在现今社会,以聚醚醚酮为代表的新型高性能塑料螺杆挤出纤维材料的生产具有非常重要的意义。高性能塑料具有高性能、高附加价值等特点,在能源、电子、航空、信息、石油化工等领域发挥相当大的作用,已经被公认为新材料领域的高技术产业。但是由于高性能塑料的熔点较高、熔体粘度较大,缺乏适宜的溶剂,难以制作预浸料和使复合材料成型,就算是制得预浸料,也会因为缺乏热固性预浸料所具有的柔性和铺敷性,制作复杂形状铺层很困难,进而限制使用范围。若是将高性能塑料制成纤维,就可以解决其溶解性较差、熔点较高、熔融粘度较大所造成的加工困难问题。
高性能塑料螺杆挤出纤维生产线的机械优化设计包括两个主要的内容,就是建立优化问题的数学模型和选择优化问题的求解方法。解析式的数学模型不仅取决于预定的优化目标,还在相当程度上依赖其对部件的工作情况及理论的认识。三段式螺杆挤出机,物料依次经过固体输送、熔融和熔体输送等不同的输送阶段。螺杆优化设计的主要目标是在保证挤出物质量的前提下达到最高生产能力或最小功率消耗。一组基本参数的数值可以表示一个设计方案,高性能塑料螺杆直径、长径比、螺纹升角及螺杆槽深等参数直接关系到高性能塑料螺杆的生产能力、承载能力、动力消耗、挤出物质量以及螺杆的机加工性等等。
高性能螺杆挤出机优化设计具有多个特点,例如:设计变量多,多目标与单目标优化设计并存,数学模型的多维性和非线性,设计变量中多种量纲并存；螺杆挤出机优化设计可采用的算法,螺杆优化设计的一般过程根据挤出过程的现象建立物理模型,根据物理模型建立数学模型,应用相关优化设计软件编写螺杆优化设计程序,将程序输入计算机并通过改变优化目标的取值进行优化计算,通过对计算机输出的优化结果进行分析和验证,得出螺杆优化设计的参数。
