塑性饮料瓶成型特性分析与结构优化研究

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塑性饮料瓶的种类有很多,本课题所研究的塑性饮料瓶是PET饮料瓶。注射拉伸吹塑过程是PET饮料瓶成型的方式之一,并被广泛应用,由于成型过程中受到诸多因素的影响,成型过程较为复杂,在很大程度上影响了制品的机械性能和生产成本。长期以来,国内外研究人员采用许多方法研究PET饮料瓶瓶的成型过程,利用数值模型对拉伸吹塑过程进行计算机模拟,对结果进行分析并与实测值进行比较,力求能优化成型条件和减少生产成本。  本文首先对PET材料的性质、性能等作了介绍,并阐述了拉伸吹塑成型工艺及原理;随后给出了PET粘弹性模型,建立了拉伸杆、瓶坯和模具的整体有限元模型,详细介绍了边界条件、工艺条件以及时间参数设置过程和求解方法;最后,对工艺条件和瓶坯结构提供了优化原理及优化过程,得出最优组合。文中还建立了较为完善的数据库,并说明了访问数据库的方法。  论文所研究的问题主要采用了基于有限元软件POLYFLOW来进行建模与分析,对拉伸杆、瓶坯和模具的有限元模型的建立是问题研究的基础,文中对PET粘弹性模型的分析是为了对POLYFLOW软件中的松弛时间谱提供参数来源。有关的边界条件、工艺条件参数和计算时间参数的设置都很复杂,因此在设置之前需对其所表达的涵义和使用说明有详细的分析。  论文的主体研究工作是:首先,建立有限元模型作仿真研究,并与实际测量对比;其次,由于成型过程中拉伸速度、预吹压力、延迟时间和高压吹压力等工艺条件都会对成型瓶厚度分布产生影响,因此分析了各条件对结果的影响以及影响的程度;最后,根据影响条件的研究,对成型过程和瓶坯结构进行优化。文中结合仿真结果所得到的厚度分布,采用正交试验设计法分析各影响因素中的主要影响因素和次要影响因素,并对其进行优化,得出了较优组合。此外,还对饮料瓶成型特性分析相关数据库的建立与开发作了必要探讨,为饮料瓶设计制造的整体产品信息管理PDM软件系统的开发提供了相关模块基础。
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