车用PET保护膜模切成形过程仿真与参数优化研究.pdf

摘要

以聚乙烯对苯二甲酸酯类（polyethyleneterephthalate，PET）车用保护膜模切

加工为研究对象，针对实际生产过程中，保护膜因为变形、翻边等现象导致产品

表面质量不合格的问题，通过数值模拟和实验验证的方法，实现PET保护膜模切

加工成形过程的仿真；并设计试验，分析研究不同模切工艺参数对材料断面形态

的影响规律，优化成形工艺。具体研究内容如下：

1.仿真过程中的有限元基本理论和关键技术分析。模切成形过程是一个高

速碰撞并冲压成形的过程，对比分析隐式算法和显式算法的特点，显式算法更适

合解决模切成形这类非线性和瞬态问题；因为模切成形涉及刚体与柔体间的复杂

接触，可以采用罚函数法来消除穿透现象和解决成形过程中的接触界面问题；通

过调整模型的体积粘度、总体粘性阻尼或附加刚度和细化网格的方法，从而起到

有效控制沙漏现象的目的；采用任意拉格朗日-欧拉方法能够更好地模拟材料的变

形过程，提供了更灵活的材料描述方式。这些理论和方法的综合应用，为模切成

形过程的仿真提供理论支撑。

2.PET保护膜模切成形仿真模型的建立。通过拉伸试验和仿真确定了材料模

型和参数，在此基础上利用HyperMesh软件进行建模和前处理；之后分别用Ls-

Dyna和HyperView软件对模切成形过程进行计算和分析。根据PET材料的实际

模切结果，对仿真模型的相关参数进行调整和优化，完成仿真模型与实验结果的

校准，获得了与实际误差在5%以内专门用于PET材料模切过程的CAE仿真模型。

3.模切工艺参数对断面形态的影响研究。通过正交试验设计和极差分析，

探讨了模切工艺参数对断面形态的影响。分析结果表明，厚度、R11角和R21角

为主要影响因素，而摩擦因素和进给速度的影响较小。

4.模切加工相关工艺参数优化。对比分析相关优化方法，运用多因素权重

优化方法对模切加工相关工艺参数进行优化。优化后的工艺参数为PET材料厚度

为0.3mm，刀具R21角为0゜，摩擦系数为0.05，刀具R11角为20゜，进给速度

为9.6m/min。优化后的产品侧角度和废品侧角度均有小幅减小。对比之前产品侧

角度分别减少1.96%、1.42%、13.7%，废品侧角度分别减少0.67%、1.89%、

1.70%。

关键词：PET保护膜；模切加工技术；有限元模型；工艺优化；

Abstract

Thepolyethyleneterephthalate(PET)protectivefilmwastakenasthesubjectof

research,withafocusonaddressingsurfacequalitydefectsarisingfromdeformationand

flangingduringthediecuttingproductionprocess.Numericalsimulationand

experimentalverificationwereemployedtotacklethisissue.Thesimulationofthedie

cuttingprocessforPETprotectivefilmwassuccessfullyrealized,andanexperimentwas

designedtoinvestigateandanalyzetheimpactofvariousdiecuttingprocessparameters

onthematerialscross-sectionalshape,leadingtotheoptimizationoftheformingprocess.

Thespecificresearchcontentswereasfollows:

1.Analysisofthebasictheoryandkeytechniquesoffiniteelementinthesimulation

process.Becaus