冷卻定型系統(tǒng)部分技術(shù)的研究.pdf

1、塑料異型材經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展，得到了廣泛應(yīng)用。目前在國(guó)內(nèi)，型材已經(jīng)形成了大規(guī)模的生產(chǎn)能力，同時(shí)相關(guān)國(guó)內(nèi)模具的制造技術(shù)也有了較大的提高，但是與國(guó)外相比還是有很大的差距，主要體現(xiàn)在型材的擠出速度和型材的質(zhì)量上。目前，我國(guó)的擠出模具定型套冷卻定型系統(tǒng)設(shè)計(jì)幾乎全部依賴設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)理論，然后通過(guò)工藝手段進(jìn)行調(diào)節(jié)，來(lái)彌補(bǔ)設(shè)計(jì)上的不足。這樣嚴(yán)重影響了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的效率，導(dǎo)致了模具設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，不能嚴(yán)格保證異型材制品的產(chǎn)量和質(zhì)量。針對(duì)以上問(wèn)

2、題，本文將數(shù)值模擬引入到異型材擠出模具定型套冷卻定型系統(tǒng)中，就塑料異型材在定型套中的應(yīng)變和冷卻兩個(gè)方面進(jìn)行了分析，并綜合考慮了確定定型套長(zhǎng)度的合理方法。 首先，通過(guò)耦合場(chǎng)分析、熱力學(xué)理論分析得知型材在定型套內(nèi)是瞬時(shí)傳熱過(guò)程；建立幾何和有限元模型，運(yùn)用有限元對(duì)型材模型進(jìn)行熱分析，得到定型套的初始溫度場(chǎng)、型材在離開(kāi)定型套時(shí)的溫度場(chǎng)和型材外壁位移產(chǎn)生的應(yīng)力場(chǎng)。在此基礎(chǔ)上對(duì)異型材在定型套中的應(yīng)變狀況進(jìn)行模擬，分析型材在擠出時(shí)所產(chǎn)生的變形

3、原因及各影響因素，其中冷卻時(shí)間T、壁厚h、傳熱系數(shù)α和邊長(zhǎng)d等是影響翹曲量δ的主要因素。 然后，采用ANSYS對(duì)“S”形水道和直孔水道有限元模型進(jìn)行流體分析，由流體的各項(xiàng)材料參數(shù)及邊界條件得出水流速度ν、雷諾數(shù)Re、普朗特?cái)?shù)Pr，判斷水流的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)并確定對(duì)流傳熱系數(shù)α。同時(shí)利用ANSYS軟件對(duì)異型材溝槽部位帶有小孔和不帶小孔的兩種模型進(jìn)行熱分析，通過(guò)溫度場(chǎng)的比較，帶有小孔的型材溝槽部位變形小，可提高產(chǎn)品質(zhì)量。 最后，應(yīng)用

4、有限元分析軟件ANSYS，綜合分析了型材在定型套中的冷卻和應(yīng)變，定型套長(zhǎng)度的確定與物料特性、擠出速度、型材外形尺寸和冷卻系統(tǒng)狀況等因素相關(guān)。分析驗(yàn)證了型坯連續(xù)經(jīng)過(guò)定型套和水箱兩種不同工況后的應(yīng)變規(guī)律，為定型套型腔合理設(shè)計(jì)提供了依據(jù)；揭示了整體均勻冷卻在定型套冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要意義，對(duì)縮短模具的設(shè)計(jì)周期，保證型材冷卻均勻性，提高型材產(chǎn)量和質(zhì)量有著重要的理論和實(shí)際意義，使異型材進(jìn)一步朝著高效、高速和精密成型的趨勢(shì)發(fā)展。 本文采用了