摘 要

现如今，复合材料的加工方式有许多，但表现最为突出的一种加工工艺是拉挤—缠绕成型工艺，这项工艺不仅把拉挤工艺与缠绕工艺两者的优点结合起来运用，而且还开发出新的加工方式用来加工复合材料。利用拉挤—缠绕工艺生产出来的热塑玻璃钢管道制品具有非常广阔的市场前景，它被大量的运用到通讯行业当中。在热塑玻璃钢管道的生产过程中，拉挤模具性能的优劣将会直接影响热塑性产品质量的优劣，所以提高拉挤模具的总体性能对于发展拉挤—缠绕工艺具有十分重大的意义。由于普通的拉挤工艺在生产拉挤制品时，纤维材料都是在拉挤模具外完成浸胶过程的，但是生产热塑性产品时，纤维材料必须在拉挤模具内部完成浸胶环节，这对设计拉挤模具提出了新的要求，并且对于拉挤模具加工的工艺参数要进行严格把控，对于拉挤模具的加热方式的选择要合理以及对于模具的整体结构设计要符合实际生产的理论要求。

本人在毕业设计中要完成以下几项工作：

1）通过相关中外文献与专利的查询了解，对于拉挤—缠绕工艺技术进行简介并且对于这项技术的相关设备进行介绍；

2）通过拉挤模具设计要求的分析，要完成对拉挤模具每个部分的结构设计，力求能达到理论操作加工水平；

3）运用CAD二维制图软件和solidworks三维制图软件对所设计的拉挤模具进行二维图和三维图的描述；

4）运用ANSYS模拟分析软件对所设计的拉挤模具进行温度模拟分析，检验设计的拉挤模具是否能达到理论加工的温度要求。

关键词：拉挤工艺；缠绕工艺；拉挤模具；模具设计

Abstract

At present, there are many processing methods of composite materials, but the most outstanding one is pultrusion winding process, which not only combines the advantages of pultrusion and winding process, but also develops new processing methods for processing composite materials. The thermoplastic FRP pipe products produced by pultrusion winding process have a very broad market prospect and are widely used in the communication industry. In the production process of thermoplastic FRP pipes, the performance of pultrusion die will directly affect the quality of thermoplastic products, so improving the overall performance of pultrusion die is of great significance for the development of pultrusion winding process. In the production of pultrusion products, fiber materials are all processed outside the pultrusion mold, but in the production of thermoplastic products, fiber materials must be processed inside the pultrusion mold, which puts forward new requirements for the design of pultrusion mold, and strictly controls the processing parameters of pultrusion mold, and adds the pultrusion mold The selection of heat mode should be reasonable and the overall structure design of the die should meet the theoretical requirements of actual production.

I will complete the following work in my graduation project:

1) Through the inquiry and understanding of relevant Chinese and foreign literature and patents, the pultrusion winding process technology is introduced, and the relevant equipment of this technology is introduced;

2) Through the analysis of the design requirements of the pultrusion die, the structural design of each part of the pultrusion die should be completed to achieve the actual operation and processing level;

3) Using CAD two-dimensional drawing software and SolidWorks three-dimensional drawing software to describe the two-dimensional and three-dimensional drawing of the designed pultrusion die;

4) The temperature simulation analysis of the designed pultrusion die is carried out by using ANSYS simulation analysis software to check whether the designed pultrusion die can meet the actual processing temperature requirements.

Key Words：Pultrusion process；filament winding；Pultrusion die；mould design

目 录

第1章 绪论 6

1.1 课题来源及课题研究的目的意义 6

1.2 拉挤—缠绕成型工艺的简介 6

1.3 国内外研究现状 10

1.4 课题主要研究内容 10

第2章 热塑玻璃钢管道拉挤模具的结构设计 12

2.1 拉挤模具的设计 12

2.2 拉挤模具的加工要求 17

2.3 拉挤模具的材料要求 18

2.4 本章小结 18

第3章 热塑玻璃钢管道拉挤模具的三维模型建立 20

3.1 模具的三维模型建立 20

3.2 模具芯轴的三维模型建立 22

3.3 模具底座装置的三维模型建立 23

3.4 工业加热棒与加热板的三维模型建立 24

3.5 拉挤模具整体三维模型展示 24

3.6 本章小结 25

第4章 热塑玻璃钢管道拉挤模具的温度场模拟分析 26

4.1 ANSYS模拟分析软件的简介 26

4.2 对拉挤模具进行温度场的分析 26

4.3 本章小结 29

第5章 全文总结与展望 30

5.1 全文总结 3

5.2 拉挤成型模具的未来展望 30

参考文献 31

致谢 33

第1章 绪 论

1.1课题来源及课题研究的目的意义

1.1.1 课题来源

《热塑玻璃钢管道拉挤模具设计》课题是武汉理工大学机电工程学院复合材料缠绕装备研究所的课题。

1.1.2 课题研究的目的意义

由于拉挤—缠绕工艺技术具有其他复合材料加工技术所不具备的优点，世界各个国家都极其重视此项工艺技术的发展，对此项技术都投入了大量的时间，经费和科研人员等等。在我国，对于玻璃钢管道制造这项技术的研究已经进行了几十年的努力，并取得了不凡的成就，但是与其他发达国家相比较我国还需要再接再厉。在我国经济飞速发展的大前景下，对于拉挤—缠绕工艺技术的潜力需求会越来越大，对于玻璃钢管道制品的要求会越来越高。因此，对于拉挤—缠绕工艺技术的研究以及应用范围具有重大的研究意义。

在最近几年的时间里，我国的玻璃钢产业以及通讯信息产业的飞速发展，为玻璃钢管道市场提供了非常广阔的发展空间。玻璃钢管道市场是一个具有巨大潜力的材料行业，然而对正处于起步发展阶段的玻璃钢管道市场来说，玻璃钢管道制品的竞争是十分激烈的，而这种竞争主要是质量的竞争。唯有高品质、高档次的玻璃钢管道制品才能具有强大的竞争力，这其中拉挤模具的优劣是决定玻璃钢管道制品好坏的关键因素之一，因此,热塑玻璃钢管道拉挤模具的设计具有极其重要的意义。

本文将会对热塑玻璃钢管道拉挤模具进行详细的分析，并对其设计计划进行阐述。