螺杆轴向振动挤出成型装置的设计及振动特性仿真

首先,提出了一种新型的机械式螺杆轴向振动挤出成型装置,分析了螺杆轴向振动的工作原理;其次,基于包络线理论,导出了凹凸激振曲面的数学模型,据此建立了螺杆轴向振动挤出成型装置的三维模型;然后,基于受力分析,建立了螺杆轴向振动物理模型,并对关键参数的求解进行理论推导;最后,运用ADAMS软件对螺杆轴向振动挤出成型装置的振动特性进行动力学仿真.仿真结果表明,该振动挤出成型装置的振动波形符合规定的简谐振动规律,波形失真度小,振动较为稳定,说明该装置是可行和有效的.     

基于拉伸流变的高分子材料塑化挤出技术及设备：自主创新国际领先

日前．由华南理工大学和广州华新科实业有限公司共同完成的“基于拉伸流变的高分子材料塑化挤出技术及设备”项目通过了鉴定。该项目利用高分子材料拉伸流变控制的塑化挤出原理,研制出了由定子、转子及叶片组成的无螺杆塑化和具有正位移输送特性的挤压系统,突破了传统螺杆塑化挤出理论,实现了拉伸流变起主要作用的高效塑化挤出。     

体积拉伸流变塑化输运技术助力材料创新发展

 讨论了体积拉伸流变支配的偏心转子塑化输运装置的结构原理和技术特点，探讨了该技术在通用材料加工过程自增强和特种材料高效加工上的应用优势。研究结果表明：与传统螺杆塑化输运技术相比，偏心转子体积拉伸流变塑化输运技术在多组分塑料共混增容改性、有机无机杂化功能改性和热塑性塑料纤维增强改性等方面，具有强制增容效果好、混合分散效果优、纤维折损断裂少等显著优势；此外，偏心转子塑化输运装置的体积压缩释放效应强化了极端流变行为材料熔融塑化过程的传质传热效果，大大缩短物料热机械历程，实现极端流变行为材料的高速成型加工。     

螺杆结构对熔融金属挤压成型流场分布的影响研究

基于无限大平板模型进行挤出过程的压力公式推导，开展单螺杆结构对于熔融金属挤出过程的流场分布影响研究。将机头压力损耗计算所得压力数值与单螺杆挤出机建压数值进行对比，从而判断单螺杆挤出机挤出能力。采用ANSYS中的POLYFLOW模块对挤出过程进行仿真模拟，该模块采用网格叠加技术，模拟熔融状态下金属锡的挤出，其中忽略了惯性和重力影响的三维计算，对螺杆进行最优化设计。研究发现减小挤出机的机筒间隙及螺距可以增加螺杆元件对物料的输送能力，且由于金属具有超高流动性，在挤出中并不需要有完整的固体塞段。通过理论分析得到最优螺杆设计参数并完成样机制备，通过实验验证设备的可行性，最终结果表明所设计小型单螺杆挤出机能够实现金属锡的连续均匀挤出。     

螺杆结构对熔融金属挤压成型流场分布的影响研究

基于无限大平板模型进行挤出过程的压力公式推导，开展单螺杆结构对于熔融金属挤出过程的流场分布影响研究。将机头压力损耗计算所得压力数值与单螺杆挤出机建压数值进行对比，从而判断单螺杆挤出机挤出能力。采用ANSYS中的POLYFLOW模块对挤出过程进行仿真模拟，该模块采用网格叠加技术，模拟熔融状态下金属锡的挤出，其中忽略了惯性和重力影响的三维计算，对螺杆进行最优化设计。研究发现减小挤出机的机筒间隙及螺距可以增加螺杆元件对物料的输送能力，且由于金属具有超高流动性，在挤出中并不需要有完整的固体塞段。通过理论分析得到最优螺杆设计参数并完成样机制备，通过实验验证设备的可行性，最终结果表明所设计小型单螺杆挤出机能够实现金属锡的连续均匀挤出。     

