基于ANSYSWorkbench轮胎活络模具结构优化_崔龙.pdf

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1、模具技术２０１５．Ｎｏ．４３９文章编号：１００１－４９３４（２０１５）０４－００３９－０４基于ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ轮胎活络模具结构优化崔龙，唐跃，侯富彬（青岛科技大学机电工程学院，山东青岛２６６０６１）摘要：为了解决轮胎硫化不均的现象，通过应用ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ有限元软件，对活络模具加温和保温过程进行了数值模拟分析，获得了轮胎模具型腔的温度场分布，并据此进行优化弓形座结构，解决了硫化不均的现象。结果表明：与原模型相比，在满足强度条件下，改进后的弓形座可使模具型腔内部温差减小，有利于提高轮胎硫化的质量，同时缩短了活络模具加温和保温时间，降低

2、了能耗和成本。关键词：轮胎活络模具；弓形座；传热；模拟分析中图分类号：ＴＰ３９１．７文献标识码：ＢＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｅｇｍｅｎｔｅｄｔｉｒｅｍｏｕｌｄｂａｓｅｄｏｎＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈＣＵＩＬｏｎｇ，ＴＡＮＧＹｕｅ，ＨＯＵＦｕ－ｂｉｎＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｕｎｅｖｅｎｖｕｌｃａｎｉｚａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｔｉｒｅｍｏｌｄｉｎｇ，ｔｈｅｈｅａｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅ

3、ｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｏｆｔｈｅｔｉｒｅｍｏｕｌｄｃａｖｉｔｙ，ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｂｏｗ－ｓｈａｐｅｓｅａｔｗａｓｄｅ－ｔｅｒｍｉｎｅｄｔｏｕｎｉｆｙｔｈｅｖｕｌｃａｎｉｚａｔｉｏｎ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｍｏｕｌｄ，ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｓｔｒｕｃ－ｔｕｒｅｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｔｈｅｍｏｕｌｄｃａｖｉｔｙ，ｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｖｕｌｃａｎｉ－ｚａｔｉｏｎｑｕａｌｉｔｙ，ｓｈｏｒｔｅｎｔｈｅｈｅａｔｉｎｇａｎｄｈｏｌｄｉｎｇｔｉｍ

4、ｅａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｃｏｓｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｅｇｍｅｎｔｅｄｔｉｒｅｍｏｕｌｄ；ｂｏｗ－ｓｈａｐｅｓｅａｔ；ｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ此弓形座的结构是决定模腔内温度分布的重要０引言因素之一，所以弓形座的结构设计尤为重要。本文通过运用ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ对轮胎活络轮胎硫化的均匀程度直接影响轮胎的硫化模具进行传热模拟分析，并改进弓形座结构，与［１］质量，从而影响轮胎产品的使用性能，而弓形原方案对比，得到一套新方案。座作为轮胎模具中重要的组成部分，与花纹块紧固在一

5、起，与中套滑板发生相互运动，完成轮１传热模拟分析胎模具的开模、闭模。模具加温和保温时，热量要通过弓形座向模腔内传递，从而使模具型腔活络模具整体是近似３６０°轴对称结构，为内部的温度达到轮胎硫化时所需要的温度，因节约模拟时间、缩短模拟计算周期，将模具模型收稿日期：２０１５－０１－１５作者简介：崔龙（１９８８—），男，硕士研究生。４０ＤｉｅａｎｄＭｏｕｌｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ．４２０１５［２］设置为３６°结构，即为模具结构的十分之一，模拟８ｈ后，得出活络模具型腔温度达到活络模具的结构如图１所示。根据目前工厂实稳态时的时间为２．２ｈ左右以及型腔内部的温际生产

6、中的模具硫化加热条件，导环汽室外面度分布。为了便于观察模具型腔内部温度场设有保温套，与外界空气的对流换热可以忽略，的均匀性，选取子午线面上花纹块和上、下侧此边界认为是绝热边界；轮胎是热的不良导体，板的５个点，作为型腔温度的测量值，通过探进行硫化时对模具型腔温度的影响可以忽略不针（ｐｒｏｂｅ）查看温模８ｈ后温度云图如图３计。取模具导环汽室温度为１６０，上、下板及所示。上环温度为１５０，模具的初始温度为２０。轮胎的硫化质量随着轮胎模具温度场的变化而变化，型腔温度梯度越小，均匀性越好，轮胎的质量越好，且生产效率越高。图３温模８ｈ后温度云图根据模具型腔温度分布可以

7、看出，上、下侧板的温度是比较均匀的，温差不大，可以忽略不计，而稳态后花纹块的温度并不相同，有比较明１．上环２．中套滑板３．弓形座４．下板５．花纹块显的梯度分布，３个点的温度分别为１５３．８７、６．下胎侧板７．上胎侧板８．上板１５５．８５、１５４．６３。花纹块上、下的温差为图１９．００Ｒ２０活络模具的结构图０．７６，这样可能对轮胎硫化的质量会有一定［３］９．００Ｒ２０活络模具选用材料为４５钢，取的影响。其热导率为４７Ｗ／（ｍ·Ｋ），密度为７．８５ｇ／ｃｍ３，比热容为０．４６Ｊ／（ｇ·Ｋ）。设置总求解时间为２弓形座的结构改进２８８００ｓ，进行８ｈ的预热模拟分析

8、，最小增量等其他条件设置为系统默认值。定义各个单元组现改进花纹块的