【硕士论文】基于挤出流动模拟的塑料异型材同模异出模具设计技术研究.pdf

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1、大连理工大学硕士学位论文基于挤出流动模拟的塑料异型材同模异出模具设计技术研究姓名：于庆安申请学位级别：硕士专业：机械工程指导教师：于同敏;王贵斌20070601大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要塑料异型材是通过挤出成型方法制得的非规则截面形状的塑料制品，其应用范围十分广泛，尤以塑料建材领域最为典型。众所周知，在挤出生产过程中模具起着十分重要的作用，它直接影响着型材制品的质量和生产效率。“同模异出”挤出模具是指在同一台挤出机上，用同一套模具成型两种或两种以上不同断面形状和尺寸的塑料型材制品的模具。因不同型材产品的截面形状、壁厚、米重等各项指标的差异

2、，在挤出流动过程中，必须保证合理的模具流道结构设计，以及能对熔体的流速、压力进行有效的控制，才能实现两个完全不同的独立流道中的熔体达到流动平衡，并使模具出口处的熔体流动速度相同，以保证型材产品的质量要求。本文针对“同模异出”挤出模具设计的关键问题—熔体流动平衡问题，通过应用ANSYS数值模拟软件对熔体在模头流道内的流动过程进行模拟仿真，获得“同模异出”模具设计所需的熔体流动的速度场、压力场等数据，进而通过调整模具流道结构参数，达到同模挤出不同型材制品时的熔体流动平衡，实现“同模异出”模具的合理优化设计。首先依据塑料成型加工的基本理论，对挤出模头内塑

3、料熔体的三维流动过程进行理论分析。采用更适用于聚合物挤出流动分析的Bird-Carreau流变方程，针对“同模异出”模头复杂的三维流道结构特点，提出了一种适合于挤出流动模拟的分步单元网格划分策略；其次通过采集生产实际中应用合理的流道截面数据，精确计算熔体流动仿真的初始和边界条件，完成了塑料熔体在模头内三维流动过程的模拟分析。再依据模拟分析结果，调整模头流道结构参数，确保不同模头出口处的熔体流动达到平衡。最后，通过制定合理的模具制造工艺，完成了主材扇和窗框型材制品“同模异出”模具的制造，并在实际挤出生产线上进行了挤出成型实验，通过合理调整挤出工艺参数

4、，获得了符合制品质量要求的型材制品。挤出成型实验结果表明，本文提出的基于流动过程仿真的“同模异出”模具设计方法正确有效，能够满足型材制品的质量要求。关键词；塑料异型材；同模异出；流动平衡：流动模拟于庆安：基于挤出流动模拟的塑料异型材同模异出模具设计技术研究StudyonDesignTechnologyofCo—extrusionofDifferentProfilesBasedonFlowingSimulationAbstractPlasticprofileisaplasticproductwithnon-formula剐x=tionbyextrus

5、ion．Itisappliedinmanyfields,especiallyplasticwindowanddoor．Extrusiondiehasanimportanteffectonproductqualityandproductionefficiency,SOitisveryimportanttodesignextrusiondieaccurately．Plasticprofileisakindofplasticproductwithnon-formulasectionbyextrusion．Itisappliedmmanyfields，es

6、peciallyconstructionmaterials．Asiswellknown,dieplaysallimportantroleonextrusionproduction．Extrusiondiehasanobservableeffectonproductqualityandproductionefficiency．‘Co-extrusionofdifferentprofiles’extrusiondieindicatesdiewhichisusedforproducingplasticprofile奶thtwoormorethantwod

7、ifferentcross-sectionsanddimensionsinthesamedieandtheSallleextrudingmachine．Becauseofthediffereneeintheparametersbetweendifferentprofilessuch豇sectionshapes，wallthickness，wcightpermetgrandSOon,intheprocessofextrusion,besidesreasonableslzllcturedesignofthediechannelandcavity，the

8、pressureandvelocityofflowofthemeltmustbeeffectivelycontrolled