注塑成型是塑料加工的主要方法之一,在塑料制品的生产中占有重要地位。随着现代科技的进步,聚合物材料被广泛应用在各个领域,对塑料制品的要求不断提高。作为注塑成型的重要准备阶段,塑化过程直接影响制品的质量、生产效率和能耗水平,其性能取决于螺杆结构的设计和成型工艺条件的选择是否合理。因此,研究塑化过程的机理及其影响因素,完善螺杆塑化性能评价体系,以及优化螺杆结构和工艺参数,成为注塑成型技术的研究方向。本文主要研究了塑化过程中熔体输送过程的性能评价、数值模拟及结构参数优化的理论与方法,论文的组织结构如下：第一章概述注塑成型系统的组成、工艺和主要部件,回顾了塑化过程特别是熔体输送过程中理论、实验、数值模拟和优化设计的研究现状,针对现有理论和方法的不足,提出了本文的研究目的和主要内容。第二章分析评价注塑螺杆塑化性能的各项指标,阐述工艺参数和螺杆结构对塑化性能的基本影响及其参考设置,提出了在保证塑化质量和计量精度的前提下提高塑化产量、降低塑化能耗的螺杆性能评价指标。第三章结合熔体输送过程中熔体在螺槽中的受力、运动状况,建立矩形展开螺槽物理模型和牛顿流体假设,并根据聚合物熔体流动的控制方程和本构方程,推导出描述等温牛顿流体的流速、压力、流率及能耗等流动和传热特性的数学模型。第四章应用FLUENT有限元软件,构建三维非等温非牛顿流体模型,以推导的流速函数作为速度边界,模拟分析了加工物料LDPE时,计量段螺槽内聚合物熔体的流动及传热情况,通过与理论模型的对比验证了模拟方法的准确性,比较相同结构参数的注塑螺杆和挤出螺杆在四种不同工艺条件下熔体输送过程的差异,证明螺杆后退速度对塑化过程的影响不应忽略,同时分析了螺杆转速和背压两种工艺参数对塑化性能的影响规律。第五章将注塑成型数值模拟技术与试验设计方法结合,针对螺距、计量段长度、计量段槽深和螺棱宽度四个结构参数进行正交试验设计,对模拟结果进行极差分析研究螺杆结构对熔体输送效果的影响规律和程度,综合考虑塑化能力、单产能耗和建压能力等评价指标,获取了最优的结构参数组合,并通过受力分析验证了优化结果的适用性。第六章在总结全文主要研究内容和成果的基础上,对进一步研究的方向做出了展望。