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上胶硫化是机械弹性车轮制造成型的最后一道工序,模具结构设计的好坏直接影响着机械弹性车轮的硫化质量。本文以机械弹性车轮活络模具的结构设计以及优化为探究对象,主要研究了模具结构对模具的传热特性的影响,为实现机械弹性车轮活络模具的优化设计以及生产制造提供一定参考。(1)根据本文需要设计模具的新型机械弹性车轮结构的特殊性,分析总结模具设计要求、材料和加工工艺要求,确定活络模具的结构组成。对活络模具的受力情况和承载方式进行分析,根据模具在硫化机中的承载情况建立模具的受力模型,基于受力模型和外压圆筒设计理论,对模具部件的重要尺寸参数进行设计,通过整体强度校核进行设计验证。(2)基于参数化建模思想,采用三维实体建模软件Solidworks建立机械弹性车轮活络模具部件三维模型。根据热学传递理论建立机械弹性车轮活络模具的导热控制方程,得到模具在不同预热温度下的温升过程曲线。根据各部件的温升过程曲线积分得到轮胎各点的硫化数据,引入硫化率和硫化变异系数,评价轮胎的整体硫化质量,得到最佳预热温度。为下一步对机械弹性车轮活络模具的结构优化提供基础数据和改进方向。(3)对车轮六个观察点温升曲线和硫化质量进行研究,得到可以表征车轮硫化质量的目标函数,提取模具直径、中套室长度和中套室长度为模具优化过程设计变量,建立机械弹性车轮活络模具的单目标优化模型。根据优化结果和车轮硫化质量分析将模具直径改为1540mm,中套室长度改为160mm,中间上盖厚度改为20mm,再次进行热力学仿真分析,根据硫化质量评价体系检验优化结果的正确性,仿真结果表明车轮过硫率下降了10.5%,硫化变异系数下降了21.7%。本文设计完成一套机械弹性车轮挂胶用活络模具,利用有限元仿真软件完成了模具的热力学仿真、挂胶质量分析和结构优化,得到了一套具有实际生产意义的新型机械弹性车轮活络模具。