【摘 要】
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球阀因其密封性能强、结构简单、操作简便、启闭快速等特点被广泛应用于各项工业领域。近年来随着国民经济高速发展,球阀的使用环境也变得愈发复杂,特别是在氯碱行业中,球阀的运行工况普遍存在高温、高压、强腐蚀等特点,这对球阀产品的质量提出了更高的要求。普通金属球阀由于耐腐蚀性能差,在强腐蚀环境的失效极易造成人民生命财产的损失,目前国内外相关企业大多采用玻璃钢球阀代替普通金属球阀在强腐蚀性环境中的使用,但由于
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球阀因其密封性能强、结构简单、操作简便、启闭快速等特点被广泛应用于各项工业领域。近年来随着国民经济高速发展,球阀的使用环境也变得愈发复杂,特别是在氯碱行业中,球阀的运行工况普遍存在高温、高压、强腐蚀等特点,这对球阀产品的质量提出了更高的要求。普通金属球阀由于耐腐蚀性能差,在强腐蚀环境的失效极易造成人民生命财产的损失,目前国内外相关企业大多采用玻璃钢球阀代替普通金属球阀在强腐蚀性环境中的使用,但由于国内技术水平与国外相比存在明显差距,企业往往更倾向于进口产品。本文为提高某企业玻璃钢球阀质量,以球阀启闭件球体为例,对影响其质量的成型工艺与模具结构两种因素进行优化研究。本文的主要研究内容及结论如下:（1）对玻璃钢模压成型理论进行研究,重点分析了模压成型的工艺条件与模压料工艺性能之间的相互关系及其对成型过程的影响,介绍了多种复合材料成型过程的固化模型。通过分析制品质量缺陷产生原因,证明了对模压成型工艺参数与模具结构进行优化的重要性。（2）以成型压力、成型温度和保压时间三种工艺条件作为影响因素,标准试件拉伸强度和弯曲强度作为评价指标,在此基础上分别设计单因素试验和正交试验。单因素试验结果表明,当成型压力超过9MPa时,或成型温度超过160℃时,试件的拉伸强度和弯曲强度均逐渐开始降低;保压时间在10～30min范围时,试件力学性能随保压时间的增加而增强,当保压时间在30～60min范围时,试件力学性能随保压时间的增加而减弱;正交试验结果的直观分析和方差分析结论表明,玻璃钢球阀启闭件模压成型工艺参数的最佳水平组合为成型压力8MPa、成型温度150℃、保压时间30min。（3）对模具结构的加热结构和型腔结构分别进行优化研究。在对加热结构的研究方面,首先确定了模具内部主要以热传导的方式传递热量,模具内部孔道与导热油之间的换热属于强制对流传热,基于传热理论建立了成型模具的传热数学模型,针对原加热结构提出了三种优化方案,利用ANSYS有限元软件对三种优化方案分别进行分析计算,其计算结果表明最优化方案使得型腔最大温差降低至4.86℃,降低幅度达到了62.27%,基本满足行业的标准要求;在对型腔结构的研究方面,基于ANSYS对模具型腔尺寸进行了精密化研究,其分析得到的最终型腔尺寸为60.2921mm,最后根据研究结果加工制造精密化模具,利用精密化模具进行了制品生产试验,其制品尺寸与仿真设计结果基本一致。
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