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挤出胀大效应使得橡胶挤出制品的实际截面尺寸与挤出口型几何尺寸并不一致,这是导致口型设计困难的主要原因之一。目前,国内挤出口型设计普遍采用“试错法”,具有很大的盲目性且存在生产周期长、适用性差等缺点。挤出口型的逆向数值设计可以有效地预测胀大效应对口型的影响,为实际挤出口型的设计提供理论依据。 本文以某全钢子午线轮胎胎面胶料的挤出口型为研究对象,应用RPA2000橡胶加工分析仪研究了胎面胶料TMG的流变性能,并根据流变测试数据拟合出粘弹性PTT本构模型参数。运用CATIA和GAMBIT建立了胎面胶料挤出口型逆向数值设计的三维有限元模型。 对挤出口型逆向设计的结果进行分析,得出胶料在口型出口处沿挤出方向的速度分布基本决定了逆向设计所得口型的出口构型。通过试验口型进行挤出试验测试,验证了正向仿真挤出方法的合理性,并在此基础上对逆向设计所得口型进行了验证。从口型流道长度、预口型流道加入圆滑过渡结构两方面研究了其对胎面胶料TMG挤出口型设计的影响,并通过逆向所得口型建立正向挤出模型,研究其对挤出质量的影响。结果表明,口型流道长度的变化会影响逆向设计所得口型的构型、出口速度分布及压力分布,但并不能解决挤出制品质量与能耗之间的矛盾;在预口型流道加入不同的圆滑过渡结构对口型的构型影响较小,其中基于三次多项式插值的预口型流道结构的胶料内部流场、口型出口速度分布都最为均匀,能够满足挤出制品质量和能耗状况的协同提升。 在挤出口型逆向数值设计的分析基础上,考虑手动操作设计的诸多共性,结合有限元通用分析软件POLYFLOW的特点,基于Visual Basic可视化的程序设计语言,以面向对象的设计方法进行了轮胎胎面挤出口型逆向数值设计专用软件的开发,实现了口型逆向数值设计的便捷化、用户化、专业化。