1、毕 业 设 计题目：基于 Creo木塑踢脚线挤出成型模具的数字化设计学 生： 齐 志 学 号： 201205040120 学 院： 机电工程学院 专 业： 材料成型及控制工程 指导教师： 秦宇渤 葛正浩 2016 年 6 月 9 日陕 西 科 技 大 学毕业设计（论文）任务书机电工程 学院 材料成型及控制工程 专业 121 班级 学生： 齐志 题目： 基于 Creo 木塑踢脚线挤出成型模具的数字化设计 毕业设计（论文）从 2016 年 2 月 29 日起到 2016 年 6 月 19 日课题的意义及培养目标：挤出成型是塑料制品的三大成型方法之一，其几乎适用于所有的热塑性塑料及部分热固性塑料，而
2、挤出模具是挤出成型过程得以实现的关键。模具结构的合理与否，不仅影响产品的经济性，也是保证良好的成形工艺条件和稳定的成形质量的决定性因素。本课题主要是通过查阅相关文献、书籍资料，设计一套适用于木塑材料的异型材挤出模具，同时应用 Creo对其进行三维建模，应用流体分析软件对其进行流动模拟分析。 通过本课题的研究，使学生具备查阅文献资料的能力；使学生进一步巩固所学的各类知识，特别是塑料成型工艺学与塑料成型模具这两门主干课程；同时提高学生独立思考、设计和研究、解决问题的能力。通过使用Creo软件进行三维建模，进一步了解产品的设计方法和完整的设计过程，最后可以独立设计、开发，为后续工作打下坚实的基础。
3、设计（论文）所需收集的原始数据与资料：画法几何及机械制图 、 塑料成型工艺学 、 塑料成型模具 、 机械零件手册 、 互换性与技术测量等相关书籍；挤出模具设计的相关文献及资料；木塑材料的相关资料； 课题的主要任务（需附有技术指标分析）：1.了解木塑材料的性能和挤出模具的工作机理及组成； 2.设计挤出模具的截面形状及流道并对其进行分析； 3.设计出挤出模具并对其运用 Creo进行三维建模 设计 设计（论文）进度安排及完成的相关任务（以教学周为单位）：周 次 设计（论文）任务及要求1-2 了解课题及查找相关资料，学习 Creo软件；3-5 制定设计计划并且完成截面形状及流道的设计；6-8 设计挤出
4、成型模具，对挤出模具进行三维建模；9-12 应用分析软件对流道进行分析；12-14 设计输出模具的全套工程图；14-16 撰写毕业论文，准备答辩学生签名： 指导教师： 教研室主任： 基于 Creo 木塑踢脚线挤出成型模具的数字化设计 1基于 Creo木塑踢脚线挤出成型模具的数字化设计摘 要木塑复合材料作为新兴的的环保节能型材料，近年来的得到了非常快速的发展，随着木塑复合材料在建筑和装饰行业的应用越来越广泛，对木塑复合材料挤出成型技术的要求也越来越高。木塑复合材料的发展在一定程度上取决于模具的质量，挤出模具是挤出成型的关键设备，其主要作用是将塑料熔体分布于流道中，以使物料以均匀的速度从机头中挤出
5、，形成所需要的端面形状和尺寸的制品。模具结构的合理与否，不仅影响产品的经济性，也是保证良好的成型工艺条件和稳定的成型质量的决定性因素。本文根据传统的设计方法对踢脚线异型材挤出模具结构和尺寸进行设计。综合考虑口模膨胀效应、拉伸形变效应、冷却收缩效应三方面对挤出口模尺寸的影响，进行制品挤出机头的设计，并通过 Creo 进行三维建模，最后利用 Ansys Fluent 对挤出模具的流道进行分析。关键词：PVC 木塑，机头，流道，有限元分析陕西科技大学毕业设计说明书 2The Digital Design of a Wood Plastic Composites Extrusion Tooling f
6、or baseboard Based on CreoABSTRACTWood plastic Composites (WPC) is a new environmentally friendly energy-saving material which has been developing rapidly in recent years. With WPC in construction and decorative sheet metal industry have been widely used, the extrusion technology requirements have b
