塑料异型材挤出模具稳定性的研究
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摘要
目前，随着国内型材市场的激烈竞争，型材生产形成了大规模生产的特点，对挤出模具提出了更高的要求。近年来，国内模具的制造技术有了很大的提高，但仍然不能满足型材大规模生产对模具的高速稳定的要求。虽然进口挤出模具的价格数倍于国产模具，但国内主要型材厂家模具的使用格局却是进口模具为主，国产模具为辅。针对这一问题，我们与国风公司联合申报并完成合肥市科委重点科研项目——塑料异型材新型高效挤出模具的研制。
本论文是在完成该课题的基础上，对挤出模具稳定性的问题进行了深入研究。通过比较和研究国内外挤出模具的实际使用状况，得出了国内外模具质量的差异主要是模具的稳定性的结论。由于在型材生产中工艺参数的波动是不可避免的，对挤出模具的稳定性的要求就是能有一个宽的工艺范围来适应这些不可避免的工艺波动，提出要对挤出模具进行稳定性设计的概念，并总结出模具稳定性设计的几方面措施。为合理选择和准确实施这些措施，还需要对塑料熔体在模头内的流变规律和型材在定型模和水箱里的冷却变形规律等进行深入研究，本人对型材的冷却变形规律进行了探索性研究。重点是采用有限元分析软件ANSYS，分析了一个正方形框型材在定型模和水箱里的冷却变形状况，获得出了一些具有实际参考价值的结果。
At present,with the drastic competition of the native plastic profile market,the production of plastic profile has formed mass production's peculiarity,which put forward the higher request for plastic profile extrusion die.The manufacture technology of native die has been greatly improved,but it can't satisfy the require of high speed and stability which come from the plastic profie's mass production.The price of import extrusion die is several times than that of native die,but the use of extrusion die's situation is that the import die's users become more while the native die's useres are less especially in the leading native plastic profile factories.Aimed at the issue,we associated with the Guofeng Plastic to declare and finish the key item of scientific committee of Hefei,which is the research on the new and high efficient plastic profile extrusion die.
The research of the thesis is the problem of the plastic profile die's stability,which is based on the scientific research.The conclusion of the difference of native and overseas'plastic profile extrusion die is that the die's stability through comparison and study the status of native and overseas' plastic profile extrusion die.Just because the fluctuation of the technics' parameters are not avoidable in the production of the plastic profile.To satisfy the require of the stability of extrusion die,we should have a wide technic range to adapt these unavoidable technic fluctuation.In this paper, I put forward the concept of extrusion die's stability,and I summarize the measurement of the plastic profile extrusion die's stability. In order to select the measurement reasonably and execute the measurement exactly, we should do more research work on the rheology's rule of the plastic melt in the mould and the cooling distortion rule of plastic profile in the shape mould and water tank. I has researched the cooling distortion rule.The research emphasis is to analyze the cooling rule of the plastic profile in the shape mould and water tank using the FEM software ANSYS,and to gain some results which have practical reference value.
本论文是在完成该课题的基础上，对挤出模具稳定性的问题进行了深入研究。通过比较和研究国内外挤出模具的实际使用状况，得出了国内外模具质量的差异主要是模具的稳定性的结论。由于在型材生产中工艺参数的波动是不可避免的，对挤出模具的稳定性的要求就是能有一个宽的工艺范围来适应这些不可避免的工艺波动，提出要对挤出模具进行稳定性设计的概念，并总结出模具稳定性设计的几方面措施。为合理选择和准确实施这些措施，还需要对塑料熔体在模头内的流变规律和型材在定型模和水箱里的冷却变形规律等进行深入研究，本人对型材的冷却变形规律进行了探索性研究。重点是采用有限元分析软件ANSYS，分析了一个正方形框型材在定型模和水箱里的冷却变形状况，获得出了一些具有实际参考价值的结果。
At present,with the drastic competition of the native plastic profile market,the production of plastic profile has formed mass production's peculiarity,which put forward the higher request for plastic profile extrusion die.The manufacture technology of native die has been greatly improved,but it can't satisfy the require of high speed and stability which come from the plastic profie's mass production.The price of import extrusion die is several times than that of native die,but the use of extrusion die's situation is that the import die's users become more while the native die's useres are less especially in the leading native plastic profile factories.Aimed at the issue,we associated with the Guofeng Plastic to declare and finish the key item of scientific committee of Hefei,which is the research on the new and high efficient plastic profile extrusion die.
