孙战里[1]2003年在《塑料挤出模头中功能块成型结构的研究及CAD》文中认为随着塑料门窗在我国的发展，对塑料异型材质量的要求越来越高。挤出模是异型材挤出生产过程中的关键部件之一。国内外挤出模质量存在着较大差距，主要原因是设计技术的差距。 相对于型材主体来说，功能块结构比较复杂，准确成型较困难。功能块结构设计的好坏，影响到整个挤出模的准确成型。目前很少有人对功能块进行研究，因此，本论文选择功能块的结构设计作为研究对象。 本论文对于功能块的研究，是以聚合物熔体的流变学理论，以及挤出模头流道的基本要求为基础。分析了国内外不同厂家功能块结构的异同点，总结出功能块结构的特点。在此基础上，结合长期的模具设计经验，提出功能块的设计原则和方法。并利用最新的模具测绘数据，进行验证和改进。利用FLOW2000软件分别从挤出模整体上和单独对功能块进行研究，并对上述设计原则和方法进行校正和补充。对前面的研究成果，运用VBA进行编程，初步实现了功能块结构的计算机辅助设计，提高了设计效率，减轻了设计人员的劳动量。
汤勇[2]2003年在《塑料异型材挤出模头中关键部位的计算机辅助设计》文中认为随着塑料门窗在我国的应用推广，对塑料异型材质量的要求也越来越高。塑料异型材挤出模具对异型材的质量起着重要的作用。国内外挤出模质量存在着较大的差距，主要原因是设计技术的差距。如何将经验设计与理论模型结合起来并建立起一套高效的挤出模CAD系统，一直是挤出模研究的一个重大课题。 本文通过对挤出模头中几个关键部位的结构分析，以聚合物流变学为基础、热力学为基础，并结合材料力学，对挤出模中这些关键部位的设计给出了理论模型。并以VBA为工具对AutoCAD2000进行二次开发，将数学模型编制为应用程序模块，并将这些模块链接到原有的挤出模CAD系统EX-MOLD中。本文还利用了FLOW2000分析软件对模头中一些复杂的部位进行模拟分析，对挤出模的精确设计作了初步探索。
冯林[3]2002年在《塑料异型材挤出模CAD系统中功能块结构的研究》文中指出随着塑料门窗在我国的迅猛发展，人们对型材产品的质量要求越来越高，这就对更有效的异型材挤出模具设计方法提出了更高的要求。功能块在模头口模中一般是附属在主型材上，但它对主型材熔体在口模中的流动以及型材的整体质量却有着不可忽视的影响。功能块结构的截面形状一般较为复杂，对它还没有形成一个可以通用的数学模型来计算，设计时常根据具体情况，借助以往的设计经验进行设计，而这也往往形成了挤出模设计的缺陷，造成了较大的修模量。对于进一步提高挤出模的质量也造成了很大的困难。因此，有必要探索出一种更精确和有效地功能块设计方法，使功能块设计更加科学合理。 本论文中功能块结构的研究，是以熔体的流变性以及流体动力学理论基础上，对在口模中的熔体进行数值模拟，计算出熔体在口模中的流动参数(主要是速度的分布)，从而可以科学的对功能块几何结构进行优化。本文在已有的理论基础上，首先从熔体流动的控制方程入手，运用伽辽金加权余量法对其进行有限元分析，推导总结出熔体流动的有限元方程，然后编写程序完成方程的求解。完成以上步骤后，将上述过程运用于挤出模头中功能块结构的设计计算，探讨出一种功能块设计的新型流程的方法。这种方法必将为挤出模CAD系统提供一个更为有效地功能块设计的途径。
