吹塑的理论研究及高性能低能耗设备与关键技术研发

概述了本课题组针对吹塑开展的理论研究工作,包括吹塑三阶段(型坯成型、型坯吹胀和制品冷却)的建模和仿真以及吹塑制品壁厚的控制策略;着重分析了在理论基础上研制成功的具有自主知识产权的4种吹塑设备与关键技术,分别是风动力牵引三维吹塑设备与技术、吹塑制品壁厚智能化控制系统与技术、全电动吹塑设备关键系统与技术以及吹塑模具快速热循环系统与优化.对这些吹塑设备与关键技术进行集成,实现了复杂制件吹塑的节能和节材两大目标.     

后起之秀—塑料中空成型技术

塑料中空成型是一种新工艺,由两个基本步骤构成:先成型型坯,后用压缩空气(与拉伸杆)吹胀(与拉伸)型坯,使之贴紧模具型腔,把型腔的形状与尺寸赋予制品,并将其冷却。中空成型可较好地保持制品的外部尺寸与形状,能成型其他方法无法成型的制品。目前,这一成型方法已成为世界上仅次于挤出成型和注射成型的第三大成型方法,也是发展最快的一种塑料成型方法,已广泛应用于化工、食品、医药、汽     

超塑胀形最佳加压规律及其控制

本文从一些基本的物理假设及塑性力学基本理论出发,运用 Backofen 超塑性本构方程,推导了典型超塑板材型腔胀型全过程的最佳加压规律。根据对变形假设的修正,对自由胀形、贴模及充填阶段的最佳加压规律曲线进行合理的连接。用TP801B单板机及其他硬件组成的控制系统,实现了板材型腔吹塑成型全过程平滑、全自动控制。     

中空吹塑模具探讨

本文简介了中空吹塑适于的制品、所用的原料、基本原理及五处成型方法。论述了中空塑件的设计原则，且给出了设计参数。重点论述了该种模具的组成、分类、制造材料的选用，以及模具的整体结构。在设计要点里，编入了模具的模口、夹坯口、余料槽、冷却管道、排气孔道的设计方法，型腔表面花纹的处理方法，锁模力的计算方法，带刻度容器与螺纹部分收缩的计算方法，以及型坯下垂与膨胀比的计算方法。并以表格、简图提供了有关的数据参数。     

中空吹瓶机多级控制系统及通讯程序设计与实现

用４８６微机作上位机、可编程控制器（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＣｏｎｔｒｏｌｅｒ，以下简称ＰＣ）作下位机建立两级控制系统，并通过ＲＳ—２３２Ｃ异步串行通讯接口连接上下位机，实现了挤出过程逻辑程控和型坯形状、壁厚控制以及中空塑料容器吹胀成型控制；介绍了中空吹塑成型的基本原理、控制系统构成、间隙式型坯壁厚控制器结构，并给出了上下位机串行通讯程序流程；对软硬件设计、调试和系统可扩展性进行了讨论．     

中空吹塑过程的数学模拟

文中提出一种用于描述中空吹塑过程的数学模型．利用该模型可以求解吹塑型坯的形变规律、形变速率、壁厚分布、型坯内部的压力变化规律等．提出了意义明确、形式简单的动力学分析方法，以及相应的实验研究方法．利用该模型可以完成型坯的优化设计、工艺参数的优化、制品壁厚均匀性分析、以及材料拉伸效果的评价等．     

注塑成形过程中型腔信息在线检测装置的研制

设计并制造了一种注塑模具型腔信息在线检测装置,综合利用传统传感器检测法、可视化观测法和超声波检测法,分别检测塑料熔体在模具型腔中的热、力学变化情况,以及充填模式信息和微观形态演化行为.在检测装置中,塑料模具设计成带侧向分型抽芯的模具结构,同时运用多媒体计时器技术和多线程编程技术开发数据采集系统.实验结果表明:所设计的模具安全可靠,检测装置可获得成形过程中塑料熔体的温度及压力信息、充填模式图像和结晶形态的形成与演化行为,实现真实加工条件下注塑成形过程的全面可视化.     

挤出吹塑中型坯壁厚的在线智能检测技术

采用激光扫描加图像处理的方法以实现在线测量:用一束激光从某一角度入射到型坯壁上,反射回来的光线由2部分组成,一部分是从型坯外表面反射的,另一部分是从型坯内表面反射的,这2部分光线之间是平行的,并存在一定的间隔.重新推导出该间隔与型坯壁厚之间的计算公式.用CCD摄像机接收从型坯反射回来的光线形成2个光斑图像.通过数字图像处理测取2个光斑之间的距离.即应用图像预处理、平滑滤波、图像二值化、边缘提取、图像分割、边缘曲线的跟踪和连接、尺寸标定来获取光斑中心坐标及光斑中心之间的距离.通过该计算式即可求出型坯的壁厚.实验研究表明,此检测方法所需硬件简单,计算量小,实施容易.它的实现可提高吹塑制品的质量,降低原料消耗.     

基于CAD/CAE集成的注塑模结构分析

对注塑模具结构进行了合理简化,建立了其受力分析模型.通过将注塑成型CAE分析获得的制品表面的压力场结果与模具型芯、型腔表面网格单元进行合理匹配,完成了模具型腔载荷的准确加载.在注塑模CAD/CAE（计算机辅助设计/计算机辅助工程）集成系统中实现了模具结构分析,避免了不同分析系统之间的模型转换.利用该方法对实验方盒模具的变形进行了分析,通过实验对比证明了该受力分析模型的合理性以及模拟方法的有效性.     

