类U型塑料挤出模头设计研究

摘要

塑料异型材挤出成型已经有了几十年的发展历史，在生产生活的各个领域都得到了广泛的应用。但是由于聚合物自身复杂的流变特性和现场工艺条件的多变性，使得挤出模具设计长期依赖于现场的试模修模，成本高，模具的稳定性差，已经满足不了生产实践的需要。 本文首先对模流平衡系数进行了修正，提出了更利于数值计算和理论研究的修正的模流平衡系数。然后对挤出成型的主要影响因素：材料物性、工艺参数以及口模构型进行了分析研究。由于生产实践中材料配方和工艺参数只会微调，主要关注的是其对模具使用稳定性以及产品质量的影响。而口模构型对于挤出成型的影响主要在于功能的实现，相对而言重要的多。 第四章着重研究了塑料异型材口模构型对挤出工艺的影响。其中影响最大的是截面厚度不均，而流体的非牛顿特性(剪切变稀)将加剧出口速度不均。不同的形状组合虽然对模流平衡系数的影响不是很大，但其速度分布的不同造成了出口变形的差异，突出表现为几何夹角的变化，为了消除该影响，得到期望的几何外形，需要采用一些预变形措施来补偿该影响。此外圆角的合理的分布有利于模具出口的速度均匀。 最后着重对类U型塑料挤出模头的设计进行了研究。首先分析了传统的挤出模具设计存在的主要问题，即设计对试模和修模的依赖，以及由此引发的成本的增加和模具使用稳定性的下降。随着仿真技术的发展，试模一定程度上可以由计算机完成，而修模则与优化过程相似。基于iSIGHT的挤出模头优化设计，是现代数值技术和传统设计方法的结合，其优点非常明显，节约成本、提高了设计效率，但是仍然需要人工干预，时间经济性也较差，而且不能对挤出胀大效应进行补偿。而基于Polyflow的反向模头设计本质上是一种反求法，即通过产品外形反求口模轮廓，也可以认为是一种补偿法，因为其对挤出胀大效应进行了补偿。上述两种设计方法均进行了实验验证，都是可行的。但是反向挤出模头设计可以得到理想的产品出口外形，对生产实践的意义重大，代表了塑料挤出模头设计的最新的发展趋势。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景

1.2文献综述

1.3 CFD软件Polyflow简介

1.4课题来源、研究意义及内容

第2章塑料异型材挤出的基础理论

2.1塑料流动分析基本方程

2.2挤出流动的基本假设

2.3本构方程的选择及其参数的确定

2.4本章小结

第3章塑料异型材挤出影响分析

3.1引言

3.2模流平衡系数修正

3.3材料物性对挤出工艺的影响

3.4工艺参数对挤出工艺的影响

3.5本章小结

第4章塑料异型材口模构型对挤出工艺的影响

4.1截面厚度不均对挤出工艺的影响

4.1.1 L型异型材出口速度均匀性分析

4.1.2 T型异型材出口速度均匀性分析

4.1.3 L型异型材两臂厚度变化的影响分析

4.2挤出件截面其他影响因素影响分析

4.2.1 T型异型材过渡区域位置变化影响分析

4.2.2模具几何圆角对模流平衡的影响

4.2.3 L型异型材两臂夹角对挤出工艺的影响

4.3厚度不均的L型异型材截面流道设计

4.3.1增大低速区域流量

4.3.2增大高速区域阻力

4.4本章小结

第5章类U型挤出模头设计方法研究

5.1传统挤出模头设计方法及其问题分析

5.1.1传统挤出模头设计简介

5.1.2传统挤出模头的设计

5.1.2挤出模具问题分析

5.2基于iSIGHT的挤出模头优化设计

5.3基于Polyflow的反向挤出模头设计

5.3.1产品工艺分析

5.3.2反向挤出有限元建模

5.3.3结果分析

5.4本章小结

第6章结论与展望

6.1结论

6.2进一步工作的方向

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果