全啮合同向旋转双螺杆挤出机螺槽中压力分布的研究

应用Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程建立了高分子聚合物在双螺杆挤出机螺槽中压力分布的计算模型．分析了喂料量、螺杆冷却方式、螺杆转速等操作工艺参数与螺槽中压力分布的关系，以及压力分布对挤出物质量（即挤出物的物理性质和力学性能）的影响．通过改善螺槽中的压力分布，寻找最佳操作工艺参数，并在此操作条件下进行了实验论证．     

聚合物熔体在直线型异型材挤出口模内三维粘弹流动分析

利用罚函数有限元法，采用PTT粘弹模型，对聚合物熔体在直线型异型材挤出口模内的三维等温流动进行了数值模拟，得出了不同挤出量下的速度和应力分布．结果表明：口模截面上流动中心位于流动阻力较小的部分，而且这部分的流速较快；必须依据流动阻力的大小来匹配组成口模截面的各部分所对应的成型区长度，流动阻力大的部分，长度应较小，以免产生流动不平衡从而导致挤出物离模后的扭曲；过渡区对熔体在其上游的稳流区和在其下游的成型区内的流动均有明显影响；聚合物熔体的松弛时间对熔体流速无影响，对剪切应力的影响非常小，随着松弛时间的增大，熔体的粘弹性拉伸应力下降，而且熔体粘弹性拉伸应力对总拉伸应力的贡献很大．     

成型加工工艺条件对蒙脱土在聚丙烯基体中分散的影响

利用自制的微纳层叠挤出成型设备在不同螺杆转速工艺条件下制备了聚丙烯(PP)/蒙脱土(MMT)纳米复合材料。通过电子扫描显微镜(SEM)、广角X射线衍射(WAXD)、透射电子显微镜(TEM)和万能拉伸试验机对不同螺杆转速下的试样进行了结构与性能的测试与分析。结果表明,改变成型工艺条件中的螺杆转速会影响MMT在PP基体中的分散和力学性能,但是作用效果不明显;适当提高螺杆转速在一定程度上可提高MMT层间距,但过高的螺杆转速反而会造成MMT层间距变小。     

高浓度纤维悬浮体系中纤维取向的模拟及测定

本文研究了高浓度纤维悬浮体系中纤维的取向状态，采用Ｄｏｉ－Ｄｏｒａｉｓｗａｍｙ流变模型，运用纤维跟踪技术计算取向张量，由取向椭圆表征纤维的取向状态．提出了用于测定短玻璃纤维增强聚丙烯复合材料中纤维取向的快速、简便的方法，并用该法测定了挤出成型的复合材料中纤维的取向分布．预测结果与实验数据基本相符．     

异型挤出螺杆的数学模型

分析了挤出机的异型螺杆形状特点及螺杆螺旋型面成型方法,建立了几类异型螺杆的数学模型.该数学模型适用于异型螺杆的参数化设计及螺杆数控加工、编程需要。     

用均匀设计对PPTA纺丝工艺进行优化

在聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维纺丝工艺初步成形的基础上,利用均匀设计法建立回归模型.以纤维断裂强度作为质量指标,对PPTA纺丝过程中的喷出速度、拉伸倍数、卷绕速度3个主要工艺参数进行了优化,力图用最少的试验次数确定最佳的工艺条件.通过计算得到回归方程,经过残差分析可知该方程的可靠性较高.利用SUMT外点法寻优,计算得到PPTA纺丝的最佳工艺条件:喷出速度为26.68m/min,拉伸倍数为7.76倍,卷绕速度为208.34m/min,则PPTA纤维的理论断裂强度为35.67cN/dtex.     

Experimental Study of Integration and Polyblends Performance for Improved Mixing-Extruding Machine

One improved mixing-extruding machine was introduced as the second-generation product of the mixing-molding integrated technology. In the extruding system,the conventional single screw extruder was substituted by a special conical twin-screw extruder,resulting in stronger feeding ability,more stable extrusion pressure,and better quality of products. The integrated mathematical model of mixing-extruding process was also established by theoretical derivation and optimization according to the experimental results.Then its accuracy was verified by the influences of the pressure of floating weight and the cooling water temperature of extruder on the mixing-extruding integrated process. The results showed that the changes of both parameters could give rise to the fluctuation of the temperature and apparent viscosity of polyblends, thus further influencing the screw rotation speed.     

