【摘 要】
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选择合理的本构模型、拟合本构模型参数是吸塑成型仿真的首要任务,也是准确模拟成型过程的前堤,在此基础上才能预测产品成型质量,优化模具结构与工艺条件,提高设计与加工效率。与金属齿轮相比塑料齿轮弹性模量较小,易弯曲变形,成型精度较差,优化成型工艺只能部分地提高成型制品的尺寸精度,而要更大程度地消除尺寸差异则需要对型腔模具进行尺寸修正,并以此开展相应的参数化设计。本文主要对ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共
【基金项目】
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国家自然科学基金（11672271,11432003）； 合肥华凌股份有限公司“吸塑材料特征研究（20190508A）”； 深圳市兆威机电股份有限公司“塑料齿轮模具型腔设计及参数化建模（20210035A）”；
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选择合理的本构模型、拟合本构模型参数是吸塑成型仿真的首要任务,也是准确模拟成型过程的前堤,在此基础上才能预测产品成型质量,优化模具结构与工艺条件,提高设计与加工效率。与金属齿轮相比塑料齿轮弹性模量较小,易弯曲变形,成型精度较差,优化成型工艺只能部分地提高成型制品的尺寸精度,而要更大程度地消除尺寸差异则需要对型腔模具进行尺寸修正,并以此开展相应的参数化设计。本文主要对ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）材料的流变行为进行研究及分析,对相应的黏性模型进行参数拟合,探讨模型的适用性,并基于相关的开发语言将拟合过程编程化,进行相关软件的设计与开发;基于POM100的CrossWLF黏度模型拟合参数和塑料齿轮的成型工艺,分析如何对齿轮进行修正以满足提高齿轮精度、降低由偏载造成的噪音及磨损、优化齿轮使用性能的要求与目标,并设计开发用于修正齿轮建模的软件。本文的主要工作如下:（1）选取ABS吸塑材料进行一系列温度的流变实验,分析其在低剪切区的牛顿流动行为和高剪切区的非线性流变特征如高分子材料的“剪切变稀”现象。（2）选取商业软件Polyflow中常用的黏性模型Bird-Carreau、Cross、modified Cross、Carreau-Yasuda和Power等开展模型参数拟合,基于最小二乘法建立了拟合数学模型和数值迭代的方法,开发了计算程序,数值结果表明,在所研究的5种模型中,Carreau-Yasuda模型和Cross模型能较好地描述该材料的流变特性,Bird-Carreau模型次之,Power模型最差。对于Cross和Power模型该方法的拟合结果比商业软件Polymat的精度更高。基于此方法进行黏性模型拟合软件的设计与开发。（3）推导了齿轮齿廓的各曲线段参数方程,并将其应用于UG/Open GRIP、UG/Open API齿轮实体建模,基于各参数方程及三维设计方法进行点坐标计算以及齿轮建模程序开发。（4）对齿轮成型产生的缩腰问题进行型腔修正分析,综合采用齿向及齿廓上的各修形类型对齿轮型腔进行修正处理以提高齿轮尺寸精度,并基于UG二次开发设计了用于齿轮修正及三维建模的软件,提高了齿轮的修正及建模速率。
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