小截面精密异型管材挤出模拟与实验研究
挤压项目论证报告
挤压项目论证报告一、研究背景机械装备轻量化一直是机械行业追求的目标，轻量化所带给社会的好处是多方面的，可节约材料和能源消耗，减少环境污染，有利于资源节约型、环境友好型社会建设，推动社会可持续发展。
例如：航空航天器除了满足各自作为航空航天器具体零部件的特殊要求外，一个共同的要求是轻质、高比强、高比模，以及低成本、高可靠性和高安全性、高保障性。
对于多级火箭来说，顶级火箭增加1千克质量，次级就要增加100千克的燃料或其它相关配件的质量，每级增加质量达100倍，可见火箭的减重是多么的重要。
随着汽车工业的迅猛发展和城市化进程的加快，城市交通工具尤其是家庭轿车的数量急剧增加，汽车消耗的能源占社会能耗的比例不断提高，由汽车造成的污染已成为城市环境及大气环境的主要污染源之一。
汽车的轻量化是缓解这些问题的重要方法。
据统计，仅在轨道交通和汽车制造领域，国内对于高端金属产品轻量化的潜在市场需求超过100亿元，加之其他重点应用领域，新型的轻质高强金属结构材料具有非常广阔的市场前景。
新型的轻质高强金属结构材料以镁合金、铝合金、钛合金以其复合材料为主要代表，它们都有具有较低的密度和较高的比强度，在产品轻量化方面极具吸引力，目前日益广泛应用于电子产品、轨道交通、汽车制造、船舶及海洋工程、航空航天、家电领域。
此外，轻质合金及其复合材料不但能够提升现有产品的性能，还能够满足传统制造业实现节能减排、替代进口、满足当今世界对结构材料轻量化、减重节能、环保以及可持续发展的低碳经济发展的迫切需求。
塑性成形就是利用材料的塑性，在工具及模具的外力作用下加工制件的工艺方法，是人类发明的最古老的生产技术之一。
人类发现和使用金属几千年的历史，也是塑性成形技术发展的历史，从最初锻造农具和盔甲、兵器，到现在生产中随处可见的千千万万的锻压产品，都证明了这一技术对人类的宝贵价值。
目前，人类生产的金属材料不少都是经过塑性成形方法加工成成品零件。
越来越多的生产实践表明，塑性成形技术已遍及国民经济的诸多生产领域，这因为它不仅能合理地利用金属的塑性，省时节能获得产品的形状，而且还能改变金属的性能，通过改善金属的内部组织，提高原始金属本身的承载能力，进而收到节材的效果。
小截面精密异型管材挤出模拟与实验研究
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邹维东 。 ： 等 小截面精密异型管材挤出模拟与实验研 究 ５ ５块…源自 １２ 本构 方程 的选取 ．
采用 Ｆ ｗ ００软件 流变工具模块拟合实验材 ｌ ２０ ｏ 料 Ｐ Ｒ —Ｔ性 能。Ｐ Ｒ —Ｔ 的流 变 数 据 由 Ｉ— Ｕ Ｕ ｎ
艺提 出了较严 格 的要 求 。 目前 异 型管 材 口模设 计很
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ａ 一制品截面 ； ｉ 口模截面 ｂ 图 １ 双孔等径异型管材制 品及 口 模截面
１ １ 模拟 分析 软件 简介 ．
大程度上还是依靠 经验设计 和实验调整修模 ， 以 所
设 计 过程 中不 能 明 确某 些 关 键 尺 寸 ， 不 能确 定 材 也
ｓｏ３ １ 毛 细 管流 变 仪 测 得。分 别 取 测试 温 度 ｔ ｎ２ １ ｒ １０２０ ２０ 以便更真实地描述加工工况 内聚合 ９ 、 、１￣ ０ Ｃ，
物的流变性质 。 常用的本构模型有牛顿模型 、 幂律模型和 Ｃｒ ａ － ｒ ｕ模型。笔者采用 Ｃ ｒ ａ ｅ ａ ａ ｅｕ模型 ］该模型能够 ｒ ， 准确地反映较低和较高剪切速率下两个牛顿平台区 以及中间的剪切变稀 区域 ， 适用于较大的剪切速率
收稿 日期 ：０ ５ １— ０ ２ ０ — ２ ３
料对关键尺寸的影 响 ， 从而使所 有 口模设计都要 经 过设计 一试验一修模 一试验 的繁 复过程 ， 长了生 延
产 周期 。
笔者针对小截面精密异型管材的特点 以及传统 设计工艺的不足 ， 在模具设计过程 中采用了设计 、 模 拟与实验相结合的方法 ， 取得了较好的效果 。 １ 采用模拟方法辅助设计异型管材 口模 以双孔等径医用管 口模设计 为例 ， 制品截面如 图 １ 所示。所设计模具必须保证制品的 ａ、２ ａ ａ ａ和 三个关键尺寸一致 。如果 口模的尺寸与制品截面形 状相 同， 则会因管材 壁厚不均 匀导致截面各区域流 动不平衡 ， 出现挤 出扭曲变形等现象。根据经验 ， 考
基于挤出流动模拟的塑料异型材同模异出模具设计技术研究的开题报告
基于挤出流动模拟的塑料异型材同模异出模具设计技术研究的开题报告一、研究背景和意义随着工业化的不断发展，对于各种类型的塑料异型材的需求也日益增加。
同时，塑料异型材的制造过程中，模具设计和优化也成为了制造过程中的重点。
为了提高生产效率和减少制造成本，在模具设计和制造中应用数值模拟技术，已成为重要的研究方向。
在目前的模具设计中，由于异型材形状与产品结构的变化很大，致使各部位流量不均匀，产生熔流压力变化，从而容易导致模具脱漆、变形等问题。
因此，如何通过模具设计优化来协调塑料熔流压力变化，是塑料异型材设计中需要重点研究和解决的问题。