张振[4]2007年在《基于ANSYS的塑料异型材挤出模头中功能块流道的设计》文中指出为适应塑料异型材市场对挤出模具高速稳定的要求,改善模头中几何形状复杂的功能块流道设计依赖于经验,常常造成模头挤出不稳定的现状,本文根据聚合物流变学原理,以有限元软件ANSYS为平台,采用数值模拟方法对于异型材的功能块、拐角等复杂部位的挤出模头流道结构进行了全面的研究。针对功能块流道形状复杂的特点,以两个典型的功能块实例进行研究,分别代表了出口平均流速大于和小于异型材主框的两种功能块类型,以模头出口各部分平均速度相一致为评价标准,结合挤出模头实践中各种可能的结构形式,通过模拟计算,选择合适的功能块流道设计方案。并引入最优化设计理论,对所选方案中的功能块流道结构的关键参数进行优化设计。并且,以出口平均流速差值的波动幅度为流道稳定性的判定依据,作流道结构的稳定性选择。对于外壁主框流道的拐角等特殊部位,依照实际模头的习惯做法,进行结构参数的优化设计,并对优化结果进行稳定性评价,为外壁拐角流道结构的合理设计提供更加合理的选择。本文得出的一些结论和方法,将模头中功能块、拐角等复杂部位流道结构设计中的经验做法,提升到以聚合物流变学为理论基础的,通过数值模拟计算进行的优化设计方法之中,求得更加合理的结构参数,这不仅可以知道挤出模头的稳定性设计,而且也为实际制造中的试模和修模工作指出了方向,可以最大限度的减少经验的局限性给挤出模具的稳定作业留下的隐患。
刘斌[5]2003年在《塑料挤出流动数值分析及其模具结构设计优化研究》文中研究说明在塑料挤出成型技术中，模头设计是一个重要环节。挤出模头设计的好坏影响着制品质量和生产效率等，因而研究挤出模头的优化设计就显得尤为重要。对塑料熔体在模头内的流动情况进行数值分析并进行计算机模拟，可以获得挤出模结构参数以及挤出工艺条件与挤出结果之间的规律性关系。所以，对塑料挤出过程进行数值分析以揭示挤出流动规律，并利用其分析结果的反馈信息用于挤出模头的优化设计，就有着重要的理论意义和实用价值。 本文首先在分析挤出模叁维参数化建模方法的不足和实际应用中存在问题的基础上，提出一种基于功能划分的面向优化目标的流线型挤出模参数化建模方法。该方法采用射线法与比例间隔法相结合的方法确定入口圆周上的型值点位置，以叁次多项式曲线为模腔曲面型曲线，基于对挤出流动影响的功能划分，实现了面向CAE的参数化的模型快速构建。 其次，采用有限元数值分析方法，深入系统地分析了挤出模结构参数如分流角、压缩角、压缩比和平直段长度等对挤出流动的影响规律，并考虑了异型材截面形状分布和尺寸分布对模具结构和挤出流动均匀性的影响。对工程实践中采用的一些调节流动平衡性的模具结构如阻流筋结构和分隔板单独供料结构等进行了定量分析和数值模拟，针对分隔板等功能块结构的有限元建模困难问题，根据这些结构的几何特点和挤出流动有限元分析的边界条件，提出了用约束替代或载荷替代来虚拟设置这些功能块结构几何特征的方法。以分隔板为例详细分析了该方法的具体实施过程，其分析结果与采用真实分隔板结构时的分析结果进行了对比，两者的均匀性指数基本一致。 最后，在系统分析模具结构参数对挤出流动影响规律的基础上，对于型材主体框架的流道设计，依据聚合物流变学理论，以罚有限元法为数值分析工具，引入最优化设计理论，提出了一种有限元数值分析和最优化设计理论相结合的挤出模优化设计方法。该方法在对挤出模具流道结构进行功能划分的基础上，以建立流道的叁维参数化模型为前提，基于叁维有限元数值分析结果，引入最优化设计理论，以模具各功能段主要结构参数为设计变量(可以包括材料物性参数和挤出工艺参数)，流道最大流量(最大生产率)或流道最大压力降为约束变量(状态变量)，模头出口处型材截面上各个子区域平均流速的均方差为优化目标函数，建立优化数学模型。根据不同的工程要求，改变研究对象的几何区域。根据研究目的的不同，采用不同的优化工具，最终达到研究塑料熔体在模头内的流动规律和优化模头流道结构参数使流动平衡的目的。该方法以挤出流动平衡为目标，同时考虑最小横向流动(cross flow minimization)原则，把有限元分析和最优化设计理论相结合，既考虑挤出流动的平衡性，又注重模具结构对最小横向流动的影响，具有较强的适应性和实用性。
