胶条密封结构设计方法与流程

本发明属于计算机辅助设计，具体涉及一种胶条密封结构设计方法。

背景技术：

1、在热压罐固化成型中，一些复合材料零件需要采用筒形工装进行辅助热压罐固化成型，为方便脱模通常是对筒形工装进行分模设计，形成由两端端框和中间多块芯模组成的结构形式。在芯模与芯模之间、芯模与端框之间的拼接缝处开设凹槽，在凹槽内设置胶条，合模时，挤压硅橡胶等材料的胶条实现整体密封。如果设计的凹槽与胶条之间不匹配会造成不能形成可靠的密封，容易导致零件在固化成型时形成弥散性缺陷。

2、目前，针对胶条密封的密封结构的设计缺少相应的设计指导方法，给密封结构的设计带来了一定的难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种胶条密封结构设计方法，以解决在胶条密封结构设计中存在的缺乏有效密封判定指标的问题。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、胶条密封结构设计方法，包括以下步骤：

4、采用密封性能检测试验工装进行密封性能检测试验，密封性能检测试验工装包括上模板和下模板，在下模板上设置密封凹槽，在密封凹槽内配合设置密封胶条，将上模板与下模板合模并测量合模间隙，对合模密封性能进行检测，根据检测结果获取当前密封凹槽尺寸与密封胶条尺寸对应的临界密封间隙；

5、根据密封性能检测试验工装及密封凹槽尺寸、密封胶条尺寸建立密封结构的有限元模型，并使有限元模型的合模间隙等于临界密封间隙；

6、对有限元模型进行仿真计算，获取密封胶条的表面压力，根据表面压力绘制表面压力分布图，在表面压力分布图上选取基础密封压力值，根据基础密封压力值和表面压力分布图确定密封胶条上接触面、下接触面和侧面的有效压力宽度范围，并计算临界密封压力和临界密封宽度；

7、根据临界密封压力、临界密封宽度和安全系数，确定i型密封结构的密封宽度设计指标和密封压力设计指标。

8、在一些实施例中，对合模密封性能进行检测，根据检测结果获取当前密封凹槽尺寸与密封胶条尺寸对应的临界密封间隙的步骤包括：

9、将合模后的密封性能检测试验工装采用密封袋进行密封，对密封袋抽真空，并在设定真空值下保持设定时间，观察真空值是否发生变化；

10、逐步增加密封性能检测试验工装的合模间隙，分别进行合模密封性能试验，直至试验中出现真空值发生变化，将真空值出现变化的上一次试验对应的实际合模间隙测量值的最大值作为临界密封间隙。

11、在一些实施例中，在上模板与下模板的合模面之间设置不同厚度的垫片，对合模间隙进行调节。

12、在一些实施例中，根据密封胶条的初始压缩率和填充率确定密封凹槽的深度和宽度。

13、在一些实施例中，所述下模板上设置有空腔，所述密封凹槽设置在空腔外围，所述上模板上设置有能够与空腔连通的通气孔。

14、在一些实施例中，所述密封结构的有限元模型满足以下条件，包括：等效模型长度不小于300mm；为等效模型中的上模板、下模板、密封胶条配置对应的材料参数；在密封胶条轴向一侧设置对称边界，在另一侧约束轴向自由度；为密封胶条与上模板、下模板之间设置接触属性。

15、在一些实施例中，计算临界密封压力p和临界密封宽度ω，表示为：

16、；

17、其中，、分别为密封胶条上接触面压力宽度的上限值、下限值；、分别为密封胶条下接触面压力宽度的上限值、下限值；、分别为密封胶条侧面压力宽度的上限值、下限值。

18、在一些实施例中，根据密封宽度设计指标和密封压力设计指标，对密封凹槽和密封胶条的尺寸进行迭代设计。

19、本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

20、本发明采用密封性能检测试验与有限元仿真分析相结合的方式，确定以密封压力和密封宽度为设计参数的密封胶条密封性定量设计指标，该设计指标反映同一牌号的胶条密封性能，能够适用于不同的密封凹槽尺寸和密封胶条尺寸；在确定密封设计指标后，建立不同尺寸的密封凹槽与密封胶条的有限元模型，通过有限元分析获取不同尺寸的密封凹槽和密封胶条的密封压力和宽度，从而在设计指标的约束下能够实现对结构尺寸的快速迭代设计，从而能够减少进行实物试验的次数，提高了密封结构设计效率，降低了设计成本。

1.胶条密封结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的胶条密封结构设计方法，其特征在于，对合模密封性能进行检测，根据检测结果获取当前密封凹槽尺寸与密封胶条尺寸对应的临界密封间隙的步骤包括：

3.根据权利要求1所述的胶条密封结构设计方法，其特征在于，在上模板与下模板的合模面之间设置不同厚度的垫片，对合模间隙进行调节。

4.根据权利要求1所述的胶条密封结构设计方法，其特征在于，根据密封胶条的初始压缩率和填充率确定密封凹槽的深度和宽度。

5.根据权利要求1所述的胶条密封结构设计方法，其特征在于，所述下模板上设置有空腔，所述密封凹槽设置在空腔外围，所述上模板上设置有能够与空腔连通的通气孔。

6.根据权利要求1所述的胶条密封结构设计方法，其特征在于，所述密封结构的有限元模型满足以下条件，包括：等效模型长度不小于300mm；为等效模型中的上模板、下模板、密封胶条配置对应的材料参数；在密封胶条轴向一侧设置对称边界，在另一侧约束轴向自由度；为密封胶条与上模板、下模板之间设置接触属性。

7.根据权利要求1所述的胶条密封结构设计方法，其特征在于，计算临界密封压力p和临界密封宽度ω，表示为：

8.根据权利要求1所述的胶条密封结构设计方法，其特征在于，根据密封宽度设计指标和密封压力设计指标，对密封凹槽和密封胶条的尺寸进行迭代设计。