挤板机头流道参数化设计及流场分析

摘要

塑料制品的广泛应用使得挤出成型技术已经成为当今世界的前沿学科和研究热点之一。然而，作为挤出成型关键设备的机头模具的设计方法却存在许多弊端：设计过程繁琐、精度不高、效率低下，对挤出机头流道进行参数化设计与流场分析具有现实的意义。
　　 分析了聚合物熔体的流变特性，以及熔体在圆形和平缝形两种流道中的流动状况。在此基础上对三种典型机头流道的结构形式和流动均匀性指数、扇形区间隙、歧管半径、模唇区间隙等设计参数作了研究，并对鱼尾型和衣架型机头流道扇形区高度、扩散角、歧管始末端半径、中心角等参数进行了优化。
　　 运用Visual Basic6．0编写了可视化控制界面，并采用SolidWorks提供的API编程接口和程序驱动法编制了参数化设计程序，把流道各设计参数作为变量写到程序中；在SolidWorks中调用编译生成的DLL插件实现了机头流道的参数化设计。运用此系统可以直观地观察挤出机、材料、工艺生产要求等参数改变时，流道三维模型的变化，实现了机头流道三维实体建模的参数化和自动化，大幅度地减少设计工作量和周期，提高了效率。
　　 对由参数化系统构建的流道模型进行流场分析。根据客观生产条件，通过Fluent软件模拟熔体在流道内的流动情况，并截取特殊流道平面，分析其压力场、速度场、温度场的分布规律，以此作为流道结构改进与优化的依据。
　　 对几种机头流道结构的形式和参数作出研究的基础上开发的机头流道的三维建模系统，输入相关设计参数后便可以自动实现流道模型的生成；对流道模型进行CAE分析，根据分析结果对流道结构进行微调，从而确保设计的合理性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 挤出发泡成型工艺简介

1.1.1 挤出发泡方法

1.1.2 挤出发泡装置

1.2 挤塑模具设计理论基础

1.2.1 材料的粘性行为

1.2.2 材料的弹性效应

1.2.3 塑料熔体流动分析

1.2.4 挤出模设计准则

1.3 挤出模具CAD技术

1.3.1 国外塑料型材挤出模CAD技术的发展概况

1.3.2 国内塑料型材挤出模CAD技术的发展概况

1.3.3 机头模具的设计方法研究现状

1.4 参数化设计

1.5 本课题的主要研究内容

1.6 本章小结

第二章 挤出成型机头参数及设计

2.1 T形流道设计

2.1.1 熔体流动模拟分析

2.1.2 流道尺寸设计

2.1.3 熔体停留时间分析

2.2 鱼尾形机头流道设计

2.2.1 熔体流动模拟分析

2.2.2 流道尺寸设计

2.2.3 流道的优化设计

2.3 衣架形机头流道设计

2.3.1 机头的分类

2.3.2 流道尺寸设计

2.3.3 熔体停留时间分析

2.3.4 剪切速率计算

2.3.5 流道的优化设计

2.4 本章小结

第三章 三维参数化设计系统研究

3.1 参数化设计的平台及语言的选择

3.1.1 参数化设计平台的选择

3.1.2 参数化设计语言的选择

3.2 系统总体方案设计

3.3 二次开发的关键技术

3.3.1 SolidWorks API对象层次结构

3.3.2 SolidWorks二次开发原理

3.4 圆柱形流道的二次开发。

3.5 本章小结

第四章 流道三维参数化设计系统的实现

4.1 三维参数化系统结构

4.2 三维参数化系统的开发

4.2.1 VB开发SolidWorks的基本原理

4.2.2 VB开发SolidWorks的关键技术

4.3 流道三维参数化程序设计

4.3.1 程序驱动法

4.3.2 尺寸驱动法

4.4 流道三维参数化系统的实现

4.4.1 T型流道的参数化设计

4.4.2 鱼尾型流道的参数化设计

4.4.3 衣架型流道的参数化设计

4.5 系统运行及实例

4.5.1 系统的运行环境

4.5.2 系统菜单插件开发

4.5.3 三维参数化设计系统运行实例

4.6 本章小结

第五章 流道模拟流场分析

5.1 CFD软件

5.2 流道模型

5.2.1 流道数学模型

5.2.2 流道物理模型

5.2.3 边界条件

5.3 模拟流场分析

5.3.1 材料参数

5.3.2 网格划分

5.3.3 Fluent流体分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 改进及展望

参考文献

攻读学位期间本人出版或公开发表的著作、论文

附录

致谢