注塑机模板的应力与疲劳分析及优化.pdf

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1、塑料T业第38卷第9期CHINAPLASTICSINDUSTRY2010年9月注塑机模板的应力与疲劳分析及优化马宇山，金涛，宫建国，崔巍升(浙江大学化丁机械研究所，浙江杭州310027)摘要：应用ANSYS软件对注塑机前模板进行了应力分析与拓扑优化，并应用ANSYS／FE—SAFE软件对前模板进行了疲劳寿命与可靠性分析。对比了模板优化前后的应力、变形及疲劳分析情况。结果表明，优化后的模型质量更小，且最大应力更小、变形更小以及有更好的耐疲劳性能。这为注塑机模板的设计及优化提供了一种实用和有效的方法。关键词：注塑机；前模板；拓扑优

2、化；疲劳分析中图分类号：TQ320．662文献标识码：A文章编号：1005—5770(2010)09—0040—05StressandFatigueAnalysisandOptimizationofPlatenforInjectionMoldingMachineMAYu—shan，JINTao，GONGJian—guo，CUIWei’sbeng(InstituteofProcessEquipment，ZhejiangUniversity，HangzhOH310027，China)Abstract：Fatiguelifereli

3、abilityanalysisofthefrontplatenwasmadewithANSYS／FE’SAFEsoftware．AndstaticanalysisandtopologicaloptimaldesignonthefrontplatenofinjectionmoldingmachineweredonewithANSYSsoftware．Thestress．deformationandfatiguelireoftheoptimalplatenwerecomparedwiththeoriginalplaten．Ther

4、esultsshowedthattheoptimalplaten’Smasswaslessthanthatoftheoriginalplaten．A1一SO，itsmaximumstressanddeformationwaslower，andfatiguelifewaslonger．Thisprovidedapracticalandeffectivemethodforfuture’Sdesignandoptimizationofplatenofinjectionmoldingmachine．Keywords：Injection

5、MoldingMachine；FrontPlaten；TopologyOptimization；FatigueAnalysis肘杆式合模机构是现在应用最广泛的注塑机合模1模板的有限元分析形式，其主要零件包括拉杆、模板和肘杆机构。而其1．1模板的结构分析中的前模板和动模板在锁模过程中承受弯曲应力作用本文以浙江某塑机生产企业的150t合模力的注由于变形过大而影响塑料制品的成型质量，另外，模塑机为对象，并对其前模板利用进行有限元分析。模板在交变应力作用下还会产生疲劳破坏失效的问题。板材料为QT500—7球墨铸铁，拉伸强度or=500

6、因此，模板的设计不但需要保证其强度和刚度，还需MPa、屈服强度or=320MPa、弹性模量E=1．69×考虑其疲劳强度是否能保证正常设计寿命的要求。10’MPa、泊松比／x=0．275。长期以来，对注塑机模板的设计主要采用普通梁考虑到模板结构和载荷条件的对称性，为减少计算的弯曲计算理论进行近似计算的⋯。该方法虽然比机运算时间和使用的内存，故采用模型的1／4结构进行较可靠，但是基于节约材料的考虑，近年来，模板的计算。另外，为方便建模及网格划分，对模型进行了适设计采用了大量开孔、挖空等方法，使其结构变得相当的简化，去除了部分圆角和

7、凸台等对模型整体力学性对复杂。对此，传统计算方法就显得相当粗糙。另能影响不大的结构。并采用ANSYS软件的1O节点三维外，模板作为整机的主体部分，其质量约占整机总质实体单元(SOHD92)对模型进行四面体网格划分。量的70％左右，因此，减轻模板的质量成为了降低在实际工作过程中前模板在开模与合模时分别受整机成本，创造效益的重要途径。面对减轻质量、到方向相反的开模力与合模力的作用，但由于开模力提高强度、刚度及疲劳寿命的设计要求，本文利用远小于合模力，约为合模力的1／10，因此，在静应ANSYS等有限元软件，对注塑机的前模板进行了应

8、力强度分析时可以只考虑合模力的作用。力和疲劳的有限分析。并利用拓扑优化方法对模板的故在ANSYS强度分析中模型的载荷和边界条件可结构进行了优化设计。按如下操作处理。对1／4模型的两对称面施加面对称作者简介：马宇山，男，1985年生，在读研究生，研究方向为化工机械CAE。sha