塑料容器与金属盖的过盈密封结构设计及有限元分析

目的 为研究包装容器的过盈密封性能,设计一种塑料容器与金属盖的过盈密封结构,研究其过盈量与材料属性(弹性模量、泊松比和摩擦因数)对容器密封性能的影响。方法 制定包装容器的结构设计方案,使用UG软件对塑料容器与金属密封盖的过盈联接结构进行三维建模。将接触部位过盈联接的力学模型模拟为圆筒的过盈配合模型问题,并进行理论计算,利用Ansys软件进行仿真验证。最后使用Ansys Workbench创建金属密封盖工作状态下的三维轴对称有限元分析模型,并对不同过盈量与材料属性下的接触应力进行比较。结果 金属密封盖与瓶口的接触应力随安装过盈量的增大而逐渐增大,且接触压力值与安装过盈量之间近似呈线性关系。弹性模量的改变对接触应力的影响较不明显,同时最大接触应力的变化趋势随弹性模量的变化而平稳增长。泊松比与摩擦因数对过盈联接的接触应力影响较小,接触应力数值随其参数的改变而发生波动。结论 在不超过材料屈服强度的条件下,应选用尽可能大的过盈量,同时可以适量增大弹性模量,以增强塑料容器与金属盖之间过盈联接的密封性能。

金属盖结构参数对其密封性能的影响

为研究容器的密封性能,以包装容器中金属密封件为研究对象,分析其配合面槽口倒圆半径、配合面截面厚度、密封槽高度、配合面倾角与表面摩擦系数等结构参数对其密封性能的影响。建立金属部件与塑料瓶口过盈配合的三维轴对称模型,基于弹性理论对配合模型进行理论计算、对比仿真分析结果,验证了分析模型的适用性。对密封金属盖的各参数影响情况进行了有限元分析,比较研究不同结构参数下的接触应力。金属盖结构参数中配合面倾角对最大接触应力影响较大,密封槽高度大于2 mm时配合面接触应力迅速下降后趋于稳定,接触应力随配合面槽口倒圆半径变化而上下波动,配合面截面厚度与表面摩擦系数对接触应力影响较小。为保证容器具有较好的密封性能,应适当改变金属盖配合面倾角大小,减小密封槽高度,获得更大的接触应力。