28900字硕士毕业论文模具毕业论文范文:基于ANSYS的木塑复合材料挤出模具优化研究

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：28900字

论点：复合材料,挤出,木塑

论文概述：

由于异型材挤出模具在生产工艺的复杂性，所以在工业生产中更多的是采用经验公式，很多参数都是在一定的范围内进行选取，在设计时，并没有准确的计算数据，这就导致了设计的挤出模具往

论文正文：

介绍

1.1木塑复合材料概述
自20世纪以来，对各种建筑材料(包括刨花板、硬质纤维板、汽车装饰板、墙壁装饰板)的需求逐年增加。另一方面，国家森林保护法的执行得到加强，导致木材供应大幅减少。因此，迫切需要开发新型环保节能材料来替代传统的木结构建筑和装饰板，以满足日益增长的社会需求。中国是一个农业大国，每年都有农作物秸秆残体(包括小麦秸秆、水稻秸秆、高粱秸秆、玉米秸秆、大麻秸秆、棉花秸秆、烟草等)。)达到10亿吨以上。这是一种巨大的可再生资源。如果这些资源得到合理利用，将会给社会带来巨大的经济效益。中国也是塑料生产大国。2009年，塑料制品产量达到4479万吨。然而，废旧塑料的回收利用是困扰塑料工业进一步发展的一大难题，已经引起了全行业的关注。如何将农业资源优势转化为经济优势，是现代科技工作者正在努力解决的问题。因此，复合板生产技术的发展是人造板技术中一项非常有前途的研究，也是工业综合利用技术的迫切需要。
木质塑料复合材料(wpe)，英文缩写为WPE，是用木质纤维填料(包括木粉、稻草、稻壳等)制成的复合材料。)和热塑性塑料(熔点低于200℃，主要热塑性材料为聚亚烷基，如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(Ps)、Pve等为主要原料，添加加工助剂(硬脂酸、石蜡等)。)，然后进行热挤压成型。

(1)原材料预处理
为了更好地将木质纤维与塑料混合，在两者混合之前需要进行一些预处理。木质纤维原料的预处理:将木质纤维粉碎成10-30毫米的粉碎物，然后进一步粉碎处理，得到粒径为20-200目、长宽比为-2∶1-20∶1的纤维材料。用于挤压成型的木质纤维过长或过粗，容易导致复合材料难以聚合，从而导致复合材料的力学性能下降。木质纤维素原料含有更多的水。为了避免挤出过程中水蒸气蒸发造成成品中的空间隙，木质纤维素原料需要干燥和脱水。一般的干燥方法有烘箱干燥、微波干燥、真空干燥、高温气流干燥等。偶联剂用于木质纤维原料的预处理，改变木质纤维的表面状态，在木质纤维和塑料基体之间形成化学键，从而大大提高木质纤维和塑料的相容性。塑料原料的预处理:回收的废塑料通常用作木塑复合材料的原料，这需要对回收的废塑料进行必要的处理。塑料粉碎-通常包括剪切粉碎和冲击粉碎。在剪切和破碎过程中，材料通过刀具之间的往复啮合运动进行剪切。冲击粉碎在安装在中心轴上的高速旋转锤的强烈冲击下粉碎材料。为了适应木材的表面状态，更好地与木材混合，还需要对塑料原料进行改性。一般有塑料合金法、塑料表面接枝共聚法、塑料表面氧化处理法等方法。

(2)配料混合
配料混合是指将木粉和热塑性塑料混合，然后加入各种添加剂，按一定比例混合均匀。一般来说，混合固体物料的步骤是将塑料、稳定剂、着色剂、木粉和润滑剂按一定比例依次加入到混合设备中。混合一定时间后，加热使润滑剂熔化，有利于塑料、木粉等材料的均匀混合。

1.2国内外木塑复合材料发展概况

1.2.1国外木塑复合材料的发展概况
国外木塑复合材料的研究取得了巨大的成就。由木粉作为填料和塑料制成的木塑复合材料早在第二次世界大战就出现了。1937年，意大利SonnessonPlastAB公司制造了一种叫做sonmood的Pvc-木塑复合材料，并成功地将其用于商业目的。20世纪90年代以来，木塑复合材料进入了快速发展时期，实现了工业化生产，并广泛应用于人们的生产和生活中。据美国PrincipiaPartners咨询公司预测，到2010年，世界木塑复合材料市场将超过17亿美元。国外对木塑复合材料进行了更深入的研究，开发了聚乙烯木塑、聚苯乙烯木塑、聚丙烯木塑、聚氯乙烯木塑等多种复合材料和产品。

2木塑复合材料挤出模具设计的理论基础

加工木塑复合材料的流变数据在挤出模具设计中占有非常重要的地位。只有了解材料的流变特性和流体运动控制方程，才能为挤压模具的结构设计提供有力的理论依据。

2.1聚合物熔体的流变性能
加工材料的流变性能在挤出模具设计中占据关键位置。木塑复合材料的加工、成型和使用性能在很大程度上取决于其流变性能。木塑复合材料属于聚合物范畴，因此了解聚合物的流变性能对挤出模具的设计具有指导意义。

2.1.1聚合物熔体的粘度特性
在聚合物熔体的普通加工中，“粘度”通常用来描述聚合物的流动性。粘度主要由流道中流线的会聚和流动方向上的速度梯度引起，这使得熔体在流动过程中受到拉伸和剪切等应力。牛顿在研究低分子流体的流动时，发现剪切应力和剪切速率之间存在线性关系，可以表示为:

3木塑复合挤压模具的结构设计.............................14
3。挤压模具模头的设计................................14
3.2挤压模设计............................18
3.3确定挤压模具的结构和尺寸................................19
3.4本章总结了的优化设计................19
4木塑复合挤出模具.............................20

4.1有限元方法和ANSYS有限元分析软件................20
4.2基于ANSYS软件的挤压模具结构优化设计……21
4.3实验研究对象..............................21
4.3。实验影响因素分析................................21
4.3.2要素水平表的建立................................2
4.4本构方程和假设条件................................22
4.5建立有限元模型............................23
4.6设置初始和边界条件................25
4.7设定评价指标............................25
4.8数值模拟实验................26
4.9实验数据的分析和整理................................36

结论

(1)由于异形材料挤压模具在生产过程中的复杂性，工业生产中采用了更多的经验公式，在一定范围内选择了许多参数。在设计过程中，没有准确的计算数据，导致设计的挤压模具结构差异较大。设计完成后，需要进行实际生产验证，并反复修复和改进模具。
(2)利用ANSYs有限元分析软件对挤压模具流道进行建模，并对挤压模具流道结构最重要的两个参数，即成形截面长度和压缩角进行了正交数值模拟实验。分析了这两个参数对挤压模具流道合理性的影响，得到了最终的优化模具结构参数:直段长度为30°，压角刀为400°；
(3)经过数值模拟和优化实验，可以看出挤压模具流道的结构参数与挤压模具流道结构的合理性之间并不存在简单的线性关系。因此，在实际工业生产中，盲目增加或减少挤压模具流道的结构参数不能很好地优化模具结构。
(4)由于直段长度对压降影响很大，但压缩角对压降的影响不明显，因此在优化设计中可以优先改变压缩角参数。

参考
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