塑料异型材挤出模头中关键部位的计算机辅助设计
摘要
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。
With the development of the plastic door-window industry, more high quality of plastic profiles is required. The plastic profile extrusion die is very important to the quality of plastic profile. There is a gap of die quality to some extent between home and abroad, manly because of the differences in design technology. How to combine the experience with the theory in profile die design and establish a effective extrusion die CAD system is always a important project in the research of extrusion die.
Research of the key parts in extrusion die was based on the theory of rheology of the polymer melt and the thermodynamics, the paper established the mathematic models for the design of the key parts in extrusion die. According to the model, with the VBA language based on the AUTOCAD2000,the formula was compiled to a program mould which was connected to the EX-MOULD system. At last, the software of FLOW2000 was applied to the complicated parts in the extrusion die to simulate the real flow in the extrusion channel, which is a exploration of the accurate design for extrusion die.
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。
With the development of the plastic door-window industry, more high quality of plastic profiles is required. The plastic profile extrusion die is very important to the quality of plastic profile. There is a gap of die quality to some extent between home and abroad, manly because of the differences in design technology. How to combine the experience with the theory in profile die design and establish a effective extrusion die CAD system is always a important project in the research of extrusion die.
Research of the key parts in extrusion die was based on the theory of rheology of the polymer melt and the thermodynamics, the paper established the mathematic models for the design of the key parts in extrusion die. According to the model, with the VBA language based on the AUTOCAD2000,the formula was compiled to a program mould which was connected to the EX-MOULD system. At last, the software of FLOW2000 was applied to the complicated parts in the extrusion die to simulate the real flow in the extrusion channel, which is a exploration of the accurate design for extrusion die.
引文
[1]瞿步荣“塑料挤出成型设备的发展现状”，化学建材，5，(1998)，8—11
[2]韩宝仁，“西欧九十年代塑料窗市场及加工技术的发展趋势”，23，1，(1994)，12—15
[3]董力群，“流体力学的有限元方法”，中国塑料，12，2，(1998)，10—13
[4]唐志玉等，《挤出模设计》，化学工业出版社，(1997)
[5]朱元吉，《塑料异型材挤出模CAD系统的设计》，(1998)
[6]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)
[7]郭志英，“异型材挤出口模的优化设计”，塑料科技，126，8(1998)，43～45
[8]Walter Michaeli, 《Extrusion Dies for Plastic and Rubber Design and Engineering Computation》,中国轻工业出版社, (1999)