技术人员和研究人员通过挤出流动模拟来研究异型材同模异出问题，可以在提高材料使用，减少成本的同时，加强制造优化的能力，实现塑料异型材的高品质生产，具有较大的研究意义。
二、研究内容和方法1. 研究内容本研究的主要研究内容为塑料异型材同模异出过程中的熔流变形、温度控制及变化的影响。
具体研究内容包括：(1) 异型材同模异出问题分析和实验研究(2) 挤出流动分析及塑料原料熔流变形机理分析(3) 容积模型和熔流模型建立(4) 基于模拟和模型对模具参数进行优化设计2. 研究方法为完成以上研究内容，本研究采用以下研究方法：(1) 实验测试：通过真实的生产条件下的实验测试，收集数据并进行分析。
(2) 数值模拟：采用 Fluent 软件对塑料异型材挤出过程进行模拟，构建模拟模型，模拟不同模具形状和工艺参数下的熔流规律和变形情况。
(3) 研究结合：基于模拟结果和实验数据，分析塑料异型材同模异出的机理，基于流量均衡原理和模具参数优化算法，对模具参数进行优化设计，以解决同模异出问题。
三、研究预期结果和意义本研究通过实验测试和数值模拟，能够有效地分析和解决塑料异型材同模异出问题，同时对优化模具设计和制造具有重要的参考作用。
预计本研究能够达到以下预期结果和意义：(1) 解决塑料异型材同模异出问题，缩短生产周期，提升生产效率。
管道挤压截流有限元模拟与试验研究
管道挤压截流有限元模拟与试验研究
管道挤压截流有限元模拟是一种风行的管道设备流动模拟方法，它有许多应用，包括
非弹性现象计算，因此，它已成为管道设备的重要计算工具，对于管道设备的优化设计、
检测以及分级预测具有重要意义。
本研究利用有限元模拟方法研究了管道挤压截流结构变
形过程，采用相应材料的实验数据获得塑性模量和摩擦系数，实验中还考虑了线性抗张力，建立了完善的有限元模拟模型，以研究管道挤压截流结构变形过程。
该模型在Ansys Workbench集成环境下仿真计算，并通过实验测量验证模型的精度。
结果表明，挤压截流结构被推动出口时，它的变形非均趋势发生在保持较大位移处，
输出曲线和位移-应力曲线之间具有较好的分歧。
实验与模拟结果表明，有限元模拟结果
与实验结果良好地符合，证明本文模型及计算流程的正确性和可靠性。
本研究的成果既可
用于可靠性评估，也可用于结构力学性能的优化设计，为管道技术的提高提供了重要的理
论基础。
管材挤出成型实验
管材挤出成型实验一、实验目的（1）了解管材挤出成型工艺过程；（2）认识挤出机及管材挤出辅机的结构和加工原理；（3）加深理解挤出工艺控制原理并掌握其控制方法；（4）掌握管材的性能检测方法。
二、实验原理管材是挤出制品中主要品种，有硬管和软管之分。
用来挤管的品种很多，主要有橡胶（如硅橡胶、NR等）、塑料（如聚氯乙稀、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙、ABS和聚碳酸酯等）。
本实验是硅橡胶管材的挤出。
经挤出机的固体输送、压缩熔融和熔体输送由均化段出来塑化均匀的胶料，先后经过过滤网、粗滤器而达分流器，并为分流器支架分为若干支流，离开分流器支架后再重新汇合起来，进入管芯口模间的环形通道，最后通过口模到挤出机外而成管子，经过定径套定径和初步预硫化加热和硫化烘道进一步加热（或冷却，再进入具有喷淋装置的冷却水箱，进一步冷却成为具有一定口径的管材），最后经由牵引装置引出并根据规定的长度要求而切割得到所需的制品。
管材挤出装置有挤出机、机头口模、定径装置、硫化烘道（或冷却水槽）、牵引及切割装置等组成，其中挤出机的机头口模和定型装置是管材挤出的关键部件。
1. 机头机头是挤出管材的成型部件，大体上可分为直通式、直角式和偏移式三种，其中用得最多的是直通式机头，机头包括分流器及其支架、管芯、口模和调节螺钉等几个部分。
分流器又称鱼雷头，粘流态塑料经过粗滤板而达分流器，物料流体逐渐形成环形，并使料层变薄，有利于的进一步均匀塑化。
分流器支架的作用是支撑分流器及管芯。
管芯是挤出的管材内表那的成型部件，一般为流线型，以便粘流态物料的流动。
管芯通常是在分流器支架处与分流器连接。
粘流态物料经过分流器支架后进入管芯与口模之间。
在管材的挤出过程中，机头压缩比表示粘流态物料被压缩的程度。
机头压缩比是分流器支架出口处流道环形面积与口模及管芯之间的环形截面积之比。
压缩比太小不能保证挤出管材的密实，也不利于消除分流器所造成的熔接痕；压缩比太大则料流阻力增加。
《2024年基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟》范文
《基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟》篇一一、引言随着现代工业技术的快速发展，铝合金管材因其轻质、高强、耐腐蚀等特性，在航空、汽车、建筑等领域得到了广泛应用。
铝合金管材的挤压成形技术是制造过程中不可或缺的一环。
为了更好地理解其成形过程，提高产品质量和效率，基于有限元的数值模拟技术被广泛应用于铝合金管材挤压成形的研究中。
本文将详细介绍基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟的相关内容。
