中空吹塑制品型坯成型关键技术及其应用研究

摘要

挤出吹塑是中空制品加工成型的主要方法，成型过程中型坯的质量将直接影响制品精度、制品性能、成型加工周期和成本等，因此如何保证型坯质量成为挤出吹塑成型工艺中的核心问题。挤出机头是型坯成型的重要部件，传统“Try and Error”的设计方法周期长、成本大，且型坯成型的过程中若对壁厚不加以控制，易导致最终制品的轴向壁厚不均和物料的浪费。因此本文主要从机头设计和控制系统的实现两方面研究了保证型坯质量的技术。
　　机头设计方面将现代先进的CAD/CAE技术运用在机头内流道设计之中，首先研究了数值模拟机头挤出型坯过程的方法，包括构建由控制方程、本构方程、初始值和边界条件组成的数学模型，推导数学模型的有限元求解方式。再依据前述原理对5L双层吹瓶机复合机头挤出型坯的过程进行了有限元模拟分析，得到机头流道各部分流场的分布规律，依据机头的入口压力、出口速度的均匀性、高粘度区域的分布和共挤区域分界面的稳定性对机头的挤出性能进行评价，基于提高熔体出口速度的均匀性及避免粘滞现象的原则，对内外层机头流道结构进行了优化，结果表明优化后效果明显。并进一步分析以物料非牛顿指数、入口流量和内外层间入口体积流量比为代表的成型工艺参数对机头挤出性能的影响，对制定机头的挤出工艺参数具有一定的实际指导意义。
　　壁厚控制系统的实现方面，将电液比例控制技术和嵌入式技术运用其中，首先分析机头型芯位置控制系统的构成，构建系统的数学模型，分析系统的快速性、稳定性和稳态精度，并研究液压系统参数对其性能的影响，针对系统非线性、时变性的特点提出模糊自整定PID的控制策略，并对该策略的控制效果进行了验证，结果表明系统对单位阶跃响应的系统超调量减少，过渡时间缩短，且抗干扰能力增强。并进一步研究了控制系统中控制器的设计方案，硬件部分给出以 LPC2220为核心的整体设计方案，软件部分选用 IIμC/OS?作为其操作系统，研究 IIμC/OS?在LPC2220上的移植方法，并给出了系统上层应用程序的设计方法。

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英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3课题研究内容与论文结构框架

第2章 机头流道数值分析

2.1 机头流道结构的确定

2.2 机头流道数学模型

2.3 机头流道有限元模型

2.4 本章小结

第3章 机头流道数值模拟结果分析

3.1 流场分布

3.2 复合流道结构优化

3.3 工艺参数对复合机头挤出性能的影响分析

3.4 本章小结

第4章 型坯壁厚控制系统的建模

4.1 壁厚控制系统的组成与工作原理

4.2 壁厚控制系统的数学模型

4.3 本章小结

第5章 型坯壁厚控制系统控制策略研究

5.1系统控制性能分析

5.2 液压系统参数对其性能影响

5.3 控制系统控制策略分析

5.4 模糊自整定PID控制的原理

5.5 模糊自整定PID控制参数的确定

5.6 基于Simulink的模糊自整定PID仿真研究

5.7 本章小结

第6章 嵌入式型坯壁厚控制器的设计

6.1 控制器的组成

6.2 硬件设计

6.3 软件设计

6.4 本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及获得的成果

致谢