在挤出成型技术中,挤出口模的设计是一个重要环节,它影响着生产效率、制品精度、模具寿命、模具生产周期和模具成本等诸多因素,因而研究挤出口模的设计就显得尤为重要。由于挤出成型过程十分复杂,所涉及的问题多属流变学和热力学方面的问题。在挤出口模设计中要考虑的参数很多,如温度、压力、速度,这些参数的选择对挤出制品的产量和质量都有很重要的影响。但是在传统的口模设计中,许多参数的选择都是凭经验确定,所设计的口模要通过多次的试模和修模才能满足设计要求,这样不仅使模具的生产周期很长,而且浪费了大量材料。本文以单螺杆挤出机机头口模中的塑料熔体为研究对象,采用有限元法和计算机进行模拟分析,系统的研究了塑料熔体在挤出口模中的温度分布状态。 1.以大量国内外挤出成型技术资料为依据,对挤出口模中温度分布进行了全面了解,概括总结了温度分布的各种数值模拟计算方法,对挤出塑料中关于温度分布研究,指出了目前挤出口模温度场研究中存在的问题,确定了本文的研究重点以有限元与实验研究相结合为主要研究手段。 2.系统介绍了挤出机头中熔体流动的物理描述,提出了本文研究的假设条件,以流体力学连续方程、运动方程和能量方程为基础,根据研究对象提出了具体假设条件,对基本方程进行了分析简化,经过推导得出了计算挤出口模内速度温度分布的控制方程。 3.成功地将有限单元法、有限差分及混合法应用于塑料异型材口模温度场的数值模拟计算,解决了温度场求解过程中的一些关键性技术和算法,并实现了从二维有限元模拟到三维有限元模拟的拓展,并在此基础上用VC++语言做了编程计算。 4.以狭长型口模为具体研究对象,通过改变挤出口模成型段长度、物料种类和螺杆转速对挤出口模中的熔体流动进行了系统研究实验,得出了口模成型长度、物料种类和螺杆转速对口模中温度的影响,由此确定了最佳挤出条件,为塑料挤出最常用的狭长口模的设计提供了理论依据,并根据测得的数据与计算机模拟的结果进行了对比验证,得到了较好的吻合。