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注射螺杆螺棱结构对计量段物料输送性能的研究

作　者: 宋立娣
导　师: 杨于光
学　校: 北京化工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 注射螺杆计量段螺棱断面聚碳酸酯熔体输送 POLYFLOW
分类号: TQ320.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 105次
引　用: 2次
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内容摘要

注射螺杆是塑料注射成型机中最关键的零件，对物料的输送性能、塑化性能有着直接的影响。特别是在成型制品质量要求很高的情况下，螺杆结构是否合理则成为一个非常重要的问题。本文利用专业CFD(Computational Fluid Dynamics)软件POLYFLOW对不同螺棱断面形状的注射螺杆计量段进行了三维等温非牛顿流场模拟。通过模拟计算，讨论不同螺纹断面形状对高黏度物料一聚碳酸酯(PC)熔体输送性能的影响。本文讨论的螺纹断面形状为三种：矩形断面、锯齿形断面，梯形断面。分别对不同断面形状螺杆的计量段进行瞬态模拟，在得到压力场、速度场的基础上，分析了不同螺杆构型的输送能力、分布混合能力以及PC物料在不同螺杆构型中的流动状况。对于矩形断面螺杆，主要讨论了圆弧半径变化对PC熔体输送性能及流动状况的影响，并讨论了不同螺杆后退速度、螺杆转速对熔体输送性能的影响。对于锯齿形断面螺杆以锯齿形的倾斜角度为变量，分析了两侧面分别呈锯齿形断面的螺杆对PC熔体输送性能的影响。对于梯形断面综合考虑圆弧半径与倾斜角度变化对熔体输送性能的影响。采用正交设计方法，分别以流量、回流流量等为评价指标，对梯形断面螺杆进行了优化设计，通过模拟计算及分析研究，得出了对工程实际具有参考价值的结论。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-15
第一章绪论  15-25
  1.1 注射成型技术及设备的发展  15-17
  1.2 注塑螺杆概述  17-19
    1.2.1 注塑螺杆的基本分类及特点  17-18
    1.2.2 注塑螺杆的发展  18-19
  1.3 注射螺杆塑化理论的研究与发展  19-21
    1.3.1 注塑螺杆的塑化过程  19-20
    1.3.2 注塑螺杆塑化理论的研究现状  20-21
  1.4 聚碳酸酯(PC)的应用及注塑加工特性  21-23
    1.4.1 聚碳酸酯及其应用  21-22
    1.4.2 聚碳酸酯的注塑加工特性  22-23
  1.5 聚碳酸酯用注塑螺杆研究  23
  1.6 论文研究的意义和内容  23-25
    1.6.1 论文研究的意义  23-24
    1.6.2 主要研究内容  24-25
第二章流场分析有限元模型的建立  25-39
  2.1 计算流体动力学(CFD)介绍  25-28
    2.1.1 基于有限元法的CFD软件—POLYFLOW  26-27
    2.1.2 前处理软件GAMBIT简介  27-28
  2.2 有限元模型的建立  28-39
    2.2.1 物理模型  28-31
      2.2.1.1 螺杆几何模型的建立  28-30
      2.2.1.2 熔体区几何模型的建立  30-31
      2.2.1.3 边界条件的确定  31
    2.2.2 数学模型  31-34
      2.2.2.1 基本假设  31-32
      2.2.2.2 基本方程  32-33
      2.2.2.3 本构方程  33-34
    2.2.3 瞬态有限元模型的建立  34-39
      2.2.3.1 网格划分  34-35
      2.2.3.2 坐标系的建立  35
      2.2.3.3 有限元模型的建立  35-39
第三章矩形断面螺杆流场模拟分析  39-49
  3.1 计算模型的参数设置  39
  3.2 流场模拟结果及分析  39-45
    3.2.1 压力场  39-41
    3.2.2 Z向速度分析  41-43
    3.2.3 流量分析  43-44
    3.2.4 回流流量分析  44-45
  3.3 螺杆后退速度变化的影响  45-47
    3.3.1 螺杆后退速度变化对流量的影响  45-46
    3.3.2 螺杆后退速度变化对回流流量的影响  46-47
  3.4 螺杆转速变化的影响  47-48
    3.4.1 螺杆转速变化对流量的影响  47
    3.4.2 螺杆转速变化对回流流量的影响  47-48
  3.5 小结  48-49
第四章锯齿形断面螺杆流场模拟及分析  49-63
  4.1 推力面呈锯齿形的螺杆流场分析  49-55
    4.1.1 压力场  49-51
    4.1.2 Z向速度分析  51-54
    4.1.3 流量分析  54
    4.1.4 回流流量分析  54-55
  4.2 拖曳面呈锯齿形断面螺杆的流场分析  55-61
    4.2.1 压力场  55-57
    4.2.2 Z向速度分析  57-59
    4.2.3 流量分析  59-60
    4.2.4 回流流量分析  60-61
  4.3 小结  61-63
第五章梯形断面螺杆流场模拟及分析  63-75
  5.1 正交设计方法简介  63-65
  5.2 正交试验设计  65-73
    5.2.1 截面平均流量作为评价指标  65-68
    5.2.2 截面平均回流量作为评价指标  68-69
    5.2.3 多指标的正交试验设计  69-73
  5.3 小结  73-75
第六章结论  75-77
  6.1 本课题研究的主要结论  75-76
  6.2 研究展望  76-77
参考文献  77-79
致谢  79-81
研究成果及发表的学术论文  81-83
作者简介  83-84
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  84-85

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