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型坯成型是挤出吹塑的一个重要阶段,对后续的吹胀、冷却阶段以及最终制品的壁厚有很大影响,吹塑制品的壁厚和性能与型坯成型阶段的尺寸有密切的关系。现今吹塑制品的形状日益复杂,为了节省物料并保证制品的机械强度,越来越有必要对型坯的尺寸分布进行准确的控制。型坯的尺寸分布可通过调节芯棒与口模底部的“高度差”控制。准确地预测型坯成型过程中的尺寸分布,对优化制品的壁厚分布和性能有较强指导意义。本文通过实验研究了HDPE(高密度聚乙烯)熔体在不同挤出流率及“高度差”下,经收敛型机头挤出时的型坯直径、壁厚及挤出线速度。以此实验数据为样本,训练并检验了本文建立的人工神经网络(ANN)模型。经样本数据的训练和检验,ANN模型能在一定范围内准确地预测任意挤出时间下型坯任意位置上的尺寸。利用ANN模型模拟了型坯在无垂伸作用下的膨胀,与受垂伸作用的型坯膨胀结果进行对比,体现了膨胀和垂伸随挤出时间的变化。还利用ANN模型预测了挤出过程中“高度差”随时间变化下型坯的尺寸分布。
采用K-BKZ积分型本构模型建立了型坯成型的数学模型,并利用商业有限元软件POLYFLOW进行求解。得出的直径膨胀与实验结果较接近,壁厚膨胀较实验值大。衰减函数中的材料参数是导致上述差异的一个原因。另外,通过将有限元分析结果与ANN模型得出的型坯无垂伸膨胀结果比较,发现基于K-BKZ本构方程的有限元模型能较准确地模拟型坯的膨胀,但对垂伸的影响反映不够。