二、铝合金管材挤压成形的基本原理铝合金管材挤压成形是一种通过模具对铝合金坯料施加压力，使其通过模具型腔，从而获得所需形状和尺寸的管材的工艺过程。
该过程涉及到材料的流动、应力分布、温度变化等多个物理过程，对工艺参数和模具设计有着较高的要求。
三、有限元法在铝合金管材挤压成形中的应用有限元法是一种用于求解复杂工程和物理问题的数值计算方法。
在铝合金管材挤压成形中，通过有限元法可以对整个成形过程进行数值模拟，包括材料的流动、应力应变分布、温度场变化等。
通过有限元法，可以更好地理解挤压成形的物理过程，优化工艺参数和模具设计，提高产品质量和效率。
四、铝合金管材挤压成形的数值模拟过程1. 建立几何模型：根据实际需求，建立铝合金管材的几何模型和模具的几何模型。
2. 定义材料属性：根据铝合金的材料特性，定义其弹性模量、屈服强度、热传导系数等物理参数。
3. 划分网格：将几何模型划分为有限个小的单元，即网格。
网格的划分对数值模拟的精度和计算效率有着重要影响。
4. 建立有限元模型：根据网格和材料属性，建立铝合金管材挤压成形的有限元模型。
5. 施加边界条件和载荷：根据实际工艺条件，施加边界条件和载荷，如挤压速度、模具温度等。
6. 求解和分析：通过有限元软件进行求解，分析材料的流动、应力应变分布、温度场变化等。
7. 结果输出与优化：将分析结果输出，根据需要进行优化设计。
五、数值模拟在铝合金管材挤压成形中的应用价值1. 优化工艺参数：通过数值模拟，可以更好地理解挤压成形的物理过程，从而优化工艺参数，如挤压速度、模具温度等。
挤出成型塑料管材冷却过程的建模与温度场数值模拟
挤出成型塑料管材冷却过程的建模与温度场数值模拟挤出成型是一种常用的塑料制造工艺，可以生产出各种塑料管材。
在挤出成型过程中，冷却过程是非常重要的，直接影响着最终产品的质量。
为了优化生产过程，我们可以通过建模和数值模拟来研究挤出成型塑料管材的冷却过程和温度场。
首先，为了进行建模和数值模拟，我们需要考虑一些基本的假设和约定。
假设挤出机的出料速度和温度是稳定的并且均匀分布的。
同时，我们可以假设流动是层流的，材料的物理性质是均匀的，如热传导系数和比热容。
此外，我们还可以假设管材的表面是绝热的。
基于这些假设，我们可以建立挤出成型塑料管材冷却过程的数学模型。
首先，我们可以使用Navier-Stokes方程描述流体力学行为，其中包括质量守恒、动量守恒和能量守恒。
对于非稳态问题，我们还需要考虑非稳态热传导方程。
对于冷却过程的建模，我们可以将挤出出口处的塑料管材视为一维的体积，忽略径向的变化。
然后，我们可以应用热传导方程来描述塑料管材的温度分布，其中热传导系数和比热容在模型中是常数。
数值模拟是研究挤出成型塑料管材冷却过程的常用方法之一。
在进行数值模拟前，我们需要将建模的方程进行离散化处理，转换成有限差分或有限元方程。
然后，我们可以使用计算软件来解决这些离散方程，得到温度场的数值解。
在进行数值模拟时，我们需要设置合适的边界条件和初始条件。
对于边界条件，我们可以将挤出出口处的温度设置为初始温度，同时可以模拟常见的冷却方式，如空气冷却或水冷却。
对于初始条件，我们可以假设挤出机出料时的塑料管材温度均匀分布。
通过进行数值模拟，我们可以得到挤出成型塑料管材冷却过程的温度场分布。
通过分析温度场的变化，我们可以优化冷却过程，提高挤出成型的效果。
例如，我们可以调整冷却介质的流速和温度，改变冷却时间或冷却方式，以实现更好的冷却效果。
总之，建模和数值模拟是研究挤出成型塑料管材冷却过程的有效工具。
通过建立适当的数学模型，并进行数值模拟，我们可以了解冷却过程的温度分布，优化生产工艺，提高产品质量。
管材挤出成型实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解管材挤出成型工艺的基本原理和流程。
2. 掌握挤出机、模具、冷却装置等主要设备的使用方法。
3. 通过实验，观察和掌握管材挤出成型过程中温度、压力、牵引速度等参数对管材质量的影响。
4. 分析实验数据，探讨提高管材成型质量的方法。
二、实验原理管材挤出成型是利用挤出机将熔融塑料通过模具挤出成管状制品的过程。
该过程主要包括以下几个步骤：1. 塑料粒料通过料斗进入挤出机，在螺杆的旋转和加热作用下，熔融并塑化。
2. 熔融塑料通过模具挤出，形成管坯。
3. 管坯经过冷却装置冷却定型，成为具有一定壁厚的管材。
4. 管材通过牵引设备匀速拉出，并按规定长度切断。
三、实验设备与材料1. 实验设备：挤出机、模具、冷却装置、牵引设备、切割设备、温度控制器、压力表等。
2. 实验材料：聚氯乙烯（PVC）粒料。
四、实验步骤1. 准备实验设备，检查各部分工作状态。
2. 根据实验要求，调整挤出机的温度、压力、转速等参数。
3. 将PVC粒料加入料斗，启动挤出机进行加热和塑化。
4. 当挤出机出口处有稳定的熔融塑料流出时，关闭料斗，开始挤出实验。
5. 调整牵引设备的速度，使管材匀速拉出。
6. 观察并记录管材的挤出过程，包括温度、压力、牵引速度等参数。
7. 当管材达到预定长度后，停止牵引设备，切断管材。
