Page 54 - 《橡塑技术与装备》2026年1期

橡塑技术与装备
HINA R&P TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

基于有限元法的调模螺母热变形研究

黄书伟
( 中化（福建）橡塑机械有限公司，福建 三明 365500)
摘要 ： 本文主要研究硫化机调模螺母热变形规律。通过有限元对硫化机调模螺母进行热分析，应用响应面分析圆环热变形，
得到圆环内约束模型的外径径向变形、外径轴向最大变形、外径最大总变形的热变形函数式，对比实验组、调模螺母数据与热变
形函数式结果。结果表明 ：圆环热变形函数式不仅适用于圆环内约束模型，也适用于调模螺母梯形牙热变形计算，为工程中硫化
机调模螺母的热变形提供简便高效的计算方法。
关键词 ： 硫化机 ；调模螺母 ；热变形 ；有限元 ；圆环
中图分类号 ： TQ330.47 文章编号 ： 1009-797X(2026)01-0008-08
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2026.01.002

圆环零件是机械行业中基本的一类零件，如轴套、 ΔT=T f -T 0 。
轴瓦、轴承座、密封环、支撑环、导向环等，这类零
件在使用过程中，往往不仅存在受力变形，也存在热
变形，热变形在实际工程中早已引起众多学者、研究
机构的重视和研究 [1~4] ；目前硫化机结构热分析主要
集中在热板、模具、中心机构、蒸汽室 [5~9] ，硫化机
调模机构是典型热力耦合问题，调模机构主要通过法
兰螺柱、调模螺母、上固定板之间的梯形牙进行行程
传递，在设计梯形牙时需要关注装配公差，过小的间
隙可能导致调模机构整体受热膨胀后间隙过小而卡死，
因此有必要研究梯形牙受热变形规律，为合理公差设
计提供依据。本文通过有限元研究调模螺母梯形牙热
变形规律，应用响应面分析圆环外径热变形规律，总
结出圆环外径径向变形、外径轴向最大变形、外径最
大总变形关于直径比 d/D 的热变形函数式，研究结果
图 1 调模螺母有限元模型
建立的热变形函数式，避免了复杂的有限元建模与计
算过程，为工程中硫化机调模螺母的热变形预测提供 表 1 调模螺母有限元模型参数
项目 代号 数值
了一种简便、高效的计算方法，可直接用于相关结构 调模螺母内径 /mm d 395
的设计优化与性能评估，具有较强的工程实用价值。 调模螺母外径 /mm D 482
调模螺母高度 /mm H 200
调模螺母壁厚 /mm B 43.5
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1 调模螺母热变形分析 初始温度 /℃ T 0 200
实际温度 /℃
T f
1.1 有限元模型 温度变化值 /℃ ΔT 178
弹性模量 /MPa E 110 000
图 1 调模螺母有限元模型，内梯形牙简化为圆柱，
泊松比 μ 0.34
外梯形牙为 Tr482×24（大径 482 mm，小径 469 mm）， 热膨胀系数 /℃ -1 α 18×10 -6
对内径施加无摩擦约束，整体施加温度载荷 200 ℃，
为避免欠约束对整体施加弱弹簧约束。表 1 调模螺母
作者简介： 黄书伟（1990-），男，机械工程师，工学硕士学位，
有限元模型参数，表中壁厚 B=(D-d)/2，温度变化值
主要从事橡塑机械设计研发仿真工作。
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