Page 38 - 《橡塑智造与节能环保》2021年1期

■ 技术与装备

管。为了进入市场，汽车和其他机动车辆必须遵守本 或复杂，结构会发生变形，或者组件中的部件相互接
地或国际的规范和法规。ISO26262标准被认为是实现 触。在橡胶应用中，与线性的明显差异使这些分析完
汽车功能安全的最佳实践框架之一。 全非线性。
如果在汽车的设计或制造过程中遇到安全问题、 表征线性材料仅需要单轴拉伸测试和使用双轴
危险因素、产品缺陷或不合格程序时，制造商可以要 引伸计。应力可以通过缩小测试样品横截面的方式来
求退回一批或整批产品，这一程序称为产品召回，它 校正，而横向（或厚度）与纵向应变之比即为泊松应
出现在每个行业中，并且可能与生产相关，也可能源 变。但是，橡胶经历了四种变形模式，包括单轴、等
自原材料。 双轴、平面和体积变形，这些变形模式可能处于拉伸
在价值链的不同阶段进行产品和运营测试以及检 或压缩模式，这使“零时”表征橡胶所需的测试次数达
查，以确保最终用户的安全性并符合汽车行业要求， 到了八次。
从而避免召回这些产品。但是，汽车行业仍然特别关 幸运的是，Trealor观察到了单轴拉伸和等双轴压
注产品召回，这会造成相当大的经济影响。 缩的等效性。橡胶几乎是不可压缩的，因此等双轴拉
1.2 汽车产品开发 伸和压缩等效于单轴压缩和拉伸，而单轴拉伸和压缩
为了验证材料或产品，汽车行业迄今为止一直依 是独立的，单靠平面张力是不够的。
靠大量、冗长和重复的测试。尤其是将橡胶混合，然
后进行测试，并在通过测试后将新混合物制成新样品
后改变配方。此外，还建立了用于测试的样品，其结
果用于更改化合物，形状或工艺，因为新的样品需要
进一步测试，直到获得满意的产品为止。事实上，如
果要做任何分析，也很少会在制作产品之前进行（意
味着在提出产品，构建工具，对产品进行样品设计和
进行修补测试之前）。相反，通常将分析其作为解决
开发过程中各个方面问题的最后方案。
这种按顺序开发汽车橡胶和橡胶产品的方法会拖
延进入市场的时间，任何组合、加工、样品和测试的 图1 阀盖上的后固定器；动态和PIP（压入定位）密封
顺序通常都需要几周到几个月。此外，在样品制作过
在管理级别出现的一个问题是通过FEA进行设计
程中的任何改变都会增加项目的预算;浪费的时间和
的成本。如果评估了软件、硬件、培训和维护的成
金钱越多，改变就发生得越晚。最后，计算机辅助制
本，则可以在内部开发材料表征和FEA。根据需要，
造/工程(CAM/CAE)或计算流体动力学/ilnite元素分析
它们也可以来自诸如WIDL的第三方公司。
(CFD/FEA)的有限集成导致了效率低下和缺乏设计创
意。只有经验是不够的，因此需要使用现代工具和模
2 对装配中的橡胶零件建模
拟，它们是可复制的。此外，公司往往倾向于停止使
以下各节重点介绍了橡胶的表征，这对于在准静
用任何可行的解决方案，因为他们几乎没有时间，金
态（意味着逐渐缓慢）的载荷和变形下对橡胶产品进
钱或兴趣来尝试通过仿真来优化此类解决方案。实际
行建模是必需的。本节还介绍了在加拿大和美国为汽
上，必须建立模型，以进一步帮助达到材料，设计和
车工业提供橡胶部件的WIDL对橡胶部件纤维模压机
工艺方面的极限，从而优化应用程序的问题。
完整的研究。
1.3 橡胶有限元分析
2.1 后固定器制造公差指南
有限元分析（在行业中通常称为FEA，在欧洲通
福特汽车公司选择了温莎工业发展实验室
常称为FEM有限元方法）在汽车行业的零部件设计中
（WIDL），以评估在机罩下压入式动态密封系统中
得到了越来越多的应用，任何此类分析都可以是线性
将经过机械加工的铝制后保持架转换为环氧乙烯基酯
的，因此，如果材料表现为非线性方式，则相对简单
复合材料的可行性。最初的样品失败了，因为成型公

12 橡塑智造与节能环保