8. 收集实验数据，进行分析和总结。
五、实验结果与分析1. 温度对管材质量的影响：温度过高，会导致管材壁厚不均匀、表面出现气泡；温度过低，则会使管材硬度过高、表面出现裂纹。
因此，应控制合适的温度，以保证管材质量。
2. 压力对管材质量的影响：压力过高，会使管材壁厚不均匀、表面出现凹陷；压力过低，则会使管材壁厚过薄、表面出现皱纹。
因此，应控制合适的压力，以保证管材质量。
3. 牵引速度对管材质量的影响：牵引速度过高，会使管材壁厚不均匀、表面出现裂纹；牵引速度过低，则会使管材出现松弛、变形。
因此，应控制合适的牵引速度，以保证管材质量。
pe挤出实验报告
pe挤出实验报告
PE挤出实验报告
摘要：本实验旨在研究PE挤出过程中的工艺参数对产品质量的影响。
通过调整挤出温度、挤出速度和模具结构等参数，对PE挤出产品的物理性能进行了测试和分析。
实验结果表明，不同工艺参数对PE挤出产品的拉伸强度、抗压强度和表面光泽度等性能指标均有显著影响，为优化PE挤出工艺提供了重要参考。
引言：PE（聚乙烯）是一种常见的塑料材料，广泛应用于包装、建筑、汽车等
领域。
在PE制品的生产过程中，挤出工艺是一种常用的加工方法。
通过挤出成型，可以生产出各种形状的PE制品，如管材、板材、薄膜等。
因此，研究PE
挤出工艺对产品质量的影响，对于提高PE制品的质量和生产效率具有重要意义。
材料与方法：本实验选用了常见的PE材料，通过挤出机进行挤出成型，同时调整挤出温度、挤出速度和模具结构等工艺参数。
挤出成型后，对PE挤出产品的拉伸强度、抗压强度和表面光泽度等物理性能进行了测试和分析。
结果与讨论：实验结果表明，挤出温度对PE挤出产品的拉伸强度和表面光泽度有显著影响，随着挤出温度的增加，产品的拉伸强度和表面光泽度均呈现上升
趋势。
挤出速度对产品的抗压强度影响较大，适当提高挤出速度可以提高产品
的抗压强度。
此外，模具结构对产品的外观质量和尺寸精度也有较大影响，合
理设计模具结构可以提高产品的表面光泽度和尺寸精度。
结论：通过对PE挤出工艺参数的调整和优化，可以有效提高PE挤出产品的物
理性能和外观质量。
本实验为进一步研究和优化PE挤出工艺提供了重要参考，对于提高PE制品的质量和生产效率具有重要意义。
异形电极模具挤出模拟及应用研究
和冲压 模具 最为 突 出的特点 。
２ ２挤 压力 的计 算及设 备 的选 用 ．
空航 天 、化 纤 机械 等 领域 ，这些 小 孔不 仅 孔径 小 而且 深 径 比也 较大 ，同时 这 些零 件 料 ，这 些对 小 孔 的加 工技 术 提 出 了新 的要 样 的特 种加 工 方法 ，电火 花 微孔 加 工就 是
时 ，挤压 力仅 需要４ ０ 左 右 ，这 说 明摩擦 ０Ｎ 对 挤 压 的影 响较 大 ，挤 压 力越 大 ，对 模 具
片机 的数据 整定为 Ｏ Ｈ Ｏ ，相 当于燃气 炉 刚开 保 数据 存 储 器 中 的数据 不 丢 失 ，应在 数 据 参考文献 始 加 温 ，于 是 单片 机送 出打开 全 部 喷嘴 进 存 储 器上 设 计掉 电保护 电路 ；在 实 际调 试
确成 为 难 点之 一 ，本 文针 对 化纤 行 业用 异 形 喷丝 板微 孔 用三 叶 形 电极 ，进 行 了银 电 极挤 出过程 的数值 模 拟 ，加 工 了工 业化 生
产用 喷 丝板 ，并摸 索 出 了一 套完 整 的高 精 度整体 电极 制作及 微孔加 工工 艺 。
３４ １ 模腔 与银 粒子 的摩 擦对 挤压 过 ．．
程 的影 响 在冷 挤 压 过程 中 ， 由资料 ［ ［ 可 以 。 ］］
Ｐ ｏ＝ｏ ｃ１＝ － （ ＋Ｐ ） ｂ ｎ
，
查 出 ，挤 压 材 料与 模 腔之 间 的摩擦 系 数在 但模 具 受力 情 况及 材料 内部 的应 力分 布情 况有较 大 的差异 ，其载 荷一行程 曲线如 图３
行之 有 效 的方 法之 一 。但 异 形 电极 的加 工
挤压 生 产 中挤压 力 的确 定 是十 分 必要
碳纳米管未来10年将大幅降低成本进入商业应用
元 ， 为许 多新成立 的公 司带来机 会 。同时 ， 平袋 的阻 这将 扁
隔性能和重复密封性能得到提升， 其市场需求也将上升。而
普通包装袋需求增幅较 小 ， 预计仅 为年 均 ２ ５ 。Ｆｅｄｎａ ．％ ｒｅｏ ｉ 指 出，０ ９年 以前 ， 国软包 装 市场 中， 品用 需求 年 均增 ２０ 美 食 幅为 ４ ３ ， ．％ 非食品用需 求年均增幅为 ３ ７ 。 ．％ （ 孟晶）
ＡＢＳ ＡＣＴ Ｔｈ ｘｒｓｏ ｆｈ ｒｆｌ— ｂ ａ ｉ ｌｔｄ ａ ｄｔｅｅｆｃｓｏ ｅｂ ｕｄ ｒ ｆ ｉ ｎ ｔｅｖ ｌｃｔ ｄｓ ｉｕｉｎｏ ＴＲ ｅｅｔｕ ｉｎｏ ｅｐ ｏ ｅｔ ｅｗ ｓｓｍｕａｅ ｔ ｉ ｕ ｎ ｈ ｆ ｔ ｆｔ ｏ ｒａｙｏ ｅｏ ｈ ｅｏ ｉ ｉｔ ｂ ｔ ｆ ｅ ｈ ｄ ｖ ｒ ｏ
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ａ ｄａｐｏ ｌ— ｂ ｉ Ｓｄ ｓ ｎ ｄｆｒｔｅｍａ ｏｙ ｒｔａ ｅ ｘ ｅｉ ｎ ｅｕｔ ｒｖ ｄ ｔａ ｈ ｉ ｅｉ ｔｏ ｙｊｉｉｇｓｍｕａ ｎ ｒｆｅ ｔ ｅｄｅＷａ ｅｉ ｅ ｏ ｈ ｒ ｌｐ ｌｕ ｅｈ ｎ ． ｐ ｒ ｉ ｕ ｇ Ｅ ｍｅ ｔ ｓ ｌ ｐ ｏｅ ｈ ｔ ｅｄｅｄ ｓｇ ｍｅｈ ｄ ｂ ｏｎｎ ｉ ｌ— ｒ ｓ ｔ ｎ
