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UPVC注塑螺杆构型的研究

作　者: 刘菊
导　师: 董力群
学　校: 北京化工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: UPVC 注塑螺杆 POLYFLOW 混合性能三维瞬态模拟
分类号: TQ320.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

聚氯乙烯(polyvinyl chloride，PVC)是一种通用树脂。不添加增塑剂的聚氯乙烯称为未增塑聚氯乙烯(UPVC)。由于UPVC注塑制品具备优良的机械性能，目前用注塑成型的方法加工UPVC制品的数量仅次于挤出法加工的UPVC制品数量。近年来，UPVC注塑制品，尤其是管件在消费市场的日益扩展使得对其的需求日益增长，而通常采用的未加止逆环的渐变螺杆在加工UPVC时混合效果一般，塑化能力较差，经常产生物料塑化不良、过热或滞留分解的现象，严重制约了UPVC注塑制品生产效率的提高，难以满足市场对UPVC注塑制品越来越高的质量和性能要求。因此本文运用基于有限元的计算流体力学(CFD)分析软件POLYFLOW，对适于UPVC注塑的普通螺杆以及新型注塑螺杆的计量段进行了模拟分析，得到其熔体的压力场、速度场、剪切速率场、粘度场以及剪切应力场。通过对计算结果的后处理，本文着重分析螺杆元件的构型对熔体分布性混合及分散性混合效果的影响。本文共设计了七种螺杆元件，它们分别是直线排列的圆柱形销钉螺杆元件、交错排列的圆柱形销钉螺杆元件、方形销钉螺杆元件、两种导程的菱形销钉螺杆元件、常规螺杆元件及波状螺杆元件。分析结果表明：波状螺杆元件的分布、分散混合能力及输送能力均最强，销钉类螺杆元件的分布混合、分散混合效果均好于常规螺杆元件。物料在七种螺杆元件中均无滞留现象。所以，注塑UPVC时波状螺杆应被首先选用。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-15
第一章绪论  15-30
  1.1 PVC注塑成型技术  15-17
    1.1.1 PVC的性质  15-16
    1.1.2 PVC注塑成型的历史、现状及前沿发展  16-17
  1.2 注塑螺杆的研究  17-19
    1.2.1 注塑螺杆的特点  17-18
    1.2.2 注塑螺杆的塑化能力和混合能力的研究  18
    1.2.3 新型注塑螺杆的研究  18-19
  1.3 PVC注塑螺杆的研究  19-22
    1.3.1 PVC注塑螺杆研究的现状  19-21
    1.3.2 前人在 PVC注塑螺杆结构开发研究方面的成果  21-22
  1.4 PVC注塑螺杆结构研究  22-26
    1.4.1 塑化过程及混合机理的探讨  22-23
    1.4.2 适合 PVC注塑的螺杆结构  23-24
    1.4.3 注塑螺杆几何参数及注塑工艺参数的选择  24-26
  1.5 PVC注塑螺杆研究的意义  26-27
  1.6 本论文研究的目的和内容  27-30
    1.6.1 研究目的  27-28
    1.6.2 研究内容  28-30
第二章注塑螺杆混合能力的研究方法  30-37
  2.1 计算流体动力学(CFD)简介  30
  2.2 模拟分析软件的选用  30-31
  2.3 基于有限元的 CFD分析软件-POLYFLOW  31-34
    2.3.1 POLYFLOW软件功能  31-32
    2.3.2 POLYFLOW软件的主要特点  32
    2.3.3 软件的主要分析步骤  32-34
  2.4 本论文的分析过程与方法  34-37
第三章螺杆流道有限元模型的建立  37-48
  3.1 前处理软件 GAMBIT简介  37-38
  3.2 有限元模型的建立  38-48
    3.2.1 物理模型  38-41
    3.2.2 数学模型  41-43
    3.2.3 瞬态有限元模型  43-48
第四章销钉螺杆流场的模拟计算分析  48-68
  4.1 瞬态有限元模型的模拟计算  48-49
    4.1.1 流场的模拟计算  48
    4.1.2 计算模型的参数设置  48-49
  4.2 流场模拟结果分析  49-67
    4.2.1 压力场分析  49-52
    4.2.2 速度场分析  52-59
    4.2.3 分布混合性能的分析  59-60
    4.2.4 分散混合性能的分析  60-67
      4.2.4.1 剪切速率场分析  61-63
      4.2.4.2 粘度场分析  63-64
      4.2.4.3 剪切应力场分析  64-67
  4.3 本章小结  67-68
第五章波状螺杆元件流场的模拟计算分析  68-78
  5.1 压力场的分析  68-70
  5.2 速度场的分析  70-72
  5.3 分布混合性能的分析  72-73
  5.4 分散混合性能的分析  73-77
    5.4.1 剪切速率场分析  73-74
    5.4.2 粘度场分析  74-75
    5.4.3 剪切应力场分析  75-77
  5.5 本章小结  77-78
第六章结论  78-80
  6.1 论文研究的主要结论  78
  6.2 本课题的主要贡献  78-79
  6.3 遗留问题及前景展望  79-80
参考文献  80-82
致谢  82-83
研究成果及发表的学术论文  83-84
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  84-85

UPVC注塑螺杆构型的研究

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