[9]朱元吉，王晓枫，“塑料型材挤出现状”，中国塑协异型材及门窗制品专业委员会第四次代表大会交流论文集，(1995)，35
[10]申长雨、李海梅，“塑料模具CAE技术概况及发展趋势”，工程塑料应用，2，(2001)，40
[11]R．S．伦克，《聚合物流变学》，国防工业出版社，(1983)
[12]余同隐、何曼君等，《高聚物粘弹性》，上海科学技术出版社，(1986)
[13]李丽娟等，“塑料异型材挤出模头设计”，中国塑料，11，2(1997)58—60
[14]章本照，《流体力学的有限元方法》，机械工业出版社，(1986)
[15]S.SIMEREAUS and BRUSSELS, "The Design and Construction of PVC Window Profiles", Kustoffe,VOL.73, NO.1, (1983)
[16]E.MITSOULIS and H.J.PARK, "Effect of Die Length in Extrusion Flows of Polymer Melts", ANTEC'92, (1992)
[17]曾芄，徐军，杨安昌，“塑料异型材挤出模具中内筋的口模流道设计”，塑料工业(1999)，27(1)，16-18
[18]施桢荣，蔡坚平，“推拉扇用模具的改进设计”，中国塑料，(2001)，15(7)，71-74
[19]韩宝仁，朱元吉，冯连勋，“塑料异型材制造原理与技术”，化学工业出版社，(2001)，287
[20]王婷兰，《塑料异型材挤出模CAD系统中模头分腔结构设计的理论研究》，合肥工业大学材料与工程学院，2000年3月
[21]朱元吉，黄录官，“用流变学原理设计异型材挤塑机头”，现代塑料加工应用，(1991)，47—52
[22]秦永法，“塑料挤出机头流道的数学分析”，模具工业，(1998)，10～13
[23]赵大庆，《塑料型材挤出模CAD系统中模具边角设计的理论分析》，合肥工业大学材料与工程学院，(1999)
[24]曾芬芳，“计算机辅助产品造型技术基础”，学苑出版社，(1994)
[25]李向阳，“用Visual Basic开发AutoCAD for Windows的ADS窗口应用程序”，计算机辅助设计与制造，(1996)
[26][美]T．J．Chung，《流体力学的有限元分析》，水利电力出版社，(1980)
[27]茅皖珍等译，《塑料成型加工与计算》，中国轻工业出版社，(1992)
[28]胡益林，董跃，“异型材支撑型内筋流道设计”，工程塑料应用，(2001)，29(5)，26-27
[29]Hurez P and Tangugy P.A,"Numerical Simulation of Profile Extrusion Dies without Flow Seperation",Polym. Engineering Science, 1,(1993),20-23
[30]Nielson E.H. and Dixon J.R., "Calculation of the Die Land Ratios in Multiple-Channel Extrusion Dies for Plastics" ,ASME., Vol.74,No. 1 ,(1983)
[31]G.S.H Chan and K.K.B.Hon, "Integration of Computering Techniques for Plastic Extrusion DieDesign", Computer Aided Engineering Journel, Vol.20,No.4, (1996),40-49
[32]赵东丽等，“塑料异型材口模流道设计”，武汉科技大学学报，20，2(1996)，231～234
[33]王利霞等，“异型材挤出模内的流动模拟”，中国塑料，10，4(1996)，56～58
[34]李丽娟等，“塑料异型材挤出模头设计”，中国塑料，11，2(1997)58～60
[35][美]K．H候伯纳，《工程师用有限元素法》，机械工业出版社，(1981)
[36]A.P. SEIFERT, "Use of Flow Analysis the Design of Profile Extrusion Dies", ANTEC' 90, (1990)
[37]P .HUREZ and P.A.TANGUY, "Numerical Simulation of Profile Extrusion Dies without Flow Separation", Polymer Engineering and Science,VOL.33, NO. 1, (1993)
[38]P. HUREZ and P.A.TAUGUY, "A New Design Procedure Profile Extrusion Dies", Poly. Eng.and Sci., VOL.36, NO.5, (1996)
[39]H.KUHNLE, "Rheological Design of Profile Extrusion Dies", Kunsststoffe (Germen Plastics), VOL.76, NO.3, (1986)
[40]GERHARD SCHENKEL, "Extrusion of Plastics from Rectangular Channels", Kunstsoffe, VOL.71, NO.8, (1981)
[41]周华民，“模具CAD实用化技术分析”，锻压机械，6，(1998)
[42]张振龙，“用VB开发机构CAD系统中类的分析”，机械设计，8，(1998)
[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)
[44]王钰，《用VBA开发AutoCAD2000应用程序》，人民邮电出版社，(1999)，5-15
[45]李风华编著，《AutoCAD2002/2000 VBA开发指南》，清华大学出版社，(2001)，10-23
[2]韩宝仁，“西欧九十年代塑料窗市场及加工技术的发展趋势”，23，1，(1994)，12—15
[3]董力群，“流体力学的有限元方法”，中国塑料，12，2，(1998)，10—13
[4]唐志玉等，《挤出模设计》，化学工业出版社，(1997)
[5]朱元吉，《塑料异型材挤出模CAD系统的设计》，(1998)
[6]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)