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PE-UHMW异型材挤出成型有限元模拟与实验制备
PE-UHMW异型材挤出成型有限元模拟与实验制备秦升学;庄利超;刘杰;王庆昭【期刊名称】《工程塑料应用》【年(卷),期】2015(000)004【摘要】根据生产需求，设计了3字形超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)异型材挤出成型流道，并建立了该异型材挤出成型有限元模型，应用有限元软件Polyflow 对挤出流道内的熔体流动情况进行了有限元模拟，分析了不同壁面滑移系数、压缩比、压缩角对成型过程的影响，预测了在成型过程中不同参数可能导致的缺陷。
结果表明，当模具压缩比与压缩角分别为2.5和25°、壁面滑移系数为5×106情况下，可获得较好的压力与速度分布，应用优化后的挤出模具制备了合格的PE-UHMW异型材。
%An extrusion channel of ultra-high molecular weight polyethylene(PE-UHMW) profiles that shape likes 3 was designed,and the finite element model of melting flow for PE-UHMW profiles extrusion processing was established. The commercial computer fluid dynamics program Polyflow was used to calculate the influences of the wall slip coefficient,compression ratio, compression angle on the extrusion process,and the defects in the product induced by different parameters were also predicted. The results show that better fluid velocity and pressure distribution could be obtained when the compression ratio and compression angle are 2.5 and 25° with the condition of wall slip coefficient is 5×106,and qualified PE-UHMW profiles samples are produced.【总页数】5页(P50-54)【作者】秦升学;庄利超;刘杰;王庆昭【作者单位】山东科技大学机械电子工程学院，山东青岛 266590;山东科技大学机械电子工程学院，山东青岛 266590;山东科技大学机械电子工程学院，山东青岛 266590;山东科技大学化学与环境工程学院，山东青岛 266590【正文语种】中文【中图分类】TQ320.63【相关文献】1.PMMA/PVC表面复合异型材共挤出成型设计优化 [J], 王其兵;申一虎;刘新2.全包覆共挤出成型塑料异型材门窗模具优化设计 [J], 陈鹏元3.计算机辅助系统在塑料异型材挤出成型中的应用研究 [J], 陈丽4.聚合物异型材气辅口模挤出成型气辅滑移对异型材挤出胀大的影响 [J], 闫丽;周国发;周勇飞;郭吉林5.塑料异型材气辅挤出成型实验 [J], 柳和生;卢臣;黄兴元因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
挤出实验实验报告
实验二 pp/pe双螺杆挤出实验目的1. 理解双螺杆挤出机的基本工作原理，学习挤出机的操作方法。
2. 了解聚烯烃挤出的基本程序和参数设置原理。
实验原理在塑料制品的生产过程中，自聚合反应至成行加工前，一般都要经过一个配料混炼环节，以达到改善其使用性能或降低成本等目的。
传统方法是用开炼机和密炼机，但是效率低下，不能满足生产提高的需要，随后便产生了单螺杆挤出机，继而发展了双螺杆挤出机。
双螺杆挤出机具有塑化能力强，挤出效率高，耗能低，混炼效果好，自清洁能力等吸引了塑料行业的注意并取得了迅速发展。
另外挤出机也是塑料生产应用最广泛的机器，使用不同的机头可以挤出不同的产品，如型材、片材、管材和挤出吹膜等。
因而挤出机在塑料加工行业有其它机器无法替代的重要性。
本实验使用双螺杆挤出机挤出物料切粒，是生产色母料的工艺过程，如果在侧喂料口或者将物料与颜料在捏合机中混合加料，挤出的产品则为色母料，另外如果换为其它机头即可用于生产各种相应产品。
同向旋转双螺杆挤出机组的结构与其它挤出设备一样，包括传动部分、挤压部分、加热冷却系统、电气与控制系统及机架等。
由于双螺杆挤出机物料输送原理和单螺杆挤出机不同，通常还有定量加料装置。