The research of the thesis is the problem of the plastic profile die's stability,which is based on the scientific research.The conclusion of the difference of native and overseas'plastic profile extrusion die is that the die's stability through comparison and study the status of native and overseas' plastic profile extrusion die.Just because the fluctuation of the technics' parameters are not avoidable in the production of the plastic profile.To satisfy the require of the stability of extrusion die,we should have a wide technic range to adapt these unavoidable technic fluctuation.In this paper, I put forward the concept of extrusion die's stability,and I summarize the measurement of the plastic profile extrusion die's stability. In order to select the measurement reasonably and execute the measurement exactly, we should do more research work on the rheology's rule of the plastic melt in the mould and the cooling distortion rule of plastic profile in the shape mould and water tank. I has researched the cooling distortion rule.The research emphasis is to analyze the cooling rule of the plastic profile in the shape mould and water tank using the FEM software ANSYS,and to gain some results which have practical reference value.
引文
[1] 韩宝仁，朱元吉，冯连勋．《塑料异型材制造原理与技术》．北京：化学工业出版社,2001．
[2] 郑天勤．塑窗型材企业经营战略浅析．化学建材，2003(3)：5-7．
[3] 杨安昌等．《塑料异型材挤出模技术》．北京：机械工业出版社，1999．
[4] [德]W．迈切里编著 李吉 王淑香译．《塑料橡胶挤出模头设计》．北京：中国轻工业出版社，1999．
[5] 唐志玉等．《挤塑模设计》．北京：化学工业出版社，2001．
[6] 董力群．流体力学的有限元方法．中国塑料，1998(12)：10-13．
[7] [英]R.S伦克编著宋家琪等译．《聚合物流变学》．北京：国防工业出版社1983．
[8] 余同隐，何曼君等．《高聚物粘弹性》．上海：上海科学技术出版社，1986．
[9] H. Kuhnle, Stuttgart. Rheological design of profile extrusion dies [J]. Kunststoffe German Plastics. 76(1986)3:276～281
[10] 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．2001(1)：14-16
[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，1999，13(12)：71-74．
[12] 周密．浅述异型材挤出模具的关键技术．塑料异型材,2001(2)：32-35
[13] 陈静波，李倩，刘春太，申长雨．塑料异型材挤出成型的流动平衡分析．中国塑料,2001(4)：54-57
[14] 朱元吉，冯林，王晓枫．我国塑料异型材挤出模的发展概况．新型建筑材料．2000．12：1-20．
[15] 张也影．《流体力学》．北京：高等教育出版社，1999．
[16] 朱元吉等．塑料异型材挤出定型模长度的设计．塑料94(6)：23-26．
[17] Peter Kohnke, Ph.D.ANSYS, Inc. Theory Release 5.7.America: ANSYS,Inc.2001.21-22.
[18] 刘涛，杨凤鹏等．《精通ANSYS》．北京：清华大学出版社，2002．
[19] 唐兴伦等．《ANSYS工程应用教程热与电磁学篇》．北京：中国铁道出版社,2003
[20] 博奕创作室．《APDL参数化有限元分析技术及其应用实例》．北京：中国水利水电出版社,2004．
[21] 张立新，徐长航，陈江荣等．《ANSYS7.0基础教程》．北京：机械工业出版社,2004．
[22] 申长雨等．《塑料模具计算机辅助工程》．郑州：河南科学技术出版社，1998．
[23] 陈精一，蔡国忠．《电脑辅助工程分析ANSYS使用指南》．北京：中国铁道出版社，2003．
[24] ANSYS Thermal Analysis Guide America: ANSYS, Inc.2001.