陈林生[6]2007年在《塑料异型材挤出模具CAD/CAE技术研究》文中研究说明随着塑料门窗的广泛应用和技术的不断发展，对塑料异型材挤出模具的技术要求也有相当大的提高。彻底改变我国塑料异型材挤出模具设计经验成分较大，稳定性较差的实际现状，已是十分迫切的要求。本文在总结国内外塑料异型材挤出模具CAD／CAE技术方面的研究成果和实际应用状况的基础上，进一步分析塑料异型材挤出模具的结构特点和设计方法，提出了基于PDM平台构建塑料异型材挤出模具CAD系统的新思路。将挤出模具的整体的流道和结构划分成不同的区段，分别进行设计，再进行组合。这样做适应了挤出模具随着技术进步，不断革新发展的需要；并为应用计算机模拟技术提高挤出模具设计的精度和可靠性，提供了很大的运作空间。在此基础上，本文应用Delphi软件开发，实现了数据库与AutoCAD绘图系统的有机链接，解决了新挤出模具CAD系统构建的关键技术。此外，还以内筋为例应用CFD软件模拟分析的成果，为合理的确定内筋流道的结构参数，提高设计的精度和可靠性进行了有益的尝试。本文的研究工作是基于PDM平台构建异型材挤出模具CAD系统相关工作的一次初步探索。这一技术的研究符合我国挤出模具技术的现状和发展的需要，对挤出模具企业的整体技术水平的提高有着重要的意义。
赵丹阳[7]2006年在《塑料异型材挤出成型过程数值模拟及其模具设计优化》文中进行了进一步梳理塑料异型材是通过挤出成型方法制得的非规则截面的塑料制品，其应用范围广泛，尤以塑料门窗最为典型。在挤出生产过程中，模具起着十分重要的作用，直接影响着制品质量和生产效率，因此合理设计挤出模具显得尤为重要。通过塑料异型材挤出成型过程的数值模拟，可以获得模头内熔体的速度场和定型模内型材的瞬态温度场，在此基础上进行模具结构的设计优化，这对挤出模具的设计与制造具有重要指导意义。本文首先对挤出模头内塑料熔体叁维流动过程的进行理论分析。针对壁面滑移问题，提出挤出流动分析时应施加边界滑移速度，给出了壁面滑移速度的测量方法，研制了一种在线式聚合物双毛细管挤出流变仪；针对复杂的模头叁维型腔实体，提出一种适合于数值模拟的分步单元划分策略；采用更适用于聚合物挤出流动分析的Bird-Carreau流变方程，完成了塑料熔体在模头内叁维流动的数值模拟。采用有限元数值分析和正交试验分析法，系统分析了模头结构参数对多流道挤出流动平衡的影响规律。其次，在挤出流动分析的基础上，结合聚合物流变学理论和最优化方法，提出一种基于流动平衡的塑料异型材挤出模头结构设计优化方法。该方法以模头出口处各区域流动的平衡性为优化目标，对模头结构参数进行了设计优化。通过实例分析和实验，证明优化后挤出流动的平衡性显着提高，该方法具有较强的适应性和实用性。然后，应用传热学原理系统地分析型材在定型模内冷却时的传热过程，给出了该过程的传热数学模型，对初始条件和边界条件进行了更接近生产实际的分析和计算，建立了型材与定型模内腔间对流换热系数的计算方法，完成了定型模内塑料型材冷却过程的数值模拟，获得了型材在定型模内不同时刻的瞬态温度场。最后，基于定型模内型材冷却数值模拟结果，以冷却水道位置为优化设计变量，以定型模出口处型材冷却均匀性和冷却效率为优化目标，提出了一种基于瞬态温度场的定型模冷却水道设计优化方法。针对型材局部冷却不均匀的问题，给出了异型水道设计方案，通过实验和生产实践，证明水道经优化和异型设计后的定型模能够显着提高型材冷却的均匀性和冷却效率。利用基于有限变形理论的热力耦合基本方程，对定型模内塑料异型材冷却过程进行热力耦合计算，提出了一种新的定型模型腔反变形设计方法，可以直接将型材变形映射成型腔的轮廓，并通过实验验证了该方法的正确性和有效性。
