高精密注塑機合模機構的有限元分析與拓撲優(yōu)化.pdf

1、合模機構是注塑機最重要的承力部件，模板具有固定模具和運動導向的作用，合模機構的剛度、結構參數和力學性能直接影響注塑機的穩(wěn)定性。運用有限元分析的方法，識別薄弱環(huán)節(jié)?；谌斯げ牧厦芏鹊耐負鋬?yōu)化理論和拓撲優(yōu)化準則算法，運用變密度法對定模板和動模板進行了拓撲優(yōu)化，為改進注塑機機身受力狀況和結構優(yōu)化設計提供理論依據。
　　介紹了非線性接觸問題的有限單元法，對接觸問題的分析方法和工程應用進行了探討和研究。提出了合模機構可行的分析方案。利用PR

2、O-E建立合模機構及其各個零件的實體模型，進行了合模機構的有限元分析，識別薄弱環(huán)節(jié)，為拓撲優(yōu)化提供理論依據。
　　基于人工材料密度的拓撲優(yōu)化理論和人工材料密度的拓撲優(yōu)化準則算法，運用變密度法對定模板和動模板進行了拓撲優(yōu)化，建立了拓撲優(yōu)化結構圖、響應函數、目標函數和邊界約束函數，探討了在不同約束函數下單元密度分布，以及不同的懲罰因子下單元密度圖的變化情況和收斂速度，確定了在約束函數Volumefrac為0.8、懲罰因子在3時、控制精

3、度為0.001時，模板有較好的剛度和收斂速度，此時單元密度的離散比較高，抑制了棋盤格式出現(xiàn)，布置了最優(yōu)化的材料分配方法。
　　拓撲優(yōu)化結果同時表明，優(yōu)化區(qū)域的選取，外載荷，邊界條件及目標函數的設置是正確的，符合實際情況。拓撲優(yōu)化達到了結構輕量化設計的目標，有效地減少材料，拓撲優(yōu)化分析結果表明，最大應力減小了4.16％。且應力分布更加均勻。合模機構整體質量減少了6.436T。同時優(yōu)化結果給出材料的最佳分布方案，優(yōu)化后模型滿足產品技術