精密共挤出机及木塑异型材包覆共挤机头的设计与研究

发布时间：2020-10-14 11:53

　　 现有的共挤出技术在生产实际操作中挤出的制品精度相对不高、难以实现均一稳定挤出,且存在包覆共挤界面不稳定、芯层与壳层间的粘合不良等问题。加之木塑材料的特殊性能,使得木塑型材包覆共挤出成型的挤出机和挤出机头的设计及加工变得复杂。本课题针对以上问题展开研究,基于Creo三维建模软件,以CAE模拟软件为辅助工具,在现有共挤设备的基础上,以精密稳定挤出为指导思想,结合常规全螺纹三段式单螺杆挤出机的改进提出新型塑料型材共挤出机的设计。并对现有包覆机头展开分析,精准查找机头流道缺陷,提出新的设计方案,进一步解决了该流道问题,完成了对共挤出机及包覆机头的设计优化过程,提高了设计精度和效率,很大程度上减少了因为持续试模引起的人员和材料浪费。主要研究内容如下:首先,对现有共挤出设备进行了实验分析。通过改变工艺参数,在不同工艺下观测挤出制件截面的形状尺寸及包覆的均匀性,分析出致使其挤出包覆不均匀的原因,为后续共挤设备的优化设计奠定了基础。接着,为了实现精密稳定挤出,运用Creo进行了新型共挤出机的设计。查阅相关资料比较多种设计方案,分别对共挤出机的挤压系统、传动系统、提升装置、加热冷却系统等进行了结构优化与分析,从各个方面提高了设备的生产率和挤出时的稳定性。设计完成后,借助CAE模拟软件对螺杆进行有限元分析,通过建立压力场、速度场及剪切速率云图,对材料的挤出过程做了进一步研究。其次,为了找出现有机头结构的具体问题,分别对机头芯层和壳层流道进行了数值模拟,并分析两者出口速度的均匀性,找出相应的问题。再者,提出多种流道优化方案,借助CAE模拟软件进行流场模拟,确定了机头流道的主要问题是在靠近皮层出口的拐角折弯处。在多个方案流场趋势分析的基础上,从该整体流道考虑,提出全新的共挤出流道设计方案。最后,为精确地计算机头结构尺寸,首先以50mm 13mm芯层HDPE基木塑、壳层HDPE的矩形包覆制品为研究对象,通过该模拟软件逆向挤出计算获得定型段口模尺寸,并结合流道优化结果,对共挤机头流道整体结构进行设计。而后对新设计流道的压力场和速度场进行了分析验证。选择逆向模拟和正向模拟结合的办法,保证了新设计流道的合理性和复合界面的稳定性。
【学位单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ320.5
【部分图文】：

精密共挤出机及木塑异型材包覆共挤机头的设计与研究景及研究意义合物应用的逐渐广泛，使得其在人类的生活中也发挥着重要的上世纪开发和利用以来，经过半个多世纪的蓬勃发展，现其在医航天及日常生活中被大范围使用。尤其是我国，塑料产品的制造料产品中，大多都是由挤出方式生产的，如图 1-1 所示。这使得业都相继引进了各种挤出设备。

精密共挤出机及木塑异型材包覆共挤机头的设计与研究覆式共挤机头以及其在木塑领域的应用外部环境（湿度、细菌、真菌、紫外线等）下，木塑制品会随时间而出发霉以及机械强度下降等问题。为解决以上一些问题，很多学者在这方面例如：加入相应的助剂，改变成型工艺等[27,28]。其中，Jin.S，Matuana.L.M塑复合材料在潮湿环境中引发的细菌生长和力学性能损耗，利用低木粉含含量共挤板材，见图 1-3。实验证明了材料的吸水率主要受表层材料木屑表层厚度对吸水率影响很小。共挤出片材的弯曲强度增加及弯曲模量减小含量和厚度都有关。这类包覆共挤技术，壳层会保护芯层，防止芯层被除紫外线，通过对壳层印花、着色等，提高产品的美观程度[30]，然而这种包覆式共挤装备，其中包覆式共挤机头是不可或缺的组件。

度、细菌、真菌、紫外线等）下，木塑制品会随强度下降等问题。为解决以上一些问题，很多学应的助剂，改变成型工艺等[27,28]。其中，Jin.S，M潮湿环境中引发的细菌生长和力学性能损耗，利，见图 1-3。实验证明了材料的吸水率主要受表水率影响很小。共挤出片材的弯曲强度增加及弯有关。这类包覆共挤技术，壳层会保护芯层，防过对壳层印花、着色等，提高产品的美观程度[30]备，其中包覆式共挤机头是不可或缺的组件。图 1-3 木粉复合材料包覆 共 制品ig.1-3 Wood flour composite coated co-extruded products4 7 6 5 4 3 2 1
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本文编号：2840623