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中国的塑料机械工业无论是制造厂商数量或是生产成套设备台数都堪称世界第一 ,而 多年来广东省的塑料橡胶加工企业数量、塑料橡胶制品产量和出口量等均居全国第一位。基于中国及广东省的塑料机械发展现状,结合广东省教育厅的科技项目,提出本论文的相关研究内容。
塑料挤出机是塑料加工机械的主要组成部分,螺杆是挤出机的关键部件,其设计水平的高低,直接影响设备的性能;在螺杆测量、反求设计、挤出过程仿真分析及制造中应用CAD/CAE/CAM技术,可使橡塑机械设计达到准确、快速、高精度的现代化水平。本论文主要对螺杆的设计与快速化几何造型、挤出过程温度场的分析模拟及挤出参数的在线检测与控制进行研究,具体有以下几个方面:
1) 螺杆三维参数化造型
在分析螺杆几何构造原理的基础上,建立螺杆参数化模型,并用UG/Grip语言,开发出螺杆三维造型的程序,实现了螺杆造型的快速化、参数化和程序化。
2) 螺杆强度及塑料挤出流场的CAE研究
在螺杆受力理论及实际生产经验的基础上,建立螺杆和挤出流道的有限元模型并进行计算,得到螺杆的受力及直观变形图和挤出流道温度场分布的可视化图表,为进一步优化螺杆参数,提供一定的数据依据。
3) 挤出过程中温度的测量与控制
熔融物料的温度是最重要的工艺参数之一,温度的变化对挤出产品质量有很大的影响,合理分布料筒长度方向的温度取样点,利用labview软件和数据采集卡处理采集到的信号,实现16路温度信号的采集与处理,测绘塑料挤出成型机料筒各段实际加热的时间-温度-位置三轴曲线,搜集获取一线生产资料;并采用模糊理论借助于可编程控制器(PLC)实现温度的控制[2]。