōu)化,提升了熱壓成型模具的加工生命周期... 

【文章來源】：中北大學山西省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

常見的模具加工用壓力機Figure1-1Commonpressesformoldprocessing根據(jù)上、下模配合的三種結(jié)構(gòu)特征分別為：溢式壓縮模、半溢式壓縮模和不溢式壓

中北大學學位論文7圖1-4熱作模具鋼熱疲勞應力-應變曲線圖[26]Figure1-4Thermalfatiguestress-straincurveofhotworkdiesteel圖1-4用曲線表示了熱作模具鋼在熱疲勞狀態(tài)下模具表面的應力應變示意過程。由圖可見，熱作模具鋼工作的初始階段，是從室溫開始加熱使熱作模具鋼快速升溫的過程，由模具表面首先升溫產(chǎn)生表面與芯部的溫度梯度差值和膨脹收縮約束，至此模具表面出現(xiàn)壓應力。當壓應力到達材料屈服強度A點時，模具表面產(chǎn)生彈性形變[27]。隨著模具服役持續(xù)升溫，突破材料的屈服強度積累產(chǎn)生非彈性應變，溫度達最高值時，非彈性應變?yōu)樽畲笾礏點[28]。在冷卻過程中，非彈性應變漸放于模具表面，至應變值為0后，冷卻階段持續(xù)，這時的模具表面由壓應力從而轉(zhuǎn)向為拉應力。溫度達到最低值冷卻階段結(jié)束，此時，C點是模具鋼受拉應力最大值的極值點，機械應變達到頂峰形成塑性形變，即為裂紋最容易產(chǎn)生的點。接著當下一個新的作階段開始時，彈性應變釋放，下一周期循環(huán)的熱疲勞機械應變值沿實線返回至B點。1.2相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域國內(nèi)外研究進展1.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀模具鋼作為模具的基礎(chǔ)材料，隨著其成分、特性的不同決定著模具的性質(zhì)和用時效益。模具鋼是高端特鋼的一種。2018年國內(nèi)模具鋼總產(chǎn)量近60萬噸，主要包括熱作模具鋼、冷作模具鋼和塑料模具鋼分別占比28%、27%、45%[29]，產(chǎn)量各為17噸、16噸和27噸。其中塑料模具鋼產(chǎn)量占總比最多。下表為我國模具鋼主要牌號及對應的國外

中北大學學位論文22式中：eF表示理論脫模力，單位NsA表示制件側(cè)面積總和，單位cm2f表示單位面積脫模阻力，單位N/cm2(4)壓機開距與模具閉合高度的關(guān)聯(lián)為了滿足模具開模時取出制件的開合度，必須保證壓機上下工作臺高度差。如圖所示為壓機開距和模具閉合高度的關(guān)系示意。圖2-2壓機開距模具閉合高度Figure2-2Pressopeningdieclosingheight兩距離之間的關(guān)系校核式為：(510)maxmaxADhh~(2-6)+(1015)minminAD~(2-7)式中：maxA表示模具最大閉合高度，單位mmminA表示模具最小閉合高度，單位mmmaxD表示壓機最大開距，單位mmminD表示壓機最小開距，單位mmh表示塑件最大高度，單位mmh表示陽模高度，單位mm(5)推桿行程校核

【參考文獻】：
期刊論文
[1]壓塑工藝及模具設計——上篇 塑料壓制成型 第一講 概論（二）[J]. 洪慎章.  橡塑技術(shù)與裝備. 2019(20)
[2]高職機械制造類專業(yè)開設逆向工程課程的必要性分析及實踐[J]. 楊玉霞,李艷鈺,高清冉.  南方農(nóng)機. 2019(17)
[3]熱壓罐成型復合材料所用框架式模具熱彈性耦合優(yōu)化設計[J]. 賈東升,高彤,唐磊,許英杰.  航空制造技術(shù). 2019(21)
[4]電熱變模溫注塑模具加熱系統(tǒng)優(yōu)化研究[J]. 李泰棟,沈子宜,賈亞東,俞志輝,李吉泉.  塑料工業(yè). 2019(01)
[5]椅旁CAD/CAM修復體邊緣適應性的研究進展[J]. 鄭梓婷,閆文娟.  口腔頜面修復學雜志. 2019(01)
[6]熱壓印成型導光板的模具溫控系統(tǒng)設計[J]. 李楷,吳大鳴,任仰龍,趙中里,孫靖堯.  模具工業(yè). 2018(11)
[7]H13熱作模具鋼的變質(zhì)處理與性能研究[J]. 周燦,張慶賀.  熱加工工藝. 2018(16)
[8]基于CAE的微注塑模具優(yōu)化設計[J]. 蔣晶,姜瀟桐,張康康,李倩,劉國際.  中國塑料. 2018(08)
[9]淺析UG在機械制圖教學中的應用[J]. 袁禛嶽,教傳艷.  數(shù)碼世界. 2018(06)
[10]聚合物熱黏彈塑性變形微熱壓成型機理的數(shù)值模擬研究[J]. 鄧騰,周國發(fā),宋佳佳.  中國塑料. 2018(02)

博士論文
[1]激光選區(qū)熔化成形模具鋼材料的組織與性能演變基礎(chǔ)研究[D]. 趙曉.華中科技大學 2016
[2]鋁合金高周疲勞的能量耗散模型及壽命預測[D]. 張亮.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[3]基于層合速凝原理的陶瓷件快速制造設備及材料成型研究[D]. 高東強.陜西科技大學 2012

碩士論文
[1]不同含量Gd、Ni對Mg-Gd-Ni合金滯彈性及力學性能的影響[D]. 楊玉林.西安理工大學 2019
[2]新型塑料模具鋼35CrMnSiMoNi組織和性能的研究[D]. 楊典典.西安工業(yè)大學 2019
[3]模具鋼激光拋光過程的數(shù)值模擬與缺陷機理分析[D]. 張偉康.華中科技大學 2019
[4]H13鋼表面梯度熔覆層耐磨性研究及壽命預測[D]. 鄧成旭.燕山大學 2019
[5]基于Moldflow的關(guān)節(jié)軸承注塑成型分析與游隙控制研究[D]. 李秉強.燕山大學 2019
[6]H13模具鋼等離子噴焊層制備及性能研究[D]. 王澤宇.中北大學 2019
[7]飛機用復合材料成型模具逆向建模與制造工藝研究[D]. 范喜祥.哈爾濱工業(yè)大學 2018
[8]基于數(shù)字攝影掃描測量的逆向建模技術(shù)及其在某航空部件再制造中的應用[D]. 馬彤彤.華北水利水電大學 2018
[9]分離式鋼箱梁橋面板疲勞壽命評估[D]. 許金雙.蘇州科技大學 2017
[10]動車組橫向止擋減振器有限元仿真及性能預測研究[D]. 衣晨陽.青島科技大學 2017



本文編號：3257472