常規(guī)三段式注塑螺桿的模擬及優(yōu)化.pdf

1、螺桿是注塑機塑化系統(tǒng)的核心部件,要實現(xiàn)物料的均勻塑化,最重要的是螺桿的結(jié)構(gòu)和形式。以往設(shè)計人員主要是根據(jù)經(jīng)驗和擠出機塑化理論來確定螺桿的結(jié)構(gòu)參數(shù),而實際上注塑螺桿具有間歇工作和軸向運動的特點,這與擠出機螺桿是有所不同的。隨著物料種類的不斷增加以及人們對注塑制品質(zhì)量要求的不斷提高,系統(tǒng)深入地研究注塑螺桿就顯得日益重要和迫切。
　　 本文首先建立了注塑螺桿的模擬及優(yōu)化平臺,該平臺以InjectionMolding Plastific

2、ation(IMP)軟件為基礎(chǔ),結(jié)合DOE(實驗設(shè)計)方法,將注塑螺桿的設(shè)計優(yōu)化過程視為一個在經(jīng)驗基礎(chǔ)上的實驗過程,根據(jù)實際經(jīng)驗確定實驗參數(shù)(螺桿關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù))及優(yōu)化目標(產(chǎn)量、溫度等工藝參數(shù)),實驗過程就是針對不同的參數(shù)組合(不同結(jié)構(gòu)的螺桿)采用IMP軟件進行模擬,模擬得到的結(jié)果就是實驗結(jié)果,在此基礎(chǔ)上進行實驗結(jié)果的分析和優(yōu)化,根據(jù)所希望的優(yōu)化目標和約束條件可得到優(yōu)化的螺桿結(jié)構(gòu)參數(shù)。本文重點對常規(guī)三段式螺桿的計量段結(jié)構(gòu)進行了研究,分別

3、采用模擬優(yōu)化和實驗優(yōu)化的方法對計量段槽深和導程進行了優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上設(shè)計了組合式的注塑螺桿結(jié)構(gòu),可實現(xiàn)多種螺桿形式的實驗研究。
　　 在螺桿的模擬優(yōu)化之前,本文對IMP軟件的可靠性和準確性進行了初步驗證,通過比較模擬和實驗獲得的螺桿沿程壓力、螺桿扭矩,結(jié)果表明該軟件基本上能夠較準確地反映實際加工過程。
　　 為了盡量減少注塑工藝對螺桿優(yōu)化過程的影響,本文利用DOE方法對幾個主要的塑化工藝參數(shù)(螺桿轉(zhuǎn)速、加工溫度、螺桿背壓

4、、儲料長度)進行了優(yōu)化,得到了優(yōu)化的工藝條件。在該工藝條件下,對常規(guī)三段式螺桿展開模擬和實驗研究。結(jié)果表明采用模擬和實驗優(yōu)化方法得到的結(jié)果是比較接近的。本文還研究了優(yōu)化的計量段槽深和導程與螺桿性能之間的關(guān)系,從而進一步對螺桿性能進行評價。即當計量段導程取優(yōu)化值時,分析計量段槽深的變化對螺桿性能的影響,從制品的重量重復性、注射功重復性、塑化熔體的黏度均勻性、制品的力學性能、螺桿的塑化能力等五個方面對螺桿性能進行評價,結(jié)果表明,對于加工結(jié)晶