輻板式全塑輪胎澆口設計與聯合仿真分析

高曉東，楊衛民，張金云，安 瑛，譚 晶*

（1.北京化工大學 機電工程學院，北京 100029；2.輪胎設計與制造工藝國家工程實驗室，北京 100029）

隨著現代汽車和航空工業的迅猛發展，對輪胎性能的要求也不斷提高。傳統輪胎主要采用橡膠材料。然而，傳統充氣輪胎由于其本身的特點，不可避免地存在一些問題，如扎刺爆胎[1]、制造成型工藝復雜、在軍事領域無法抵抗輕型武器的打擊等[2]；同時傳統輪胎的各功能相互牽制和矛盾，不能實現多目標優化[3]。因此，隨著科學技術的進步，全塑輪胎應運而生[4-5]。塑料輪胎具有密度小、強度高和安全性高等優勢，但目前塑料輪胎多采用聚氨酯材料澆注成型[6-11]，為化學反應成型，受材料類型限制較大，成型也較難控制。

本工作采用注塑成型工藝，以輻板式輪胎為研究對象，研究全塑輪胎成型過程中澆口位置和數量對熔料流動狀態、充模情況和制品精度等的影響；同時采用聯合仿真技術，構建復合材料體系，對4種方案成型后的全塑輪胎進行力學分析，提高了仿真模擬的實際預判性和準確性，為注塑成型設計提供了重要的參考信息。最后，結合模流分析及產品性能分析得到最優方案。

1 輪胎注塑成型分析

1.1 分析前處理

通過Pro-E軟件建立全塑輪胎三維模型，如圖1所示，保存為stl格式后導入Moldflow軟件，得到注塑輪胎模型。選用Fusion格式，得到網格模型。對原始網格進行優化，網格最大縱橫比為9.9，平均縱橫比為2.45，單元匹配率為86.5%，各項指標均滿足模擬分析要求。……