挤出模头是中空制品挤出成型中的型坯成型模具,将流经其流道的塑料熔体成型为具有一定截面形状的型坯。挤出模头结构直接影响塑料熔体流动与挤出型坯成型,挤出模头结构设计不合理,将影响制品机械性能、成型形状和尺寸,出现壁厚不均、鳖鱼皮、熔体破裂、翘曲、扭曲等成型缺陷。在塑料挤出成型中挤出模头结构及尺寸参数对制品的形状和成型质量具有重要影响,因此,对挤出模头进行挤出成型分析与结构优化对提高中空制品成型质量有重要的意义。第一章从中空制品挤出成型及挤出模头设计两个方面阐述了论文研究的背景及意义,综述了国内外挤出成型分析及挤出模头设计技术的研究现状,在分析现有研究中不足的基础上,提出了基于熔体挤出流动及型坯成型分析的挤出模头结构优化方法,并据此给出了论文的研究内容及结构框架。第二章对中空制品挤出成型过程进行了研究,分析了中空制品挤出流动及型坯成型相关参数,根据中空制品挤出模头功能建立了中空制品挤出成型性能模型,包括中空制品挤出流动模型和型坯成型尺寸约束模型,为挤出流动数值分析及挤出模头结构优化提供依据。第三章对中空制品挤出流动问题进行了研究,采用CFD (POLYFLOW)流体有限元分析软件分析了挤出模头内熔体挤出流动过程,获得了挤出模头结构参数对熔体挤出流动的影响规律,采用灰关联熵分析方法建立了中空制品挤出模头结构参数与挤出流动之间的关联关系,并根据灰熵关联度排序,获得了挤出模头关键结构参数。第四章针对中空制品挤出模头对型坯离模膨胀尺寸的影响,采用数值分析方法获得了不同挤出模头结构参数下挤出型坯的形状及尺寸变化,针对型坯成型尺寸与挤出模头结构参数之间的复杂映射关系,基于Kriging近似模型建立了挤出模头结构参数与型坯成型尺寸之间的响应关系,实现了挤出成型过程中型坯尺寸的预测。第五章在中空制品挤出流动及型坯成型分析的基础上,根据中空制品尺寸与型坯尺寸之间的映射关系,以熔体挤出流动生产能力及型坯成型尺寸为优化目标,采用NSGA-Ⅱ多目标优化算法对挤出模头进行结构优化,获得最佳的挤出模头结构。第六章对论文的研究内容和工作进行了总结,根据现有研究中的不足之处对今后的研究方向进行了展望。