塑料挤出模头中功能块成型结构的研究及CAD
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摘要
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。
With the development of plastic door-window industry, more high quality of plastic profiles is required. Die is one of the critical parts in profile extrusion procedure. There is a gap of die quality to some extent between home and abroad mainly because of the differences in design technology.
Functional block structure is more complicated than the main profile and more difficult to be formed into the needed profile. Therefore, whether the structure design of functional blocks is good or not affects the right profile shape. Very few studies on functional block structure were reported, consequently, the structure design of functional blocks was selected as the research object in this paper.
In this paper research of functional block structure was based on the theory of rheology of the polymer melt and the basic requirement of extrusion die channel. Various functional block structures of different factories home and abroad were analyzed and the structure characterizations of functional blocks were also summarized. Based on the former work and our rich experience in die design, the strategies
and methods of structure design of functional blocks were developed in this paper. Combining with the structure dimensions measured from the newest die, the strategies and methods were checked and improved . The functional blocks were studied separately at the whole profile and individually by using the soft FLOW2000, and the developed strategies and methods were improved and supplemented. According to the research results, a program was compiled to realize the computer aided design of functional block structure by VBA language, which improves design efficiency and relieve the designer.
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。
With the development of plastic door-window industry, more high quality of plastic profiles is required. Die is one of the critical parts in profile extrusion procedure. There is a gap of die quality to some extent between home and abroad mainly because of the differences in design technology.
Functional block structure is more complicated than the main profile and more difficult to be formed into the needed profile. Therefore, whether the structure design of functional blocks is good or not affects the right profile shape. Very few studies on functional block structure were reported, consequently, the structure design of functional blocks was selected as the research object in this paper.
In this paper research of functional block structure was based on the theory of rheology of the polymer melt and the basic requirement of extrusion die channel. Various functional block structures of different factories home and abroad were analyzed and the structure characterizations of functional blocks were also summarized. Based on the former work and our rich experience in die design, the strategies