[25] D.皮茨 L.西索姆．《传热学》．北京：科学出版社2002
[26] 赵镇南．《传热学》．北京：高等教育出版社，1999．
[27] [加]H.瑞斯著 朱元吉等译．《模具工程》．北京：化学工业出版社，1999．
[28] 朱元吉，胡善刚，郁军．关于提高塑料异型材挤出模稳定性的调研．化学建材,2003(1)：17-19．
[29] 唐志玉，徐佩弦．《塑料制品设计师指南》．北京：国防工业出版社1983．27．
[30] G.Menges And J.Schmidt. Lay-Out Of Cooling Sections in Profile-Extrusion Plants.ANTEC 85.123-126
[31] ANSYS Coupled Field Analysis Guide America: ANSYS, Inc.2001.
[32] 潘祖红，邱文豹，王贵恒．《塑料工业手册聚氯乙稀》．北京：化学工业出版社，2001．530．
[33] 常州轻工业学校，安徽轻工业学校．《塑料材料学》．北京：中国轻工业出版社，1993．14．
[34] J.Svabik. L.Placek and ESaha. Profile Die Design Based on Flow Balancing. Technical University Brno, Faeulty of Technology Zlin, Zlin,Czeeh Republie. 1999:247-253
[35] 毛联岗，季锡平．PVC-U异型材模塑料的生产．化学建材,2003(04)：26-28．
[36] 瞿步荣．PVC-U门窗异型材挤出过程中的弯曲变形与对策．化学建材,2000(02)：23-24．
[36] 张培耘等．国内模具工业技术现状与发展趋势．机械设计与制造工程,2000(6)：1-2．，
[38] 瞿步荣．塑料异型材挤出模具的使用与维护．模具工业,2000(08)：52-57．
[39] 周密．UPVC异型材挤出模具的研制．模具工业,2001(02)：34-37．
[40] R.M.GRIFFITH and J.T.TSAI. Shape Change During of Drawing of Non-Circular Extruded Profiles POLUMER ENGINEER AND SCIENCE, DECEMBER, 1980:1181-1187
[41] 张金悦，田立斌，李宏生，贾毅．有限元模拟聚合物管材挤出——聚合物管材冷却过程的热传递．现代塑料加工应用，2002(12)：33-35．
[42] 孙文强，赵波，牛兰刚，顾有伟．异型材挤出中应力应变问题．中国塑料,2000(2)：47-49．
[43] 王亚明，申长雨．《塑料门窗制造新技术》．北京：中国轻工业出版社，1993．14．
[44] 左胜武，黄锐．无定形塑料圆截面挤出制品水冷却模型．中国塑料，2000(8)：55-58．
[45] 喻国平，黄锐．热成型过程中的冷却过程分析．中国塑料，2000(7)：62-66．
[46] 吴家龙．《弹性力学》．上海：同济大学出版社，1987．
[2] 郑天勤．塑窗型材企业经营战略浅析．化学建材，2003(3)：5-7．
[3] 杨安昌等．《塑料异型材挤出模技术》．北京：机械工业出版社，1999．
[4] [德]W．迈切里编著 李吉 王淑香译．《塑料橡胶挤出模头设计》．北京：中国轻工业出版社，1999．
[5] 唐志玉等．《挤塑模设计》．北京：化学工业出版社，2001．
[6] 董力群．流体力学的有限元方法．中国塑料，1998(12)：10-13．
[7] [英]R.S伦克编著宋家琪等译．《聚合物流变学》．北京：国防工业出版社1983．
[8] 余同隐，何曼君等．《高聚物粘弹性》．上海：上海科学技术出版社，1986．
[9] H. Kuhnle, Stuttgart. Rheological design of profile extrusion dies [J]. Kunststoffe German Plastics. 76(1986)3:276～281
[10] 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．2001(1)：14-16
[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，1999，13(12)：71-74．
[12] 周密．浅述异型材挤出模具的关键技术．塑料异型材,2001(2)：32-35
[13] 陈静波，李倩，刘春太，申长雨．塑料异型材挤出成型的流动平衡分析．中国塑料,2001(4)：54-57
[14] 朱元吉，冯林，王晓枫．我国塑料异型材挤出模的发展概况．新型建筑材料．2000．12：1-20．
[15] 张也影．《流体力学》．北京：高等教育出版社，1999．
[16] 朱元吉等．塑料异型材挤出定型模长度的设计．塑料94(6)：23-26．
[17] Peter Kohnke, Ph.D.ANSYS, Inc. Theory Release 5.7.America: ANSYS,Inc.2001.21-22.
