摘 要

在定型模的设计过程中，设计的缺陷通常可以用工艺手段弥补，但是这种方法在不同的厂家，不同的制造设备之间不能通用，只能依靠设计者的经验和现场的调试，不具备复制性，显然对定型模设计制造技术的发展起到了阻碍作用。因此，研究一套通用的设计理论和方法显得尤为重要。

本文主要设计，基于UGNX8.5平台用VS2010语言设计得到UG平台的定型模快速设计模块，而后研究基于ANSYS对常规冷却水孔定型模进行瞬态热分析，通过对得到的温度场进行分析，对常规水道进行优化设计并用ANSYS再次进行瞬态热分析分析，确定定型模水道的优化设计。经过研究得出结论：经过对冷却水孔优化之后，塑料异型材在定型模中冷却更加的快速和均匀，仿真的结果对塑料异型材挤出定型模的设计及制造有着理论指导作用。

关键词：塑料异型材；挤出定型模；ANSYS有限元分析；温度场

Abstract

In the process of stock mold design,the defect of the design can be made up by means of technology, But this method in the different manufacturers, different manufacturing equipment can not be universal, it can only rely on the experience of the designer and the scene debugging, at the same time ,it do not have replication, Obviously, the development of the design and manufacture technology of the design and manufacture has been hindered. Obviously,the development of design and manufacture technology of molding die has been hindered. Therefore, it is very important to develop a set of general design theory and method.

This article mainly introduces how to design fast stock mold design,which based on the UGNX8.5 platform with VS2010 language. Then using ANSYS to analyze the transient thermal analysis of common cooling hole .Through the analysis of the temperature field, to optimize the common cooling hole ,at the same time analyzing the transient thermal analysis of the common cooling hole ,to get the optimized design of cooling hole . It is found that, after optimization the plastic profile cooling is more rapid and uniform. The results of simulation have theoretical guidance for the design and manufacture of the model.

Key Words：Plastic Profile;Extrusion Die;ANSYS Finite Element Analysis;Temperature Field

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究的背景及意义 1

1.1.1 课题研究的背景 1

1.1.2 课题研究的意义 1

1.2 国内外研究概况 2

1.3 本文主要研究的问题 3

第2章 基于UG的挤出定型模的CAD系统开发 4

2.1 菜单定制 4

2.2 用户界面制作 4

2.3 基于VS2010的程序编写 5

第3章 异型材与定型模的参数化建模 8

3.1 参数化建模的概念 8

3.2参数化建模设计 8

第4章 异型材的有限元分析与冷却水道的优化设计 12

4.1 ANSYS有限元简介及异型材冷却的有限元分析 12

4.2 建模与定义参数 13

4.2.1 模型的建立与确定 13

4.2.2 参数及初始条件的确定 14

4.3 定型模常规水孔的温度场分析 15

4.4定型模的优化设计及瞬态热分析 19

4.4.1 冷却水孔的优化设计 19

4.4.2 瞬态热分析 20

4.5 结论 24

第5章 总结与展望 27

5.1 总结 27

5.2 展望 27

参考文献 29

致谢 31

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.1.1 课题研究的背景

随着社会的发展的需求以及科学技术的进步，尤其在二十世纪中后期到二十一世纪塑料建材得到了飞速的发展。与此同时，塑料产品因其独特的材料特性，在生产中拥有生产周期短，生产快捷，同时相比传统的金属材料更加的轻巧的特点，已经被愈来愈普遍的应用在建筑业、新型农业等不同的领域。成为了与钢筋、木料以及水泥混泥土三大传统材料并驾齐驱的重要材料。尤其是在门窗行业，PVC塑料异型材制品在我国已经渐渐地代替了传统的铝合金制品，成为了新一代门窗产品^[1]。

PVC塑料异型材为首的塑料材料作为一种新的材料，已经渐渐成为继钢筋、水泥、木料等新一代建筑材料。塑料材料不仅能代替金属材料以及传统木材，而且拥有很多相对于金属材料以及传统木材以和其它传统材料的所没有的性能。其不仅节能，绿色环保，而且还可以提高建筑的性能，改善我们的居住生活环境。

目前塑料异型材的加工与生产主要是通过挤塑机完成。通过挤出机（挤塑机）将被加热的树脂连续通过模具完成所需的挤出成型的产品。其主要功能是为塑料树脂挤出成型塑料制品时提供塑化均匀的熔融料，保证生产原料在工艺要求的温度范围内混合均匀、塑化充分，为机头提供稳定压力、均匀流量的熔融材料，使挤出的型材能够得到准确的形状，符合工艺要求，并能顺利进行连续生产的模具。

近年来，随着PVC塑料异型材的迅猛发展，人们对塑料异型材的质量、工艺以及性能也提出了更高的要求^[3]。国内外对其关注的程度不断加大，国内的塑料异型材加工技术还相对比较落后，所以促使我们要对其进行深入的研究，以提高工作效率和加工质量。

1.1.2 课题研究的意义

近十几年来，由于国内模具制造技术的提高和先进设备的引进，塑料型材挤出模己经具备了大规模生产的能力，但是相对于国外塑料型材挤出模的发展,无论是挤出速度还是挤出后的产量和质量我国的塑料型材挤出模还无法与之相提并论。由于缺乏理论的指导，目前，我国大多数塑料挤出模具设计几乎都采用了“试错法”设计和制造--凭借设计师的稀缺、简单的设计理论和设计经验。毫无疑问，该设计制造方法具有一定的盲目性且需要繁琐的进行重复性试模、修模，直到生产出来的定型模符合使用要求为止。该方法具有高成本、冗长制造周期和异型材制品的产量和质量得不到保证等明显的弊端。

针对以上存在的这些问题和弊端，通过基于VS2010和UGNX8.5得到用户在UGNX8.5上定制的参数化定型模设计菜单模块，绘制参数化的挤出定型模模型。对塑料型材挤出定型模的冷却水孔的优化设计采取常见的数值求解法同时对定型模进行合理的简化。通过对塑料异型材在常规冷却水孔以及优化后的冷却水孔的定型模内的冷却的过程进行有限元分析。对材料相关性能参数以及温度条件进行合理的赋值，再利用基于ANSYS的有限元分析对塑料异型材在定型模内冷却过程进行瞬态热分析的数值模拟。通过对异型材和定型模的温度分析，优化冷却水孔的布局，已达到减少设计和生产制造过程中，高成本、冗长制造周期和异型材制品的产量和质量得不到保证等明显的弊端。

1.2 国内外研究概况

进入二十世纪以来塑料异型材得到了快速的发展，塑料异型材挤出定型模的设计与生产制造业愈来愈引起国内外的关注和深入研究，投入了较大的人力与物力对这方面的研究和创新，开发了各种先关软件和及更为先进的生产设备以及先关的优化指导理论。