鉴于同向双螺杆挤出机在塑料的填充、增强和共混改性方面的应用，为适应所加物料的特点及操作的需要，通常在料筒上都设有排气口及一个以上的侧加料口，同时把螺杆上承担输送、塑化、混合和混炼功能的螺纹制成可根据需要任意组合的块状元件，像糖葫芦一样套装在芯轴上，称为积木组合式螺杆，其整机也称为同向旋转积木组合式双螺杆挤出机。
挤出机的结构包括以下几个部分：(1)传动部分传动部分就是带动螺杆转动的部分，它通常由电动机、减速箱和轴承等组成，在挤出过程中，要求螺杆在一定的转速范围内运转，转速稳定，不随螺秆负荷的变化而变化，以保证制品的质量均匀一致。
为此。
传动部分一般采用交流整流电动机、直流电动机等装置。
(2)加料部分加料部分一般由传动部分、料斗、料筒、螺杆等组成。
快速换径管材新型结构及挤出成型研究的开题报告
快速换径管材新型结构及挤出成型研究的开题报告题目：快速换径管材新型结构及挤出成型研究一、研究背景随着经济全球化、信息化进程的加速，人们对高速、高效、多功能的流体输送管道的需求越来越迫切。
传统的钢管、铜管等材料管道存在不足，如安装和更换困难、重量大、成本高、腐蚀温度限制等。
因此，发展轻量、易于更换和维修的新型管材具有广阔的应用前景和市场需求。
二、研究目的本研究旨在设计一种快速换径管材的新型结构，并通过挤出成型工艺制备出该管材，探寻新型管材的物理性能和应用特点。
具体研究目的如下：1. 设计一种可快速更换径向的管材新型结构，确保管道维修、维护和更换操作的便捷性和安全性。
2. 通过挤出成型工艺制备出新型管材，并研究其材料性能、物理性能和力学性能。
3. 探讨新型管材的应用特点，包括长期使用稳定性、耐磨性、抗压性等，以便更好地指导实际应用和推广。
三、研究内容和方法1. 研究内容（1）快速换径管材的结构设计，包括材料选择、管径范围、接头组成等方面的对比分析和方案设计。
（2）快速换径管材的挤出成型工艺研究，包括挤出机、模具、料斗等设备的选型和设计，挤出过程中的控制参数和工艺优化研究。
（3）快速换径管材的物理性能和力学性能测试研究，包括表面光洁度、横向压缩强度、热稳定性、化学性能等方面的测试和分析。
（4）快速换径管材的应用特点探讨，包括长期使用稳定性、耐磨性、抗压性等方面的实际应用情况调查和分析。
2. 研究方法（1）文献综述：对快速换径管材的国内外研究现状和技术路线进行归纳、分析和梳理。
（2）实验研究：采用管材挤出成型技术制备快速换径管材，通过对材料的物理性能和力学性能进行测试和分析。
（3）现场调研：对已经应用的快速换径管材进行实地考察，了解实际应用情况。
四、研究意义本研究将设计一种快速换径的新型管材结构，提供一种新型的流体输送管道解决方案。
快速换径管材的应用能够大大提高管道维修和更换的便捷性，减少能源和材料的浪费，降低维护成本和风险。
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小截面精密异型管材挤出模拟与实验研究邹维东 郭奕崇 吴大鸣 王景娜(北京化工大学机电工程学院,北京 100029)摘要 对异型管材挤出机头流动进行了模拟,讨论了边界对流场速度分布的影响。
依据流动平衡原则,根据流场速度分布探讨了部分关键尺寸的确定。
针对热塑性聚氨酯材料进行了异型管材机头的设计。
经实验验证,模拟与实验相结合设计口模的方法可以使小截面精密型材口模设计更加合理,缩短口模设计周期。
关键词 模拟 异型管材 口模异型管材通常具有如下一个或多个特点:①具有两个或两个以上的不均匀内孔。
②截面形状复杂、不对称,例如管截面外型非圆且具有多个非规则内孔。
③壁厚不均匀,在特殊情况下壁厚差可达十几倍甚至几十倍。
结构上的特殊性使异型管材的模具设计、挤出成型不同于一般形状管材,例如与普通环隙状模具挤出成型的等壁厚单孔管材相比,异型管材挤出时易出现流动截面上流速分布不均匀现象。
壁厚的变化以及制品结构上的突变还会造成不同的挤出胀大和不同的残余应力等。
当异型管材的截面面积很小时,壁厚不均匀对异型管材挤出的影响更加明显。
首先小截面精密异型管材截面面积很小,但截面壁厚分布范围却很大,边界的变化可能会影响整个流场;其次截面面积很小,挤出胀大在截面面积中占有较大的比例,因而对异型管材径向尺寸精度影响明显。
小截面精密异型管材主要用于对管材尺寸精度要求比较严格的场合,这就对小截面精密异型管材挤出口模的设计、制造以及管材挤出工艺提出了较严格的要求。
目前异型管材口模设计很大程度上还是依靠经验设计和实验调整修模,所以设计过程中不能明确某些关键尺寸,也不能确定材料对关键尺寸的影响,从而使所有口模设计都要经过设计―试验―修模―试验的繁复过程,延长了生产周期。
笔者针对小截面精密异型管材的特点以及传统设计工艺的不足,在模具设计过程中采用了设计、模拟与实验相结合的方法,取得了较好的效果。
1 采用模拟方法辅助设计异型管材口模以双孔等径医用管口模设计为例,制品截面如图1a 所示。
所设计模具必须保证制品的a 1、a 2和a 3三个关键尺寸一致。
如果口模的尺寸与制品截面形状相同,则会因管材壁厚不均匀导致截面各区域流动不平衡,出现挤出扭曲变形等现象。