气动卸料装置模具设计

利用压缩空气,在压力机滑块的每一行程内把需要清除的产品吹离模具型腔表面。     

GMT压缩模塑过程中模腔内的传热行为

分析压缩模塑法生产GMT制品过程中模腔内的传热行为,对制品内部非稳态传热过程进行实验研究和数学模拟,计算结果与实验结果基本吻合;探索制品冷却速率对其结晶度及弯曲强度的影响,研究了适宜的模温及冷却速率。     

方坯结晶器角部钢液初始凝固行为及其影响因素的数值模拟分析

针对方坯结晶器内角部区域钢液的初始凝固行为,建立耦合方坯、保护渣和结晶器铜板的传热数学模型,研究结晶器圆角半径、角部铜板厚度及冷却水量对铸坯角部温度分布及凝固坯壳厚度的影响。结果表明,增大结晶器圆角半径、增加角部铜板厚度或降低结晶器内冷却水量,均可一定程度上改善初始凝固区域铸坯凝固坯壳厚度的周向均匀性,提升铸坯质量;其中,增大结晶器圆角半径的影响效果最为显著。     

中空成型注塑机塑管厚度微机控制器硬件设计

本文通过对原有中空成型注塑机塑管厚度控制器（以下简称中空机塑管控制器）的结构及工作原理的分析，指出了原控制器存在的问题和不足，设计了中空机塑管微机控制器的硬件系统．配合原有之中空成型注塑机动作过程，挤压出理想厚度分布的塑管．符合现代中空成型制品提高品质，节省原料，降低成本的要求，经实践验证，其性能优于原控制器．     

板坯连铸结晶器温度场的计算机仿真

提出一种计算结晶器内温度场的方法，方法的核心思想是基于结晶器中的温度分布和凝固壳的厚度分布是一个稳态的过程，从而得到流场和温度场稳态下的耦合模型，同时利用有效热容的概念来处理相变潜热源项，在程序编制过程中利用动态更新来实现凝固对物理量的影响。模型求解结果与漏钢试得到的凝固壳厚度进行了对比分析，从而证实了方法的正确性和实用性，还研究了板坯结晶器凝固壳厚度分布。     

Analysis of three-dimensional vortexes below the free surface in a continuous casting mold

To study fluctuations of the free surface of liquid steel in the mold, two different models with the same casting conditions but different thicknesses were employed to analyze the hydrodynamic behavior at the top of the mold. The first model was a standard thickness slab, and the second had a thickness three times wider. It is found with the second model that above the plane formed by the steel jets, it is possible to observe four three-dimensional vortexes that interact with the submerged entry nozzle (SEN) and mold walls. By using a biphasic model to simulate the interface between the liquid and air inside the mold, the flow asymmetry and the fluctuations of the free surface can be clearly observed.     

显像管玻壳成形过程中温度场的数值模拟

研究了显像管玻壳成形过程中温度场集成冷却模拟方法,开发了工艺参数和模具冷却结构优化系统.该系统利用有限差分法,在厚度方向上对玻壳采用局部的一维瞬态分析,运用三维边界元方法模拟模具的三维热传导,玻壳和模具通过耦合分析来匹配型腔表面的温度和热流量.研究表明,所提出的集成和耦合数值模型模拟结果与实验结果吻合良好.     

型线参数对变截面涡旋压缩机齿厚的影响

为定量研究变截面涡旋压缩机的齿厚变化规律,提出一种由圆渐开线、高次曲线和圆弧组合而成的变截面型线,根据几何模型得到了一种计算变截面涡旋齿齿厚的数学模型,通过对此数学模型的求解,详细分析了影响齿厚的因素,精确建立了齿厚与型线参数（基圆半径、回转半径、齿厚控制系数、最大展弦和连接点）之间的关系.研究表明:所建立的数学模型能够准确描述变截面涡旋齿的齿厚变化规律,并且可以根据设计需求对齿厚的大小以及变齿厚的起始位置进行定量设计,为涡旋齿的柔性化设计提供了思路,该数学模型同样适用于其他类型组合型线的涡旋齿齿厚计算.      

粉末注射成形喂料充模过程数值分析

在简化条件下，对粉末注射成形喂料熔体在圆柱状模腔内作一维非等温流动进行了分析，用有限差分法建立了控制方程对应的差分方程组，并给出了差分方程组的求解步骤     

CSP结晶器内钢液流动及凝固的数值模拟

应用数值模拟方法,建立CSP漏斗型结晶器内钢液流动及凝固传热耦合模型。针对结晶器内铸坯角部受到强冷的特点,对结晶器内热流密度采用修正方程进行计算,分析热流密度修正系数对铸坯凝固坯壳表面温度计算精度的影响。通过比较不同拉坯速率下结晶器内钢液凝固的特点,研究凝固坯壳对结晶器内钢液流动行为的影响。结果表明,采用热流密度修正系数后,铸坯凝固坯壳角部温度的计算值与实际情况更相符;提高拉坯速率可使铸坯凝固坯壳厚度减小;拉坯速率较大时凝固坯壳厚度随铸坯距弯月面距离的增大基本呈线性增长,拉坯速率为3m/min时,凝固坯壳在生长过程中厚度的增长有短暂的停滞现象;凝固坯壳对钢液流动的影响较大,主要是由钢液有效流动区域减少及两相区额外动量阻损造成的。