7、een heightened. Extrusion die is the key equipment of extrusion, made the plastic distribute in the runner, so that let the material extrude from die head as a uniform velocity, formed the needed shape and size of the product. The development of wood plastic composites depends on the quality of the
8、die, the structure of die, not only affect the economy of product, but also the decisive factor in ensuring the quality of molding process molding conditions and good stability.In this paper, based on the traditional design method, the author preliminary designed the structure and size of the basebo
9、ard profile extrusion die. Considering the three factors of die swell effect、stretching deformation effect、the cooling effect. Then design the extrusion die and 3D modeling by Creo, analyze flow channel based on Ansys Fluent.KEY WORDS:PVC/WF, die head, flow channel, Ansys基于 Creo 木塑踢脚线挤出成型模具的数字化设计 3目
10、 录摘 要 .1ABSTRACT.21 绪 论 .51.1 挤出成型概述 .71.2 木塑复合材料的发展 .81.3 木塑复材料挤出模具发展 .92 木塑复合材料挤出模具设计理论基础 .112.1 聚合物熔体流变特性 .112.2 聚合物熔体的粘性特征 .112.2.1 影响流体粘性流动的因素 .122.2.2 聚合物熔体的弾性特性 .133 木塑踢脚线的设计 .163.1 踢脚线的材料选择 .163.1.1 型材材料配方及材料流变学参数 .163.2 异型材制品截面形状的设计原则 .163.3 异型材截面形状设计要点 .173.4 在异型材的形状设计中应注意的三大问题 .183.5 踢脚线截
11、面形状设计 .184 挤出机的选用 .204.1 单螺杆挤出机 .204.2 双螺杆挤出机 .204.3 挤出机选择 .205 机头设计 .225.1 机头结构 .225.1.1 板式机头 .225.1.2 流线型机头 .225.2 机头设计原则 .235.3 机头设计注意点 .24陕西科技大学毕业设计说明书 45.4 口模的设计 .245.4.1 口模尺寸计算 .245.4.2 定型段长度确定 .265.5 收缩段流道设计 .275.6 分流锥的设计 .275.7 机头的模板设计 .285.8 装配图 .286 流道分析 .306.1 有限元法及 ANSYS 有限元分析软件 .306.1.1
12、 有限元分析方法简介 .306.1.2 Fluent 软件简介 .306.2 Fluent 分析步骤 .306.2.1 边界条件 .316.3 分析结果 .316.4 对比 试验 .347 总结 .36致 谢 .37参 考 文 献 .38基于 Creo 木塑踢脚线挤出成型模具的数字化设计 51 绪 论1.1 木塑复合材料概述进入 20 世纪以来，随着人们生活水平的日益提高，对各种类型建筑材料包括刨花板、硬质纤维素、汽车装饰板、墙体装饰板的需求量逐年增加，另一方面，国家森林保护法的实施加强，造成木材的供应量大幅度减少，因此迫切需求开发新型环保节能型材料来代替，传统的木质建筑、装饰板材，以满足社会
