PVC专用注射螺杆的结构设计及参数优化

在设定了PVC专用注射螺杆的结构参数及范围后,进而采用正交试验法在Adina流体分析模块中进行了计量段塑化过程的模拟分析,通过观察熔体在计量段的压力场、剪切应力场和速度场,优选了计量段参数,并最终设计了PVC专用注射螺杆;最后对所设计的螺杆进行了三维建模。     

往复注射螺杆计量段三维流场分析

使用流体计算软件Polyflow，对往复注副螺杆计量段进行符合其轴向运动特点的三维流动分析。通过计算得出剪切速率场、压力场、速度场的分布结果，并对分布结果进行分析。通过不同工艺条件变化引起的流场变化，得到流场内部变化的部分规律，并建立了符合注射螺杆工作特点的模拟分析方法。     

无计量段螺杆的理论计算与实验研究

无计量段螺杆在塑料加工应用中尚属新型螺杆,对加工塑料具有塑化质量好,产量高等优点,特别对加工某些热稳定性差的塑料及其混合物更显出有优越性。但迄今为止,对其理论与实验研究国内外都报到的尚少。本文根据无计量段螺杆工作的特点,建立了三维流动计算的理论模型并结合对塑料精细陶瓷的混合料的加工和实验进行了非牛顿流体的计算。实验证明,这些数学模型和计算方法具有一定的可信度和工程实用参考价值。     

注塑螺杆计量段槽深和导程的模拟及优化

首先建立注塑螺杆的模拟及优化平台,该平台以Injection Molding Plastification(IMP)软件为基础,结合DOE(实验设计)方法,将不同螺杆的模拟结果进行DOE分析和优化。重点对常规三段式螺杆的计量段结构进行了研究,分别采用模拟优化和实验优化的方法对计量段槽深和导程进行了优化。并将两种优化方法的优化结果进行对比,结果分析表明:模拟与实验优化结果比较接近,初步形成模拟与实验相结合的优化思路。在螺杆的模拟优化之前,对IMP软件的可靠性和准确性进行初步验证,通过比较模拟和实验获得的螺杆沿程压力、螺杆扭矩,结果表明该软件基本上能够较准确地反映实际加工过程。     

影响注射螺杆塑化能力的因素

提出了注射螺杆塑化能力的计算公式,并研究了注射螺杆塑化能力与螺杆几何参数和成型工艺参数之间的关系。     

振动力场作用下三螺杆挤出机计量段中聚合物挤出的模拟

建立了同向旋转三螺杆挤出机计量段实际流道真实尺寸的三维非牛顿模型，利用ANSYS软件中的FLOTRAN CFD分析功能对该流场进行数值模拟，分析了振动力场作用下挤出机计量段内的黏度分布、压力分布、速度分布以及振幅对流量的影响，同时与无振动状态的挤出特性进行了比较。研究结果表明：振动力场的引入使熔体黏度和流量呈周期性变化，熔体黏度降低，螺棱两侧压差随振幅增大而增大，剪切作用增强，分散性混合能力和分布性混合能力提高。     

注射螺杆螺棱结构对计量段物料输送性能的研究

运用有限元分析软件POLYFLOW,根据聚碳酸酯物料注塑成型的实际工作状态,对PC物料在矩形断面和锯齿形断面流道中的流动进行了三维等温非牛顿流场模拟计算,在得到速度场的基础上对计算结果进行了后处理,分析了不同螺杆构型的输送能力,分布混合能力以及物料在不同螺杆构型中的流动状况.     

注射塑化系统设计研究

3螺杆设计 注塑螺杆设计的思路是以理论为指导，实践经验为依据，把理论与实践结合起来，不被现有的一些理论所束缚，敢于创新，参考成熟的设计。衡量螺杆设计的标准是，塑化能否均一，计量是否达到要求，其次是塑化能力的要求。对高分子塑料性能的认识在不断深化中，新的高分子化合物在不断发展中，高分子的理论在不断研究开发中，所以绝对合理的螺杆设计是没有的，能够塑化出达到质量要求且成型出符合质量的制品，这种螺杆的设计是成功的。螺杆的设计，是一个简单而又复杂的课题，为什么这样说呢，注射不出熔融塑料的注塑机几乎是没有的，这说明螺杆与机筒塑化部件的设计已是一个不成为问题的问题，但是我们观察到，不同单位研发生产的注塑机在塑化均一性，计量精度等这两项重要技术性能指标存在明显的差异，塑化部件如何达到高质量的塑化均一性及高水平的计量精度，还处于一个不断探索和完善的过程中，从这一方而来说，螺杆的设计是一个很复杂的问题     

木塑复合材料单螺杆挤出机螺杆计量段的优化设计

从单螺杆挤出机的挤出过程及挤出理论出发,分析螺杆结构及其几何参数对螺杆塑化性能的影响,提出衡量螺杆塑化性能优劣的标准,并以此为优化目标,以竹粉/PP为例,对螺杆的相关几何参数进行优化。优化结果表明:木塑复合材料专用螺杆较普通塑料用螺杆更利于木塑复合材料熔体的输送,避免了因为木塑复合材料熔体黏度增加而出现的一系列问题。     

注射螺杆熔融过程的可视化研究

讨论了注射螺杆和挤出螺杆熔融过程的差异；并研究了工艺条件、螺杆参数和结构对注射熔融过程的影响；观察了熔融延迟点的位置变化；同时测量了注射熔体的轴向温差，并对其影响因素进行了讨论。结果表明：注射螺杆工作的全过程是在轴移和静止两种状态下交替进行；塑料在注射螺杆上相变点的位置是变化着的，变化条件有背压、转速、行程、温度、树脂、停留时间等；注射螺杆某螺槽内的树脂聚集状态，随注塑周期呈周期性变化；螺杆参数和结构设计，直接关系到熔料温差和塑化能力；合理的设计和创新螺杆结构是获得低温差、高混合和高塑化能力的主要途径。     