根据经验,考虑到所用材料热塑性聚氨酯(PUR -T )的弹性,设计的口模截面形状应类似于椭圆,如图1b 实线所示。
与制品关键尺寸a 1、a 2和a 3相对应,口模具有b 1、b 2和b 3三个关键尺寸,以及表征截面形状 非圆性 的尺寸b 4。
但是传统设计不能确定这些关键尺寸,通常需要通过挤出试验来修正并加以确定。
有鉴于此,笔者在模具设计期间用有限元分析软件进行模拟设计,确定了关键尺寸,减少了修模次数,缩短了开发周期。
a 制品截面;b 口模截面图1 双孔等径异型管材制品及口模截面1.1 模拟分析软件简介模拟所采用的分析软件为Flo w 2000。
它是C o mpuP last 公司专为塑料挤出过程研究开发的工业应用软件,共包括十二个模块。
树脂数据库模块提供了国际上通用的多种材料不同加工温度下的物理性能、流变性能;粘度拟合模块以及流变工具模块则针对具体工况为客户提供充分的扩展空间,客户可以根据具体加工物料性质添加新的物料群,使模拟以及计算更具有针对性,更加接近实际工况。
单螺杆挤出机模块、异型材模头模块、异型材冷却模块、螺旋模头模块、板材模头模块、多层共挤模块、冷却辊模块分别对应塑料加工中最为广泛的7种加工方法。
其余两个模块为二维流动模块和三维流动模收稿日期:2005-12-30块[1]。
1.2 本构方程的选取采用Flo w2000软件流变工具模块拟合实验材料P UR -T 性能。
P UR -T 的流变数据由I n -stron3211毛细管流变仪测得。
分别取测试温度190、200、210 ,以便更真实地描述加工工况内聚合物的流变性质。
常用的本构模型有牛顿模型、幂律模型和C ar -reau 模型。
笔者采用Carreau 模型[2],该模型能够准确地反映较低和较高剪切速率下两个牛顿平台区以及中间的剪切变稀区域,适用于较大的剪切速率变化范围,能比较精确地描述机头内熔体的流动情况。
Carreau 模型如式(1)所示:=A e -b (T-T r )[1+(r e-b(T-T r ))a]1-na(1)式中: 粘度,Pa s ;e 常数,自然对数的底;b 温度敏感系数;T 物料的加工温度;T r 材料参数拟合温度, ;剪切速率,s -1;n 非牛顿指数;A 、r 、a 常数。
用F l o w 2000软件拟合的PUR -T 流变曲线如图2所示。
图2中流变曲线与I nstr on3211毛细管流变仪自带软件输出的流变曲线基本吻合。
1 190 ;2 200 ;3 210 图2 PUR -T 的流变曲线1.3 关键尺寸b 1、b 2、b 3及b 4的确定采用图1b 口模截面形状,并设定b 1、b 2、b 3相等,不考虑温度对流动的影响,模拟流场结果如图3所示。
由图3a 速度流场分布可看出,在b 1、b 2、b 3相等的情况下,b 2处的速度分布与b 1、b 3处有所不同,(b 1、b 3处相同),具体速度值分布如图3b 、3c 所示。
图3b 、3c 中虚线所示位置分别为b 2、b 3处的速度最(a)a 流场速度分布;b b 2处速度分布;c b 3处速度分布图3 口模截面流场模拟大值,两者差距明显。
b 2处结构对称,其速度呈对称分布,而b 1、b 3处则由于受不对称边界影响,靠近外壁面的速度梯度比较小,速度分布也不对称。
通过分析图3模拟结果,可得出如下结论:(1)边界对流场分布的影响 由于管材壁厚差异明显,边界的变化会影响薄壁处乃至整个流场速度分布。
(2)挤出胀大的影响 在截面不同部位,物料具有不同的速度分布。
物料由口模挤出时,同一截面不同部位的体积膨胀率不同,所以型材挤出后会有不同程度的扭曲变型。
同一截面上不同区域速度相近(即体积流量相近)是口模设计的原则,即流动平衡原则[3]。
笔者在设计中采用该原则,将图3a 所示流量较大区域较其它区域多出的流量补充为图1b 口模截面形状所示虚线和实线所包含的区域,对所设计的口模尺寸进行调整。
调整b 1、b 2、b 3的值使b 1、b 2、b 3处的流量相等。
b 4的值取决于内部双孔管的公切线与b 4所指的直边所围成的梯形面积内的流量(见图3a)。
改变b 4的大小,计算梯形面积内部的流量,尽量使流量与面积(制品截面面积的1/2)的比值与b 1、b 3两个尺寸所处位置的平均流速相等。
由上述过程可以明确确定b 1、b 2,b 3和b 4的值。
对于同种材料类似截面的口模,确定b 1、b 2和b 3之间的关系对口模设计具有一定的参考作用。
对图1a 所示外径3mm ,内孔径1mm 的双孔等径PUR-T 管按照上述模拟分析方法确定的b 1、b 2、b 3和b 4值分别为0.9、0.8、0.9、3.3mm (挤出后进行拉伸,拉伸比2.5)。
事实上,异型管材口模模拟设计确定关键尺寸的同时,可以根据速度和截面壁厚推导系列关系,为其它类似截面制品的口模设计提供参考。
2 异径双孔圆口模的设计2.1 模拟关键尺寸间的关系在机头温度200 ,产量3.5kg /h,加工物料为PUR-T 的条件下,初步设计的异径双孔圆口模及流道如图4所示。
分析流道截面,截取9个关键部位截面作为模拟的截面条件,从口模出口截面到机头多孔板分别编号为1~9,如图5所示。