王芳[8]2005年在《基于ANSYS的塑料挤出模头稳定性设计的研究》文中研究说明使用性能不稳定是目前国产塑料挤出模具存在的最大问题,塑料挤出模头的稳定性是影响挤出模具稳定性的重要方面。本文以实际的塑料挤出模头为例,围绕挤出模头的两个重要组成部位一分流段和功能块流道,研究了挤出模头的稳定性设计问题。 首先针对实际生产中一副稳定性能较差的塑料异型材挤出模头,通过ANSYS软件模拟计算,根据LEVY等的流动平衡理论,分析该模头分流段流动平衡方面存在的问题,并以流动平衡为原则对其设计加以改进,对照比较改进前后理论分析结果与模头的实际使用情况,从而提出了提高挤出模头稳定性的模头分流段流道的设计准则。在此基础上,对比分析了稳定性能良好的进口挤出模头分流段流道设计,进一步证实了准则的正确性。 然后,以具有代表性的两种不同的功能块流道为例,应用ANSYS对功能块流道进行流动模拟计算,以模头出口各部分平均速度相一致为评价标准,选择制造工艺更适宜的功能块流道设计方案。并将有限元数值分析方法和最优化方法相结合,对所选择的功能块流道结构的关键参数进行优化设计,从而给出了模头功能块流道结构合理设计的数值方法。 本文得出的一些结论和方法,不仅可以指导挤出模头的稳定性设计,而且对于实际的模头调试和修理工作也很有实用价值。
谷朝阳[9]2007年在《基于参数化造型的挤出口模形状优化设计》文中研究指明在塑料挤出成型中，模头设计是一个重要的环节。挤出模头设计的好坏影响着制品的质量和生产效率等，因而研究挤出模头的优化设计显得尤为重要。所以对塑料熔体在模头内的流动情况进行数值分析和计算机模拟，并利用其分析结果进行挤出模头的优化设计，就有着重要的理论意义和实用价值。本文首先在对L型口模叁维参数化建模的基础上，基于叁维有限元数值分析结果，引入最优化设计理论，以模具各功能段主要结构参数为设计变量(可以包括材料的物性参数和挤出工艺参数)，模头出口截面上各个子区域平均流速的均方差为优化目标函数，建立优化数学模型，采用不同的优化工具，最终使得塑料熔体在模头中的流动达到相对的平衡。该方法具有较强的适应性和实用性。在挤出机头的设计中，影响挤出制品质量的参数众多，且变量之间的关系有时候很难用显函数表示出来。如何得到最优解，以及如何避免在产生最优解的过程中出现的诸如局部最优解，可行解的收敛性等问题，是工程优化的一些非常重要的问题，函待解决。而作为遗传算法恰好可以很好的解决这些问题，其原因在于遗传算法是一种强有力的、应用广泛的随机搜索优化技术，对很多传统方法难以解决的问题非常有效。本文就是利用遗传算法对挤出口模进行优化，在算法中各个个体的适应度由有限元软件ANSYS分析得出。
参考文献：
[1]. 塑料挤出模头中功能块成型结构的研究及CAD[D]. 孙战里. 合肥工业大学. 2003
[2]. 塑料异型材挤出模头中关键部位的计算机辅助设计[D]. 汤勇. 合肥工业大学. 2003
[3]. 塑料异型材挤出模CAD系统中功能块结构的研究[D]. 冯林. 合肥工业大学. 2002
[4]. 基于ANSYS的塑料异型材挤出模头中功能块流道的设计[D]. 张振. 合肥工业大学. 2007
[5]. 塑料挤出流动数值分析及其模具结构设计优化研究[D]. 刘斌. 大连理工大学. 2003
[6]. 塑料异型材挤出模具CAD/CAE技术研究[D]. 陈林生. 合肥工业大学. 2007
[7]. 塑料异型材挤出成型过程数值模拟及其模具设计优化[D]. 赵丹阳. 大连理工大学. 2006
[8]. 基于ANSYS的塑料挤出模头稳定性设计的研究[D]. 王芳. 合肥工业大学. 2005
[9]. 基于参数化造型的挤出口模形状优化设计[D]. 谷朝阳. 郑州大学. 2007