高温合金管材挤压变形及挤压工艺的流函数法研究

针对IN690高温合金管材在挤压过程中挤压力大及预测不准等问题,以优化设计挤压工艺和参数进而实现降低挤压力、减少能耗为目标,应用流函数法建模分析挤压变形过程和建立挤压力求解模型,得到了稳定挤压时金属的速度流线.研究了挤压温度、摩擦因数和模具角度等因素对挤压力的影响规律,建立了IN690高温合金管材挤压工艺参数与挤压力的关系.以挤压力最小为优化目标,优化设计了最佳挤压温度和模具角度.     

Design of New Extrusion Equipment in Mechanical Vibration and Simulated Analysis of Vibration Performance

A new extrusion equipment in mechanical vibration was put forward. Mathematical equations of the undulant surface of vibration excitation were built up by analyzing the principle of the screw axial vibration. 3D model of the vibration equipment was created. Through force analysis of the vibration parts,vibration model of the extrusion equipment was established, and key parameters were theoretically deduced. Using the ADAMS software,dynamics simulation experiment of the vibration performance of the screw was carried out. And simulated results prove that this new vibration extrusion equipment is feasible and valid.     

纺丝溶液的挤出对聚丙烯腈初生纤维表面形态的影响

采用旋转流变仪并结合Tanner黏弹性流体挤出胀大方程研究了剪切对聚丙烯腈/二甲基亚砜(PAN/DMSO)溶液挤出胀大的影响,用原子力显微镜(AFM)研究了挤出速度对PAN初生纤维表面粗糙度的影响规律。结果表明：随着挤出速度的增大,体系的挤出胀大比逐渐增大,当挤出速度大于90m/h时,挤出胀大比的变化出现拐点,增大的趋势变缓;聚合物大分子链的回复是初生纤维表面形貌形成的主要原因,湿法纺丝过程中,挤出速度低于90m/h时初生纤维表面粗糙度随着挤出速度增加而减少,在较高挤出速度时,随着挤出速度增加而增加;干湿法纺丝初生纤维的表面粗糙度明显低于湿法纺丝,并且随挤出速度的增加而增大。     

基于三维实体造型的塑料异型材挤出机头 CAD 系统

在全面分析总结塑料异型材挤出机头设计过程的基础上，探讨挤出机头的几何造型，并通过Ｃ语言对ＡｕｔｏＣＡＤＲ１２．０ｆｏｒＷｉｎｄｏｗｓ进行二次开发，实现ＡＤＳ对ＡＭＥＡＰＩ的编程控制，研制了基于三维实体造型的挤出机头ＣＡＤ系统．     

基于FDM技术的多料口粒料3D打印 供料及挤料系统设计

FDM 3D打印机多采用由颗粒状热塑性材料加工而成的丝状热塑性材料,材料成本较高,且由于材料本身丝状的几何形状难以实现均匀混合,使得FDM彩色混色3D打印技术具有一定的局限性,难以实现多色混色打印。针对以上问题,根据传统挤出技术并结合熔融沉积(FDM)技术特点,研制了粒料式FDM 3D打印设备供料及挤出系统,原材料直接选用颗粒状塑料,并设计了多个进料口、储料仓和排气螺杆,进料采用穴播轮控制方式。设计结果可以实现不同颜色、不同塑料进料量的合理配比,使颗粒塑料实现充分熔化、加压、均化、排气、再均化、挤出过程,实现均质材质的粒料3D打印过程及多色混色打印过程。所提出的设计可以使用粒料直接进行3D打印,既降低了制料成本、缩短了制料周期,又实现了废料的有效利用,可为3D打印技术的发展提供参考。     

复杂型材挤出模结构优化设计方法

采用APDL建立了面向CAE的模头流道参数化模型,用分步单元划分策略和壁面滑移边界条件,完成了复杂型材熔体在模头内流动过程的三维数值模拟,获得了流道内的速度分布和压力分布.在此基础之上,以模头出口处型材截面上各子区域平均流速相等为优化目标,对模具流道的结构参数进行了优化设计,优化后流动平衡性有显著提高.复杂型材SF56流道结构参数的优化设计和实验,证明了该方法的正确性和有效性.