截面1、2间为口模平直段,是产品成型的关键部位。
若此段过短,流体不能稳定流动,易导致产品不能稳定成型或是带有缺陷。
若平直段过长,则压力降过大,停留时间过长,易影响产品质量[4]。
截面1、2基本体现了管材的形状。
图形本身为单向对称,所以截面速度分布为非对称。
通过模拟得到c 2<c 3<c 1的分布关系,即尽可能实现型材的中心与螺杆的轴线在同一直线上[5]。
2.2 挤出试验根据c 2<c 3<c 1的关系和制品尺寸设计口模,在高聚物精密挤出试验台上进行挤出试验。
挤出试(b)a 口模流道截面;b 机头内部流道(阴影部分为流道纵截面形状)图4异径双孔圆口模流道图5 机头流道速度分布三维图验台采用可编程控制器(PLC )实现螺杆转速、牵引速度及温度控制和压力测定。
速度调节范围为5~150r/m i n ,采用普通三段式螺杆,螺杆直径32mm,长径比为28。
实验材料为PUR -T ,实验前烘干3h 。
实验条件及加工工艺见表1。
实验结果表明,在不采用定型手段的情况下,三种加工工况下制品的内孔均为非圆形孔,两个内孔在靠近中心的位置被拉长,与模拟结果相符。
针对这一现象采用真空外定径方式定型,基本满足生产要求。
表1 试验条件及加工工艺转速/r m i n -1机筒温度/一区二区三区四区五区机头温度/一区二区真空度/M Pa牵引速度/c m m i n -1101520100100991401401391701641691901891971901952001902041962052011890.020.020.024605206003 结论(1)对于截面相对较小的异型管材,边界对其流场速度分布影响明显,且挤出胀大所占的比例较大,在口模的设计过程中,必须充分考虑。
(2)设计中要依据流场分布情况来匹配口模各部分的成型长度,流动阻力大的部分,长度应较小,反之亦然。
对于一些特定情况,可以调节流动速度和采用定型方式实现稳定成型。
(3)合理设计定型段截面形状是口模设计的关键。
(4)采用有限元软件模拟分析可以使小截面精密异型材口模设计更加合理,缩短设计周期。
参考文献1 张继忠,翟步荣.浅谈F l o w2000在异型材挤出模中的应用.广东塑料2004(3):102 周持兴,俞炜.聚合物加工理论.北京:科学出版社,2004.3 唐志玉.挤塑模设计.北京:化学工业出版社,1997.4 丁雪佳,余鼎声,牛燕.异型材成型挤出口模内的流动分析.特种橡胶制品,2001,22(4):305 杨安昌,孙振环,陈方,等.塑料异型材挤出模技术.北京:机械工业出版社,1999.STUDY ON EXPER I M ENT AND COMPUTER SI M ULATI ON OF THE PROFILE-TUBE SEXTRUSI ON W ITH PREC ISI ON SI ZE AND S MALL DI MEN SI ON I N CROSS SECTI ONZ ou W e i dong,G uo Y ichong,W u D a m i ng,W ang Ji ngna(Co ll ege ofM echan ical and E l ectrical Engi n eeri ng,B eiji ng U nivers it y of Ch e m icalT echnology,B eiji ng 100029,Ch i na)ABSTRACT The extrusi on o f t he profile-t ube was s i m u l a ted,and t he effec ts of the bourdary o f d i e on the ve l oc ity d i stri buti on of the fl ow field we re discussed.So m e key di m ensions w ere confir med accordi ng to the fl ow balanc i ng theory and t he v elocity distr i bution, and a profile-tube die was designed for ther m a l po l yure t hane.Expe ri m en t results proved t hat the d i e desi gn m ethod by jo i ning si m u l a-ti on w ith experi m ent cou l d ach i eve m ore reasonab le d i e des i gn and sho rten the desi gn per i ods for products w it h prec isi on si ze and s m all de m ens i on in cross secti on.K EY W ORDS si m ulati on,profile-tube,die美国市场软包装需求将年增4.1%美国F reedon i a集团最新研究报告显示,2009年以前,美国软包装市场需求将以年均4.1%的速度增长。