[18] 刘涛，杨凤鹏等．《精通ANSYS》．北京：清华大学出版社，2002．
[19] 唐兴伦等．《ANSYS工程应用教程热与电磁学篇》．北京：中国铁道出版社,2003
[20] 博奕创作室．《APDL参数化有限元分析技术及其应用实例》．北京：中国水利水电出版社,2004．
[21] 张立新，徐长航，陈江荣等．《ANSYS7.0基础教程》．北京：机械工业出版社,2004．
[22] 申长雨等．《塑料模具计算机辅助工程》．郑州：河南科学技术出版社，1998．
[23] 陈精一，蔡国忠．《电脑辅助工程分析ANSYS使用指南》．北京：中国铁道出版社，2003．
[24] ANSYS Thermal Analysis Guide America: ANSYS, Inc.2001.
[25] D.皮茨 L.西索姆．《传热学》．北京：科学出版社2002
[26] 赵镇南．《传热学》．北京：高等教育出版社，1999．
[27] [加]H.瑞斯著 朱元吉等译．《模具工程》．北京：化学工业出版社，1999．
[28] 朱元吉，胡善刚，郁军．关于提高塑料异型材挤出模稳定性的调研．化学建材,2003(1)：17-19．
[29] 唐志玉，徐佩弦．《塑料制品设计师指南》．北京：国防工业出版社1983．27．
[30] G.Menges And J.Schmidt. Lay-Out Of Cooling Sections in Profile-Extrusion Plants.ANTEC 85.123-126
[31] ANSYS Coupled Field Analysis Guide America: ANSYS, Inc.2001.
[32] 潘祖红，邱文豹，王贵恒．《塑料工业手册聚氯乙稀》．北京：化学工业出版社，2001．530．
[33] 常州轻工业学校，安徽轻工业学校．《塑料材料学》．北京：中国轻工业出版社，1993．14．
[34] J.Svabik. L.Placek and ESaha. Profile Die Design Based on Flow Balancing. Technical University Brno, Faeulty of Technology Zlin, Zlin,Czeeh Republie. 1999:247-253
[35] 毛联岗，季锡平．PVC-U异型材模塑料的生产．化学建材,2003(04)：26-28．
[36] 瞿步荣．PVC-U门窗异型材挤出过程中的弯曲变形与对策．化学建材,2000(02)：23-24．
[36] 张培耘等．国内模具工业技术现状与发展趋势．机械设计与制造工程,2000(6)：1-2．，
[38] 瞿步荣．塑料异型材挤出模具的使用与维护．模具工业,2000(08)：52-57．
[39] 周密．UPVC异型材挤出模具的研制．模具工业,2001(02)：34-37．
[40] R.M.GRIFFITH and J.T.TSAI. Shape Change During of Drawing of Non-Circular Extruded Profiles POLUMER ENGINEER AND SCIENCE, DECEMBER, 1980:1181-1187
[41] 张金悦，田立斌，李宏生，贾毅．有限元模拟聚合物管材挤出——聚合物管材冷却过程的热传递．现代塑料加工应用，2002(12)：33-35．
[42] 孙文强，赵波，牛兰刚，顾有伟．异型材挤出中应力应变问题．中国塑料,2000(2)：47-49．
[43] 王亚明，申长雨．《塑料门窗制造新技术》．北京：中国轻工业出版社，1993．14．
[44] 左胜武，黄锐．无定形塑料圆截面挤出制品水冷却模型．中国塑料，2000(8)：55-58．
[45] 喻国平，黄锐．热成型过程中的冷却过程分析．中国塑料，2000(7)：62-66．
[46] 吴家龙．《弹性力学》．上海：同济大学出版社，1987．