针对塑化过程的注塑机螺杆适用性分析

摘要

物料在料筒内的塑化过程影响着塑料制品的质量以及生产率，而对塑化过程起着重要作用的主要工艺参数是：料筒温度、螺杆的转速、熔体压力（背压）与成型周期的时间。本文的主要目的是借鉴前人的成果，经过发展和改进，寻求一种简单实用的方法为工艺参数的选取提供一定的理论依据，同时判断螺杆的适用性能。 首先，对螺杆的塑化过程进行理论分析，选择合理的分析方法。物料在料筒内的变化过程经历了三个不同的阶段，而对每一个阶段的研究都解决了螺杆在塑化过程中的不同问题。本文在研究过程中主要针对熔体输送过程进行分析，根据注塑单螺杆的工作机理，将注塑螺杆的熔体输送过程分为了非稳定输送阶段和稳定的计量阶段，总结出了与挤出机所不同的熔体输送过程的几何模型和数学模型。 然后，对螺杆的熔体输送过程进行有限元模拟，分析熔体的速度场、压力场以及温度场，再结合对生产率和计量精度的对比选择工艺方案。在所建立的几何模型的基础上建立了有限元模型，并根据所建立的数学模型设定了有限元分析的边界条件。借助有限元分析软件ANSYS 的流体动力学分析功能对在四种不同的工艺方案下的熔体输送过程进行模拟，并将模拟的结果进行比较，选择了较为合理的工艺方案。 最后，采取常规的评价指标与有限元分析相结合的方法对螺杆的适用性做出评定。在熔体输送过程有限元分析结果的基础上，根据螺杆的评价指标对螺杆的适用性进行科学的评定，并建立螺杆的力学模型及有限元模型，对其进行有限元分析，以此来证明螺杆适用于该种物料和已选取的工艺方案。将选取的工艺方案运用于实际生产中，采集了下列数据：熔体的塑化质量、熔体的最高温度以及计量时间。并将有限元模拟的结果、实际运用的结果及理论计算的结果进行了对比，证实了这种分析方法的合理性。