黄晓栋，王克俭＊，颜 悦，厉 蕾

（1.北京化工大学机电学院，北京100029；2.北京航空材料研究院，北京100095）

0 前言

在塑料精密成型过程中，熔融塑化质量和塑化系统稳定性影响制品质量和精度。螺杆塑化包括将固体熔融、混合并输送的过程，后两者往往在计量段完成。螺杆往复式注塑机塑化物料时，螺杆除旋转外，在储料段熔体反作用和驱动控制下还要作轴向后退；挤出塑化时螺杆只作旋转运动。这个差异造成注塑螺杆和挤出螺杆的塑化熔体流动情况和质量不同［1］。目前，针对注塑机塑化过程的大多研究是基于挤出塑化理论，考虑螺杆往复运动影响进行简化一维或二维进行分析，忽略了环向流场分布［2］。本文采用聚合物流体力学仿真软件模拟相同工艺条件下往复式注射螺杆和挤出螺杆塑化过程中流道内熔体的三维流场分布并对两者塑化效果进行分析比较分析。

1 几何模型和边界条件

普通3段式螺杆，外径为38mm，计量段螺杆根径32mm、长120mm。采用Polyflow 软件模拟时，将计量段终点截面圆心作为X、Y 坐标原点，以螺杆轴线为z轴建立直角坐标系。采用4面体单元网格划分螺杆，采用6 面体单元网格划分机筒，使用网格叠加技术（mesh superposition technique）来生成有限元网格减少因螺杆运动而重复进行网格划分的工作量［3］。

仿真工艺条件：塑化时螺杆转速为70r／min，注射螺杆轴向移动速度为0.005m／s，塑化时间3s，流道进口流率为5×10－6m3／s，出口压强为5 MPa；熔体进入计量段的温度为483K，机筒和螺杆壁面温度保持恒定，为483K。

2 数学模型

螺槽内熔体是非稳定层流、三维非等温流动，假设为不可压缩流体；……