T型挤出模具及其设计方法与流程

文档序号:20011699发布日期:2020-02-22 04:16阅读:来源:国知局

技术特征:

1.t型挤出模具,其特征在于:所述挤出模具的流道包括沿熔体的流动方向依次设置的入口区、歧管、阻流区、松弛区和成型区;歧管的管径沿熔体的流动方向逐渐减小;阻流区包括厚度不等的阻流i区和阻流ii区,靠近歧管的区域为阻流i区,靠近松弛区的区域为阻流ii区,阻流i区和阻流ii区的分界面是沿阻流区厚度方向的曲面。

2.按照权利要求1所述的t型挤出模具,其特征在于:分界面在流道宽度方向对称面位置与歧管之间、分界面在流道宽度方向的末端与松弛区之间分别存在间距。

3.按照权利要求2所述的t型挤出模具,其特征在于:阻流i区的厚度大于阻流ii区的厚度时,以流道宽度方向的对称面为中心,阻流i区的长度沿流道宽度方向逐渐增大,阻流ii区的长度沿流道宽度方向逐渐减小。

4.按照权利要求2所述的t型挤出模具,其特征在于:阻流i区的厚度小于阻流ii区的厚度时,以流道宽度方向的对称面为中心,阻流i区的长度沿流道宽度方向逐渐减小,阻流ii区的长度沿流道宽度方向逐渐增大。

5.t型挤出模具的设计方法,其特征在于:针对所述挤出模具的流道设计,使熔体沿模具宽度方向的出口流率均匀;

(1)将歧管截面尺寸沿熔体在歧管中的流动方向逐渐减小以提高熔体的流速,从而降低歧管中熔体的停留时间;

(2)将阻流区设置为厚度不同的阻流i区和阻流ii区,保持阻流区总长度不变,通过改变阻流i区和阻流ii区的相对长度沿流道宽度两侧的变化,使熔体流经阻流区的压力降沿流道宽度两侧降低,以提高熔体出口流率的均匀性;

(3)基于变化的歧管截面尺寸,利用流变学理论推演阻流i区和阻流ii区的分界形状曲线的微分方程。

6.按照权利要求5所述的t型挤出模具的设计方法,其特征在于,流变学理论的推演过程为:

熔体在流动过程中温度不变,熔体黏度采用幂律模型描述,即

式中,η为熔体黏度;k为稠度系数;为剪切速率;n为幂律指数;

以歧管和阻流i区的交界线为x轴、以模具的对称面为y轴构建直角坐标系;

熔体沿歧管流动时的压力梯度表示为

式中,p为歧管中熔体在x处的压力;q为歧管中熔体在x处的体积流率;r为x处的歧管半径;

假定熔体在模具入口处的体积流率为2q0,要求熔体沿模具宽度方向的出口体积流率均匀时,有

q=q0(1-x/w)(3)

式中,w为流道宽度的一半;

将式(3)代入式(2),有

在任一位置x处,熔体在阻流i区和阻流ii区中沿挤出方向流动时的压力降可表示为

式中,δpd为阻流区中的压力降,h1和h2分别为阻流i区和阻流ii区的厚度;ld为阻流区的总长度,y为阻流i区和阻流ii区分界形状曲线的坐标;

流道的松弛区和成型区的厚度和长度沿流道宽度方向不变,要求熔体出口流率沿流道宽度方向均匀,则熔体在阻流ii区出口处的压力沿流道宽度方向不变,即熔体在歧管中沿流动方向的压力梯度与熔体在阻流区中的压力降沿流道宽度方向的梯度相等,有

由式(4)~(6)可得

式(7)即为阻流i区和阻流ii区分界形状曲线在图3所示坐标系中的微分方程,其边界条件为

x=0,y=lc(8)

式中,lc为分界形状曲线在流道对称面位置与阻流i区和歧管的交界线之间的距离;

阻流i区和阻流ii区的厚度沿流道宽度方向不变,而歧管半径沿流道宽度方向减小且其末端尺寸不为0时,式(7)难以得到解析式,需要采用数值方法求解并拟合得到阻流i区和阻流ii区的分界形状曲线。

7.按照权利要求6所述的t型挤出模具的设计方法,其特征在于:分界形状曲线在模具末端与松弛区和阻流ii区的交界线之间存在间距;分界形状曲线在模具对称面位置与阻流i区和歧管的交界线之间存在间距。

8.按照权利要求7所述的t型挤出模具的设计方法,其特征在于:在流变学理论的推演时,忽略歧管中由于歧管半径变化引起的拉伸对熔体流动的影响及流道两侧壁面对熔体流动的影响。

9.按照权利要求8所述的t型挤出模具的设计方法,其特征在于:采用ansyspolyflow软件对熔体在流道中的流动进行数值模拟,通过计算熔体的出口流率验证了分界形状曲线的可靠性。

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