常規(guī)三段式注塑螺桿的模擬及優(yōu)化.pdf

1、螺桿是注塑機(jī)塑化系統(tǒng)的核心部件,要實(shí)現(xiàn)物料的均勻塑化,最重要的是螺桿的結(jié)構(gòu)和形式。以往設(shè)計(jì)人員主要是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和擠出機(jī)塑化理論來確定螺桿的結(jié)構(gòu)參數(shù),而實(shí)際上注塑螺桿具有間歇工作和軸向運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),這與擠出機(jī)螺桿是有所不同的。隨著物料種類的不斷增加以及人們對(duì)注塑制品質(zhì)量要求的不斷提高,系統(tǒng)深入地研究注塑螺桿就顯得日益重要和迫切。
　　 本文首先建立了注塑螺桿的模擬及優(yōu)化平臺(tái),該平臺(tái)以InjectionMolding Plastific

2、ation(IMP)軟件為基礎(chǔ),結(jié)合DOE(實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì))方法,將注塑螺桿的設(shè)計(jì)優(yōu)化過程視為一個(gè)在經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上的實(shí)驗(yàn)過程,根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定實(shí)驗(yàn)參數(shù)(螺桿關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù))及優(yōu)化目標(biāo)(產(chǎn)量、溫度等工藝參數(shù)),實(shí)驗(yàn)過程就是針對(duì)不同的參數(shù)組合(不同結(jié)構(gòu)的螺桿)采用IMP軟件進(jìn)行模擬,模擬得到的結(jié)果就是實(shí)驗(yàn)結(jié)果,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和優(yōu)化,根據(jù)所希望的優(yōu)化目標(biāo)和約束條件可得到優(yōu)化的螺桿結(jié)構(gòu)參數(shù)。本文重點(diǎn)對(duì)常規(guī)三段式螺桿的計(jì)量段結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,分別

3、采用模擬優(yōu)化和實(shí)驗(yàn)優(yōu)化的方法對(duì)計(jì)量段槽深和導(dǎo)程進(jìn)行了優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了組合式的注塑螺桿結(jié)構(gòu),可實(shí)現(xiàn)多種螺桿形式的實(shí)驗(yàn)研究。
　　 在螺桿的模擬優(yōu)化之前,本文對(duì)IMP軟件的可靠性和準(zhǔn)確性進(jìn)行了初步驗(yàn)證,通過比較模擬和實(shí)驗(yàn)獲得的螺桿沿程壓力、螺桿扭矩,結(jié)果表明該軟件基本上能夠較準(zhǔn)確地反映實(shí)際加工過程。
　　 為了盡量減少注塑工藝對(duì)螺桿優(yōu)化過程的影響,本文利用DOE方法對(duì)幾個(gè)主要的塑化工藝參數(shù)(螺桿轉(zhuǎn)速、加工溫度、螺桿背壓

4、、儲(chǔ)料長(zhǎng)度)進(jìn)行了優(yōu)化,得到了優(yōu)化的工藝條件。在該工藝條件下,對(duì)常規(guī)三段式螺桿展開模擬和實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明采用模擬和實(shí)驗(yàn)優(yōu)化方法得到的結(jié)果是比較接近的。本文還研究了優(yōu)化的計(jì)量段槽深和導(dǎo)程與螺桿性能之間的關(guān)系,從而進(jìn)一步對(duì)螺桿性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。即當(dāng)計(jì)量段導(dǎo)程取優(yōu)化值時(shí),分析計(jì)量段槽深的變化對(duì)螺桿性能的影響,從制品的重量重復(fù)性、注射功重復(fù)性、塑化熔體的黏度均勻性、制品的力學(xué)性能、螺桿的塑化能力等五個(gè)方面對(duì)螺桿性能進(jìn)行評(píng)價(jià),結(jié)果表明,對(duì)于加工結(jié)晶