塑料异型材是20世纪50年代开发的一种新型塑料产品,是通过挤出成型方法制得的非规则截面的塑料制品,其应用范围广泛,尤以塑料门窗最为典型。挤出成型是塑料加工的主要方法之一,而挤出模具又是成型塑料异型材的主要设备。这其中的定型模在挤出成型生产过程中起着十分重要的作用,它直接关系到塑料异型材的尺寸精度、冷却速度和表面质量。因此,合理设计定型模冷却系统是定型模设计的重要环节。 迄今为止,定型模冷却系统的设计大都是凭经验进行的,然而通过实验的方法来测试不同冷却系统对型材冷却速度的影响是相当困难的。本文应用传热学基本原理,对型材在定型模内冷却时的传热过程进行分析,并采用适当的假设和简化,建立传热过程的数学模型,对型材冷却数值模拟的初始条件和边界条件进行了更接近生产实际的计算,然后利用ANSYS软件完成了定型模内塑料异型材冷却过程的数值模拟,获得型材冷却时的瞬态温度场分布。在此基础上,利用ANSYS的APDL参数化设计语言编写了定型模冷却系统优化设计程序,完成了定型模冷却系统的优化设计,并且在生产实践中验证了优化设计的正确性。此外,本文还对共挤出复合塑料异型材的冷却过程进行了数值模拟以及对型材冷却时的热应力进行了耦合分析,由热应力的分析结果可以直接指导定型模型腔的设计。 本文利用数值模拟方法研究塑料异型材在定型模内的冷却过程,其结果可以指导定型模冷却水道的设计及模具型腔的设计,这将大大地提高定型模的设计效率和质量。