航空航天領(lǐng)域作為一個(gè)國(guó)家科技水平的重要標(biāo)桿,其工業(yè)地位獨(dú)占鰲頭。在為某航天院修復(fù)設(shè)計(jì)損壞的熱壓模具的過程中,接觸并了解到熱壓模具工藝簡(jiǎn)單、穩(wěn)定高效的優(yōu)勢(shì),在航空用零件上的應(yīng)用力度甚廣。但現(xiàn)代社會(huì)模具工業(yè)的發(fā)展進(jìn)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(duì)此設(shè)計(jì)的熱壓模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,為航空復(fù)合材料塑件的精度與模具使用壽命的延長(zhǎng),提供研究技術(shù)理論。本文對(duì)此熱壓模具的設(shè)計(jì)中,雖然結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,但其成型塑件存在多個(gè)復(fù)雜曲面,對(duì)于精度有極高要求,然而已磨損的模具精確參數(shù)嚴(yán)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(shè)計(jì)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(yīng)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(yīng)力,對(duì)模具結(jié)構(gòu)造成的影響。通過模擬模具熱應(yīng)力與回彈現(xiàn)象的分析,得出接觸面最多的部分承受的應(yīng)力值最大,從而求得模具機(jī)構(gòu)需要優(yōu)化的部分,討論并確定了合適的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。針對(duì)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(xué)山西省

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

常見的模具加工用壓力機(jī)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(xué)學(xué)位論文7圖1-4熱作模具鋼熱疲勞應(yīng)力-應(yīng)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(yīng)力應(yīng)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(yīng)力。當(dāng)壓應(yīng)力到達(dá)材料屈服強(qiáng)度A點(diǎn)時(shí)，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(qiáng)度積累產(chǎn)生非彈性應(yīng)變，溫度達(dá)最高值時(shí)，非彈性應(yīng)變?yōu)樽畲笾礏點(diǎn)[28]。在冷卻過程中，非彈性應(yīng)變漸放于模具表面，至應(yīng)變值為0后，冷卻階段持續(xù)，這時(shí)的模具表面由壓應(yīng)力從而轉(zhuǎn)向?yàn)槔瓚?yīng)力。溫度達(dá)到最低值冷卻階段結(jié)束，此時(shí)，C點(diǎn)是模具鋼受拉應(yīng)力最大值的極值點(diǎn)，機(jī)械應(yīng)變達(dá)到頂峰形成塑性形變，即為裂紋最容易產(chǎn)生的點(diǎn)。接著當(dāng)下一個(gè)新的作階段開始時(shí)，彈性應(yīng)變釋放，下一周期循環(huán)的熱疲勞機(jī)械應(yīng)變值沿實(shí)線返回至B點(diǎn)。1.2相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展1.2.1國(guó)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(shí)效益。模具鋼是高端特鋼的一種。2018年國(guó)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(guó)模具鋼主要牌號(hào)及對(duì)應(yīng)的國(guó)外

中北大學(xué)學(xué)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(jī)開距與模具閉合高度的關(guān)聯(lián)為了滿足模具開模時(shí)取出制件的開合度，必須保證壓機(jī)上下工作臺(tái)高度差。如圖所示為壓機(jī)開距和模具閉合高度的關(guān)系示意。圖2-2壓機(jī)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(jī)最大開距，單位mmminD表示壓機(jī)最小開距，單位mmh表示塑件最大高度，單位mmh表示陽(yáng)模高度，單位mm(5)推桿行程校核

【參考文獻(xiàn)】：
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