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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。