注塑螺桿塑化過程的數(shù)值模擬及參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、注塑成型是塑料加工的主要方法之一，在塑料制品的生產(chǎn)中占有重要地位。隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步，聚合物材料被廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域，對塑料制品的要求不斷提高。作為注塑成型的重要準(zhǔn)備階段，塑化過程直接影響制品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率和能耗水平，其性能取決于螺桿結(jié)構(gòu)的設(shè)計和成型工藝條件的選擇是否合理。因此，研究塑化過程的機(jī)理及其影響因素，完善螺桿塑化性能評價體系，以及優(yōu)化螺桿結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)，成為注塑成型技術(shù)的研究方向。本文主要研究了塑化過程中熔體輸送過程的性能評

2、價、數(shù)值模擬及結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的理論與方法，論文的組織結(jié)構(gòu)如下:
　　第一章概述注望成型系統(tǒng)的組成、工藝和主要部件，回顧了塑化過程特別是熔體輸送過程中理論、實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬和優(yōu)化設(shè)計的研究現(xiàn)狀，針對現(xiàn)有理論和方法的不足，提出了本文的研究目的和主要內(nèi)容。
　　第二章分析評價注塑螺桿塑化性能的各項(xiàng)指標(biāo)，闡述工藝參數(shù)和螺桿結(jié)構(gòu)對塑化性能的基本影響及其參考設(shè)置，提出了在保證塑化質(zhì)量和計量精度的前提下提高塑化產(chǎn)量、降低塑化能耗的螺桿性能評價

3、指標(biāo)。
　　第三章結(jié)合熔體輸送過程中熔體在螺槽中的受力、運(yùn)動狀況，建立矩形展開螺槽物理模型和牛頓流體假設(shè)，并根據(jù)聚合物熔體流動的控制方程和本構(gòu)方程，推導(dǎo)出描述等溫牛頓流體的流速、壓力、流率及能耗等流動和傳熱特性的數(shù)學(xué)模型。
　　第四章應(yīng)用FLUENT有限元軟件，構(gòu)建三維非等溫非牛頓流體模型，以推導(dǎo)的流速函數(shù)作為速度邊界，模擬分析了加工物料LDPE時，計量段螺槽內(nèi)聚合物熔體的流動及傳熱情況，通過與理論模型的對比驗(yàn)證了模擬方法的

4、準(zhǔn)確性，比較相同結(jié)構(gòu)參數(shù)的注塑螺桿和擠出螺桿在四種不同工藝條件下熔體輸送過程的差異，證明螺桿后退速度對塑化過程的影響不應(yīng)忽略，同時分析了螺桿轉(zhuǎn)速和背壓兩種工藝參數(shù)對塑化性能的影響規(guī)律。
　　第五章將注塑成型數(shù)值模擬技術(shù)與試驗(yàn)設(shè)計方法結(jié)合，針對螺距、計量段長度、計量段槽深和螺棱寬度四個結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計，對模擬結(jié)果進(jìn)行極差分析研究螺桿結(jié)構(gòu)對熔體輸送效果的影響規(guī)律和程度，綜合考慮塑化能力、單產(chǎn)能耗和建壓能力等評價指標(biāo)，獲取了最優(yōu)