【摘要】：紙漿模塑制品主要應(yīng)用于產(chǎn)品的緩沖包裝,它以紙纖維為原材料,具有低成本、容易降解、透氣性好等優(yōu)點。紙漿模塑制品是一種環(huán)保包裝材料,在生產(chǎn)和使用過程對環(huán)境不造成污染。但目前國內(nèi)紙漿模塑制品生產(chǎn)技術(shù)比較落后,特別是制品生產(chǎn)成本高,合格率低等問題限制了紙漿模塑工業(yè)制品的發(fā)展。本文對現(xiàn)有紙漿模塑成型機的生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化,為實現(xiàn)其工藝優(yōu)化,重點對吸濾成型模具的吸漿孔結(jié)構(gòu)、模具背腔結(jié)構(gòu)、熱壓模具的加熱板孔道結(jié)構(gòu)以及對吸濾成型模具支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,從而提高制品生產(chǎn)效率及質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本的目的。首先,在吸濾工藝階段,為縮短模具吸漿時間,提高吸濾成型效率及吸漿均勻性,對紙漿模塑吸濾成型模具的吸漿孔參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。文章先通過理論分析得出模具吸漿孔的孔徑大小及入出口截面突變是影響吸漿過程壓力損失的因素,并利用ANSYS/FLOTRAN仿真分析軟件分別對不同孔徑、不同錐度、不同倒角半徑的模具吸漿孔模型進(jìn)行模擬分析,對比分析得到最優(yōu)吸漿孔結(jié)構(gòu)參數(shù)。其次,為使制品脫模壓力更均勻,對吸濾成型模具的脫模工藝進(jìn)行了研究。首先建立了模具背腔流場的CFD三維數(shù)值模型,并對氣流分布板不同的開孔率、不同布置位置進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,通過對比分析得到了氣流分布板的最佳開孔率及安裝位置;在確定氣流分布板的結(jié)構(gòu)及位置的基礎(chǔ)上,對背腔截面突變位置進(jìn)一步優(yōu)化,可減小氣流的局部能量損失,優(yōu)化后提高了出口截面的氣流平均速度,進(jìn)一步提高了產(chǎn)品脫模效率。同時,在熱壓成型工藝階段,為提高加熱板熱傳遞效率及制品質(zhì)量,縮短制品熱壓成型時間,采用ANSYS軟件的熱分析模塊對紙漿模塑熱壓成型模具的加熱板進(jìn)行了研究,即對原加熱板的孔道結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,得到加熱板工作面溫度分布更均勻的優(yōu)化方案。再次,利用有限元分析軟件ANSYS的Design Opt模塊,對紙漿模塑成型設(shè)備吸濾成型模具支架進(jìn)行了減量化、輕量化設(shè)計。原吸漿模支架空間布局不緊湊,限制了吸濾模具浸入漿液的深度且強度有較大富裕,存在優(yōu)化空間。經(jīng)過優(yōu)化得到了紙漿模塑吸漿模支架結(jié)構(gòu)輕量化的優(yōu)化設(shè)計方案,減少了支架體積及總質(zhì)量,節(jié)約了生產(chǎn)成本。最后,對優(yōu)化后得到的模具吸漿孔最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)及熱壓模具加熱板進(jìn)行改進(jìn)并進(jìn)行實驗驗證,測試結(jié)果表明,制品的成型效率及質(zhì)量都有所提高,優(yōu)化效果顯著。
[Abstract]:Pulp molded products are mainly used in cushioning packaging of products. Paper fibers are used as raw materials, which have the advantages of low cost, easy degradation, good permeability and so on. Pulp molded product is an environmental-friendly packaging material, which does not pollute the environment in the process of production and use. However, the production technology of pulp molded products in China is relatively backward at present, especially the problems of high production cost and low qualified rate limit the development of pulp molded products. In this paper, the production technology of the existing pulp molding machine is optimized. In order to realize the process optimization, the structure of the suction hole and the back cavity of the mould are emphasized. The orifice structure of hot pressing die heating plate and the structure of suction molding die bracket were optimized in order to improve the production efficiency and quality of the products and reduce the production cost. Firstly, in order to shorten the suction time, improve the efficiency and homogeneity of the suction molding, the parameters of the pulp mold were optimized. Through theoretical analysis, it is concluded that the pore size of the suction hole and the sudden change of the inlet and outlet cross section are the factors that affect the pressure loss during the pulp suction process, and the different apertures and different taper are obtained by using the ANSYS/FLOTRAN simulation analysis software. The model of die suction hole with different chamfer radius was simulated and analyzed, and the optimum structure parameters of suction hole were obtained by comparison and analysis. Secondly, in order to make the product demoulding pressure more uniform, the mold removal process of the suction molding die was studied. Firstly, the CFD three-dimensional numerical model of the flow field in the back cavity of the die is established, and the numerical simulation analysis of the different orifice rate and the different arrangement position of the airflow distribution plate is carried out. The optimum opening rate and the installation position of the airflow distribution plate are obtained by comparison and analysis. On the basis of determining the structure and position of the airflow distribution plate, the catastrophe position of the back cavity section is further optimized, which can reduce the local energy loss of the airflow, and increase the average velocity of the airflow at the exit section after the optimization. Further improve the efficiency of product demoulding. At the same time, in order to improve the heat transfer efficiency and product quality of the heating plate and shorten the forming time of the product, the heat analysis module of the ANSYS software was used to study the heating plate of the pulp molding hot pressing mould. In other words, the hole structure of the original heating plate is optimized, and a more uniform temperature distribution scheme of the heating plate working face is obtained. Thirdly, using the Design Opt module of the finite element analysis software ANSYS, the mold support of the pulp molding equipment is reduced and light weight is designed. The space layout of the original suction die support is not compact, which limits the depth of the suction die immersion into the slurry, and the strength is relatively rich, and there is an optimization space. Through optimization, the optimum design scheme of light weight structure of pulp moulding suction mould support structure is obtained, which reduces the volume and total quality of the support and saves the production cost. Finally, the optimized structure parameters of the suction hole and the heating plate of the hot pressing die are improved and verified. The test results show that the molding efficiency and quality of the products are improved, and the optimization effect is remarkable.
【學(xué)位授予單位】：湖南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB484

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本文編號：2358120