往复螺杆式注塑机螺杆头部计量段三维等温流场的数值模拟

在往复螺杆式塑料注塑机的理论研究和设计中,了解熔融物料在注塑机螺杆螺槽中的压力、速度、剪切速率和剪切应力等参数的分布至关重要。使用Polyflow软件对熔融物料在往复螺杆式注塑机螺杆头部计量段中的三维等温流场进行了数值模拟。重点讨论了注射和塑化两个过程的流场。此研究工作可为注塑螺杆设计提供理论依据。     

振动参数对动态注射螺杆塑化能力的影响

根据动态成型注射螺杆塑化时的工作特点,采用自行修正的Tanner本构方程,建立了螺杆动态塑化理论模型,并近似地给出动态注射螺杆塑化能力的表达式,研究了振动参数对注射螺杆塑化能力的影响。结果表明:注射螺杆的塑化能力随着螺杆直径、计量段螺槽深度、计量段长度的增加而提高;注射螺杆的塑化能力与螺杆转速成正比,与螺杆的背压成反比;保持其他加工参数不变的情况下,螺杆的塑化能力随着振幅和振动频率的增加而增强。     

发泡注塑过程中注射及塑化能耗分析

通过正交试验采集发泡注塑实验过程的工艺参数、功率等数据,以螺杆位移曲线的变化为参考确定注塑周期各阶段上的能耗分布。对其中的注射和塑化能耗及影响因素进行了方差分析,分析结果表明:工艺参数的变化对注射能耗影响更大,在较高的螺杆转速和注射速度下能耗较低。     

不同螺杆结构对注射成型塑化过程的影响

分别从注塑制品的冲击强度、重量重复精度及塑化时间方面研究不同计量段结构的注射螺杆对制品塑化质量及产量的影响,分析3种螺杆(即普通型、分离型及屏障型)分别加工结晶型和无定形物料制品的塑化质量及产量,筛选出量适合用于加工结晶型及无定形物料的螺杆.结果表明:计量段结构为分离型的螺杆最适合用于加工结晶型物料;计量段结构为屏障型的螺杆最适合用于加工无定形物料;普通型螺杆作为通用型螺杆既适用于加工结晶型物料也适用于加工无定形物料,但其塑化质量不及新型螺杆.     

螺杆计量段参数对导光板注射成型中PC熔体温度均匀性的影响

使用CFD软件Polyflow对导光板注射成型中螺杆计量段的流场进行了三维非等温数值模拟,讨论分析了不同计量段参数对流道内聚碳酸酯熔体温度的影响。研究发现,计量段参数对轴向温差的影响从大到小依次为螺棱间隙、推力面倾斜角、螺槽深度、导程和螺棱宽度,而对径向温差的影响从大到小依次为螺槽深度、推力面倾斜角、螺棱间隙、导程和螺棱宽度。     

注射机屏障型螺杆结构设计及其数值模拟研究

根据生产实际设计了几款不同结构参数的屏障型螺杆混炼元件,并借助计算流体动力学软件POLYFLOW分别对各结构进行数值仿真,并对其混炼性能和塑化能力进行了对比。结果表明:增加螺槽深度有助于提高混炼元件作用下的熔体的混合指数,但会导致熔体压力下降;屏障间隙与剪切速率成反比例关系,当屏障间隙约为1 mm时,屏障混炼元件对熔体具有较好的剪切作用和拉伸作用;螺旋角为60°时,屏障元件具有良好的拉伸速率、剪切速率和熔体压力。     

螺杆式塑化3D打印装置的设计模拟及出丝性能研究

设计了螺杆、机筒、螺旋叶片等结构,建立了螺杆式塑化三维（3D）打印系统,利用Polyflow软件对压力场、速度场、剪切速率进行了数值模拟分析,并对粒状物料3D打印出丝性能进行了研究。结果表明,螺旋叶片结构通过施加轴向力实现了强制喂料;在整个螺杆挤出段上,熔融物料沿挤出方向随螺杆转速的提高压力逐步增加,梯形螺棱设计有利于熔体流动;材料熔融需要通过剪切作用与加热装置热量传递协同作用以降低熔体黏度;螺杆转速从0.1 r/s向1 r/s的变化过程中,丝材直径呈小幅度增加。     

基于计算机仿真的注塑成型工艺优化研究

为了优化注塑成型工艺,研究了注塑成型的数学模型,以及产生翘曲形变的原因,在此基础上利用Moldflow软件对薄壁件塑料注塑成型过程中的宽浇口平板进行了仿真实验,并采用了无定型塑料丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物+聚碳酸酯(ABS+PC)对其进行注射、保压、冷却等流程模拟,选定了保压压力、熔体温度、冷却时间、模具温度、注射时间、保压时间等主要工艺参数,并通过方差比较的方法对这些工艺参数进行了评价,最终确定了注塑成型的优化方案。通过实验得出了ABS+PC的最优工艺参数组合,有效降低薄壳制件的翘曲量并优化了其制品性能。     

同向旋转双螺杆挤出机计量段中聚合物挤出的模拟

建立了非牛顿粘性聚合物熔体在同向旋转双螺杆挤出机计量段中的三维 非等温流动模型,利用网络叠合技术分析挤出机计量段内速度、温度、压力、粘度、粘性耗散热的分布以及螺杆转速、轴向压差对挤出量的影响。