13、需求的日益增长。我国是农业大国，每年农作物秸秆类剩余物（包括麦秸、稻草、高粱杆、麻杆、棉花杆、烟草等）达到 10 亿多吨，这是一种巨大的可再生资源，如果能将这些资源合理利用，将给社会带来巨大的经济效应。我国同样也是塑料产量的大国，2009 年塑料制品的产量达到了 4479 万吨，但是废旧塑料的回收利用问题，是困扰塑料行业深入发展的大问题。全行业商议如何将这一农业上的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。因此开发复合板生产工艺是人造板材中非常有前途的研究，这也是当前急需的工业化综合利用条件。木塑复合材料（Woos Plastic Composites ） ，英文缩写为 WPC
14、，它是利用木质纤维填料（包括木粉，秸秆，稻壳等）和热塑性塑料（熔点在 200以下，主要的热塑性塑料有聚乙烯（PE） 、聚丙烯（PP ）和聚苯乙烯（PS） 、PVC）为主要材料，添加加工助剂（硬脂酸，石蜡等） ，经过热挤出成型加工而制得的复合材料。木塑复合材料制造主要包括原料选取，原料处理、原料搭配、混炼塑化、造粒这几个生产流程，如图 1 所示：图 1 木塑复合材料生产程序（1）原材料的预处理：为了使木质纤维与塑料更好的融合，在两者混合之前，需要经过一些预处理。木质纤维原料的预处理：木质纤维通过粉碎，得到 1030mm 的碎料，再经过进一步的研磨处理，得到纤维材料的粒径在 20200 目，长径比
15、一般在（2:1）（20:1 ）之间。如果挤出成型的木质纤维过长或者过粗，容易导致复合材料难以聚合，造成复合材料的力学性能下降。木质纤维原料内部含有较多的水分，为了避免在挤出过程中，水蒸气的挥发导致成品空隙， 木质纤维原料还需经过干燥脱水处理、 。一般的干燥方式有烘箱式干燥、原材料预处理 原材料配混 混炼塑化 造粒陕西科技大学毕业设计说明书 6微波干燥、真空干燥、高温气流干燥等。使用偶联剂对木质纤维原料进行预处理，改变木纤维表面的状态，使木质纤维与塑料基质之间形成化学键，可以极大提高木纤维与塑料的相容性。塑料原料的预处理：木塑复合材料往往采用回收的废旧塑料作为原料，这就需要对回收的废旧塑料进行必
16、要的加工处理。塑料的粉碎一般有剪切粉碎和冲击粉碎。剪切粉碎时靠刀具之间往复啮合运动来剪切物料。冲击粉碎靠装在中心轴上高速旋转的锤强有力的冲击作用而粉碎物料。为了适应木材的表面状态，更好的与木材融合，同样需要对塑料原料进行改性处理。一般有塑料合金、塑料表面接枝共聚、塑料表面氧化处理等方式。（2）配料混合：配料混合是将木粉和热塑性塑料混合，然后添加各种助剂，按照一定的比例混合均匀，通常对固态物料混合的步骤是按塑料、稳定剂、着色剂、木粉和润滑剂按一定比例，先后加到混合设备中，混合一定时间后，对物料加热使润滑剂熔化，便于将塑料、木粉等物料均匀混合。（3）混炼塑化：木塑复合材料的混炼是在原料混合基础上，
17、提高混合温度，使物料在高温和剪切了的作用下熔融，获得剪切混合的作用，进一步除去其中的水分和挥发物，使各组分分散更趋于均匀。（4）造粒：为了便于储存和运输，必须将塑化后的物料进行造粒处理。造粒的方法一般有开炼机轧片造粒、挤出冷却造粒、基础热切造粒。WPC 这种新型的材料综合了木质纤维材料和聚合物材料的双重优势，消除了木质材料的缺点，具有热塑性塑料的加工性，木塑复合材料主要特点可以归纳如下：（1）结实耐用、防水、防潮、有类似木质外观；（2）物理性质稳定，比普通木材尺寸稳定性好，不容易产生裂缝、弯曲变形；（3）加工方便，和普通热塑性塑料的加工方法一样，用一般塑料挤出加工设备或稍加结构改造便可进行成型加工；（4）能重复使用和回收再利用，节约能源，保护环境；（5）表面光滑、平整和坚固，可压制出立体图案和其他形状；（6）无木材的缺点，如：斜纹理、结疤、腐朽等；（7）可加入各种着色剂，制成彩色产品；（8）不怕虫蛀，耐腐蚀性好；（9）耐热性能好；（10）耐候性好；木塑复合材料在各个领域的应用已经非常普及。主要作为建筑和装饰材料，如木