[7]郭志英，“异型材挤出口模的优化设计”，塑料科技，126，8(1998)，43～45
[8]Walter Michaeli, 《Extrusion Dies for Plastic and Rubber Design and Engineering Computation》,中国轻工业出版社, (1999)
[9]朱元吉，王晓枫，“塑料型材挤出现状”，中国塑协异型材及门窗制品专业委员会第四次代表大会交流论文集，(1995)，35
[10]申长雨、李海梅，“塑料模具CAE技术概况及发展趋势”，工程塑料应用，2，(2001)，40
[11]R．S．伦克，《聚合物流变学》，国防工业出版社，(1983)
[12]余同隐、何曼君等，《高聚物粘弹性》，上海科学技术出版社，(1986)
[13]李丽娟等，“塑料异型材挤出模头设计”，中国塑料，11，2(1997)58—60
[14]章本照，《流体力学的有限元方法》，机械工业出版社，(1986)
[15]S.SIMEREAUS and BRUSSELS, "The Design and Construction of PVC Window Profiles", Kustoffe,VOL.73, NO.1, (1983)
[16]E.MITSOULIS and H.J.PARK, "Effect of Die Length in Extrusion Flows of Polymer Melts", ANTEC'92, (1992)
[17]曾芄，徐军，杨安昌，“塑料异型材挤出模具中内筋的口模流道设计”，塑料工业(1999)，27(1)，16-18
[18]施桢荣，蔡坚平，“推拉扇用模具的改进设计”，中国塑料，(2001)，15(7)，71-74
[19]韩宝仁，朱元吉，冯连勋，“塑料异型材制造原理与技术”，化学工业出版社，(2001)，287
[20]王婷兰，《塑料异型材挤出模CAD系统中模头分腔结构设计的理论研究》，合肥工业大学材料与工程学院，2000年3月
[21]朱元吉，黄录官，“用流变学原理设计异型材挤塑机头”，现代塑料加工应用，(1991)，47—52
[22]秦永法，“塑料挤出机头流道的数学分析”，模具工业，(1998)，10～13
[23]赵大庆，《塑料型材挤出模CAD系统中模具边角设计的理论分析》，合肥工业大学材料与工程学院，(1999)
[24]曾芬芳，“计算机辅助产品造型技术基础”，学苑出版社，(1994)
[25]李向阳，“用Visual Basic开发AutoCAD for Windows的ADS窗口应用程序”，计算机辅助设计与制造，(1996)
[26][美]T．J．Chung，《流体力学的有限元分析》，水利电力出版社，(1980)
[27]茅皖珍等译，《塑料成型加工与计算》，中国轻工业出版社，(1992)
[28]胡益林，董跃，“异型材支撑型内筋流道设计”，工程塑料应用，(2001)，29(5)，26-27
[29]Hurez P and Tangugy P.A,"Numerical Simulation of Profile Extrusion Dies without Flow Seperation",Polym. Engineering Science, 1,(1993),20-23
[30]Nielson E.H. and Dixon J.R., "Calculation of the Die Land Ratios in Multiple-Channel Extrusion Dies for Plastics" ,ASME., Vol.74,No. 1 ,(1983)
[31]G.S.H Chan and K.K.B.Hon, "Integration of Computering Techniques for Plastic Extrusion DieDesign", Computer Aided Engineering Journel, Vol.20,No.4, (1996),40-49
[32]赵东丽等，“塑料异型材口模流道设计”，武汉科技大学学报，20，2(1996)，231～234
[33]王利霞等，“异型材挤出模内的流动模拟”，中国塑料，10，4(1996)，56～58
[34]李丽娟等，“塑料异型材挤出模头设计”，中国塑料，11，2(1997)58～60
[35][美]K．H候伯纳，《工程师用有限元素法》，机械工业出版社，(1981)
[36]A.P. SEIFERT, "Use of Flow Analysis the Design of Profile Extrusion Dies", ANTEC' 90, (1990)
[37]P .HUREZ and P.A.TANGUY, "Numerical Simulation of Profile Extrusion Dies without Flow Separation", Polymer Engineering and Science,VOL.33, NO. 1, (1993)
[38]P. HUREZ and P.A.TAUGUY, "A New Design Procedure Profile Extrusion Dies", Poly. Eng.and Sci., VOL.36, NO.5, (1996)
[39]H.KUHNLE, "Rheological Design of Profile Extrusion Dies", Kunsststoffe (Germen Plastics), VOL.76, NO.3, (1986)
[40]GERHARD SCHENKEL, "Extrusion of Plastics from Rectangular Channels", Kunstsoffe, VOL.71, NO.8, (1981)
[41]周华民，“模具CAD实用化技术分析”，锻压机械，6，(1998)
[42]张振龙，“用VB开发机构CAD系统中类的分析”，机械设计，8，(1998)
[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)
[44]王钰，《用VBA开发AutoCAD2000应用程序》，人民邮电出版社，(1999)，5-15
[45]李风华编著，《AutoCAD2002/2000 VBA开发指南》，清华大学出版社，(2001)，10-23