and methods of structure design of functional blocks were developed in this paper. Combining with the structure dimensions measured from the newest die, the strategies and methods were checked and improved . The functional blocks were studied separately at the whole profile and individually by using the soft FLOW2000, and the developed strategies and methods were improved and supplemented. According to the research results, a program was compiled to realize the computer aided design of functional block structure by VBA language, which improves design efficiency and relieve the designer.
引文
[1] 瞿步荣，“塑料异型材生产发展动态”，化学建材，5，(1998)，8～11
[2] 张佑生、王永智等，《塑料模具计算机辅助设计》，机械工业出版社，(1998)，246～293
[3] 唐志玉等，《挤出模设计》，化学工业出版社，(1997)，45～56
[4] 王晓枫、朱元吉，“塑料异型材挤出模中的压力分布”，中国塑料，10，4，(1996)，69～71
[5] 郭志英，“异型材挤出口模的优化设计”，塑料科技，8，(1998)，43～45
[6] Walter Michaeli，《Extrusion Dies for Plastic and Rubber》，中国轻工业出版社，(1999)，27～44
[7] (德)W．米歇利著，黄振华译，《挤塑模头设计与计算》，烃加工出版社，(1989)，78～93
[8] 杨安昌等编著，《塑料异型材挤出模技术》，机械工业出版社，(1999)，26～27
[9] 瞿步荣，唐春海，“进口与国产挤出模具性能价格之区别”，化学建材，1，(2001)，14～16
[10] B.L.Koziey,J.Vlachopoulos, "Profile Die Design by Pressure Balancing and Cross Flow Minimingation", ANTEC, (1996), 247～252
[11] 朱元吉，王婷兰，王晓枫，“塑料异型材挤出口模图形的设计”，中国塑料，10，8，(1999)，71～74
[12] R．S．伦克，《聚合物流变学》，国防工业出版社，(1983)，44～60
[13] 杨春柏主编，《塑料成型工艺学》，中国轻工业出版社，(1986)，56～70
[14] 王贵恒主编，《高分子构·料成型加工原理》，化学工业出版社，(1982)，67～112
[15] 冯林，《塑料异型材挤出模CAD系统中功能块结构的研究》，合肥工业大学硕士学位论文，2002，8～15
[16] [美] T．J Chung，《流体力学的有限元分析》，水利电力出版社，(1980)
[17] [美] K．H 候伯纳，《工程师用有限元素法》，机械工业出版社，(1981)
[18] H．波特坦著，刘建平译，《挤出工程设计与计算》，石油出版社，(1991)，65～75
[19] Gupta M, et al, 《Numerrcal and experimental investigation of thressdimensional flow in extrusion dies》, Polym. Engng, (1993), 35～50
[20] 申长雨等著，《塑料模具计算机辅助工程》，河南科学技术出版社，(1998)，
110～136
[21] Kawahara M J, 《Walters K.Numerical simulation of Non-Newtonian Flow》, (1984), 98～112
[22] 王婷兰，《塑料异型材挤出模CAD系统中模头分腔结构的理论研究》，合肥工业大学硕士学位论文，(2000)，9～11
[23] M.A.Huneault, "Extrudate Swell and Drawdown in Profile Extrusion" ,Plastics Engineering, Vol.45, No.9, (1989), 51～63
[24] 韩宝仁，朱元吉，冯连勋编著，《塑料异型材制造原理及技术》，化学工业出版社，(2001)，285～289
[25] 唐志玉，《塑料模流变学设计》，国防工业出版社，(1991)，63～71
[26] 卢鸣主编，《塑料门窗型材图集》，中国塑料加工工业协会异型材及门窗制品专业委员会，(1994)
[27] 陈明辉等，“美式塑料窗的结构特点”，化学建材，3，(1996)
[28] 王汇川，“欧式塑料窗的结构特点”，化学建材，3，(1999)
[29] 李志英，“塑料窗用型材断面设计要点”，光明月刊，10，(1999)
[30] 党忠民，“浅谈塑料门窗密封技术”，德佳月刊，11，(2000)
[31] 顾纪新，“塑料窗外框安装的密封处理”，德佳月刊，4，(2001)
[32] 章本照，《流体力学的有限元方法》，机械工业出版社，(1999)，98～132
[33] 申长雨主编，《橡塑模具优化设计技术》，化学工业出版社，(1997)，79～136
[34] Jong W.R. and Wang K.K., 《Non-Newtonian Fluid mech》, 1984, 85～93
[35] 刘均科，“挤出模及计算机辅助工程(CAE)”，塑料信息快报，7，(1999)，10～20
[36] Hiber C A, 《Extrusion Dies:Design and Engineering Computation》, SPE. (1993), 65～87
[37] Hurez P and Tangugy P.A, "Numerical Simulation of Profile Extrusion Dies without Flow Seperation" ,Polym. Engng.sci.., 1, (1993) , 20～23
[38] Nielson E.H. and Dixon J.R., "Calculation of the Die Land Ratios in Mutiple-Channel Extrusion Dies for Plastics" ,ASME.,VOL.74,NO.1,(1983) ,20～25
[39] G.S.H Chan and K.K.B.Hon, "Intergration of Computering Techniques for Plastic Extrusion Die Design " ,Computer Aided Engineering Journel,VOL.20,NO.4, (1996) , 40～49
[40] 茅皖珍等译，《塑料成型加工与计算机》，中国轻工业出版社，(1992)，24～53
[41] 周华民，“模具CAD实用化技术分析”，锻压机械，6，(1998)，50～52
[42] 张振龙，“用VB开发机构CAD系统中类的设计”，机械设计，8，(1998)，24～27
[43] 孙红，“AutoCAD与高级语言及数据库的连接与通讯”，机械设计与制造，1，(1999)，18～19
[44] 李凤华编著，《AutoCAD2002／2000 VBA开发指南》，清华大学出版社，(2001)，10～23
[45] 王玉，《用VBA开发AutoCAD2000应用程序》，人民邮电出版社，(1999)5～15
[2] 张佑生、王永智等，《塑料模具计算机辅助设计》，机械工业出版社，(1998)，246～293
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