立式合模机构力学性能分析

发布时间：2020-11-15 00:55

　　 立式合模机构以下简称合模机构，为快速生产设备，能够通过模具实现不同形状产品连续生产的重要机械制造设备，主要有立式橡注机、立式压铸机和立式注塑机等，其核心部件为合模机构。作为主要承载部件的合模机构，其结构直接影响到生产效率、工艺性能、制品精度及机器自重与造价。由于合模机构的工作合模力大、温度高、承受循环交变载荷等，致使合模机构中的零件易于破坏。目前在企业中已经发现导柱疲劳断裂现象。因此有必要对合模机构进行力学性能分析，对关键零件进行疲劳寿命计算，并通过合模机构结构优化设计，提高其使用寿命。 本文对合模机构的工作状况作了研究，针对影响合模机构正常使用的破坏现象和立式合模机构的结构特点，研究探索出适合合模机构的快速建模分析方法。通过橡胶注射机合模机构的数值分析，找出了机构失效原因，并通过实验验证了数值分析的正确性。最后在该快速分析模型的基础上，对合模机构的基本零件进行了基于正交实验的优化计算，得到了令人满意的结果。 论文研究的内容主要包括： 1、研究了国内外立式合模机构分析研究的发展现状，介绍了合模机构的传统设计手段、分析方法，指出了采用有限元法进行数值分析的必要性。 2、根据立式合模机构的结构特点和工作状况，探索合模机构快速建模方法，得到了适合合模机构特点的简易模型，有效提高了计算效率，为相关企业建立与合模机构有关的CAE仿真规范打下了基础。 3、合模机构的力学性能分析。采用CAE数值模拟仿真技术，根据建立的立式合模机构简易模型，利用Hypermesh进行有限元前处理，采用MSC.patran／marc对合模机构进行接触非线性力学分析，应用强度理论对合模机构的关键零件进行了校核。 4、根据有限元分析结果，计算应力幅值，通过应力-寿命法计算合模机构关键部件的疲劳寿命，解释了实际工程中合模机构零件失效的原因。 5、实验验证。设计实验方案，完成了橡注机在不同工况下，其合模机构关键部位的应变和位移的数据采集。根据测得的实验数据与数值计算结果进行比较分析，验证了橡注机合模机构力学分析的正确性及本文关于立式合模机构分析的快速建模方法的有效性。 6、基于正交实验的优化分析。对合模机构的关键部件按照正交试验方法安排试验，用数值仿真技术获得所有优化分析所需的的试验数据。从试验数据的级差分析结果，研究试验范围内参数对合模机构关键部件的应力幅值影响关系，从而得到一组最优的设计方法，合理优化了合模机构，提高了合模机构的使用寿命。 本文探索出了立式合模机构力学分析的快速建模方法，为立式合模机构进行力学分析提供了高效的分析途径，解决了工程实际关于合模机构失效急需解决的问题。而合模机构关键部件的优化为橡注机合模机构结构优化设计提供了依据，提高了橡注机的使用寿命。
【学位单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TH112
【部分图文】：

注料系统的自重相对合模力而言小得多(蕊l/200)，因此尽管有微小偏心也可以忽略不计。在这种情况下，假设机构为冈!{性体，通过有限元分析软件试算得到的图3一13，模型关于X、Y轴对称。因此可以采用四分之一模型可以作为计算模型(如图3一14、3一15所示)。取橡注机合模机构导柱长度时，从螺母上端面到动模板厚度中，自位置，即:Z=h+a+b+1/Zc式中:l:为导柱的计算长度;h:为螺母高度;a:为定模板模座厚度;b:为模具厚度;c动模板厚度。h=IOOmm，a=17Omm，b=375mm，e=15Oxl飞m则 :l=100mm+l70mm十 375mn:+75mm=620mm矍矍矍耀耀 曝曝羹燃燃募黝磷彝数数纂纂纂黔瀚腆腆馨馨 馨图3一13试算模’(，J图3一 14150吨l/4简易模’(口图3一 1520011屯1/4简易模型利用结构的对称性，获取简易模型作为计算模型，一可以显著降低求解域的计算量。但必须正确地利用结构对称性

先定义几何形状凸的接触体，后定义几何形状凹的接触体;先定义体积较小的接触体，后定义体积较大的接触体。如图3一17所示，错误的接触体定义顺序会导致穿透的发生: )))， ， .....物物作 111 .....心心 ... ..... 111}}}声声协戴 戴登登{舞臀 臀爵爵馨餐……{错误的接触}体编号检卉l:，，:=:才:(:，5.:，6)检杏2:l3)州叼由j一’肖点3已经被川丁tying约束关系式中，因而此检卉将跳过4‘22!

采用较疏的网格。在油缸推力作用下，模具作用在定模板底面，使得定模板向下弯曲，导致导柱与导柱孔接触面逐渐增大，故对导柱外表面、导柱孔内表面和导柱颈部圆角部位进行网格加密。本文所研究的模型网格如图4一3，4一8。图4一3导柱螺母有限元模型图4一4新导柱螺母有限元模型卜卜于且洲 洲{翻象 象牛牛井 井井份，十十 十 十444林 林辈坛才拜峭 峭峭峭峭峭峭峭峭峭峭峭‘ ‘ ‘‘卜‘咔卜亨丁玉 JJJ氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏 氏氏千廿幼丰 丰月月立芥 芥洲l卜卜， ， ， ，票 票票，，4幸林件 件闷月目目淤‘十生仁滓曰 曰曰曰 曰 曰 科科 科味一种科 科 到到到到到到到到到到到到到到到到到到到到到 IIIfffl一下
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本文编号：2884141