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挤出成型是橡胶、塑料等聚合物成型加工中最重要的工艺方法之一。随着我国汽车制造业的蓬勃发展,市场对轮胎的需求量越来越大,对轮胎的性能要求也越来越高,面对越来越多的机械设备和越来越多的产品种类,如何在实际生产中控制各个工艺参数,保证胶料挤出质量,是轮胎行业所关注的问题,也是聚合物加工领域的当前重要课题之一。而在目前的轮胎制造过程中,胶料的挤出仍以“试差法”调整为主,其试制周期长、成本高,阻碍了轮胎制造“高速、高产”的发展要求。
本文以某载重子午线轮胎胎面胶为研究对象,运用POLYFLOW软件对其挤出进行仿真分析,研究挤出工艺条件对胶料挤出成型的影响和胶料挤出流动规律,为轮胎制造工艺参数的快速设定提供理论上的依据。主要包括以下几个部分:
1.建立胶料挤出有限元模型。对胎面胶挤出预口型和口型进行测绘,运用CATIA进行建模,建立仿真分析的几何模型。利用POLYFLOW的专用前处理软件GAMBIT划分网格得到有限元模型,并设置相关的边界条件。
2.对胎面胶的流变力学性能参数进行流变试验,运用POLYMAT软件包对试验数据进行参数拟合,确定仿真分析中选用Bird—Carreau本构模型中相关流变参数。
3.仿真分析胎面胶——牵引速度、壁面滑移系数和螺杆转速(入口流量)等工艺参数,对胶料挤出流动规律以及胎面胶在挤出胀大和形状等方面的影响。
利用胎面胶挤出机在不同的工艺参数条件下,测得挤出胶料的断面尺寸,并与仿真结果进行了对比,结果表明工艺参数的变化对胶料流动具有较大的影响,仿真与实验结果具有良好的一致性,说明胎面胶挤出成型模拟计算的正确性