1300kN全電動注塑機合模機構設計及其優(yōu)化分析.pdf

1、全電動注塑機因其控制精度高、速度穩(wěn)定性好、響應性強、節(jié)約能源、綠色環(huán)保、潔凈性好的特點已經(jīng)越來越被廣泛運用到航空航天、汽車船舶、電子、醫(yī)療等高端注塑制品的加工中。全電動注塑機大多使用伺服電機完成模板的開模與合模，無法像全液壓式合模機構從液壓油液的壓力能中獲得較大的合模力，因而一般采用肘桿機構來滿足合模力的要求。雙曲肘式合模機構因其良好的性能在全電動注塑機的合模機構設計中越來越受到青睞，但其結構復雜，參數(shù)較多，設計的不理想對肘桿力的放大作

2、用和運動性能影響較大。本課題分析國內外同規(guī)格的全電動注塑機，著重進行1300kN全電動注塑機合模機構的自主優(yōu)化設計。運用遺傳算法工具箱對肘桿機構進行優(yōu)化設計，確定合模機構整體方案后建模仿真了合模機構的運動性能和力學性能，并校核了各個關鍵部件。本課題獲得的主要成果如下:
　　(1)通過對比國內外同等規(guī)格全電動注塑機合模部分參數(shù)，確定了1300kN全電動注塑機合模機構的主要技術參數(shù)。分析了肘桿式合模機構的力學特性和運動特性，推導出動模

3、板行程、十字頭行程、速度比、力的放大比、變形力、系統(tǒng)剛度和合模臨界角的數(shù)學模型。
　　(2)使用MATLAB遺傳算法工具箱對合模肘桿機構進行結構優(yōu)化。以力的放大比為目標函數(shù)，在保證速度比和行程比等約束條件滿足要求的前提下，曲肘尺寸、大連桿和小連桿尺寸、斜排角、軸孔回轉直徑和后模板鉸點位置尺寸等12個參數(shù)進行優(yōu)化。得到合模行程曲線、力的放大比曲線和速度比曲線均滿足合模機構性能要求的更合理的優(yōu)化參數(shù)。解除了不合理的軸孔回轉直徑和后模板

4、鉸點位置尺寸對合模性能的影響。
　　(3)根據(jù)優(yōu)化尺寸進行SOLIDWORKS建模，分析整個機構可能干涉的最小距離。優(yōu)化后的軸孔回轉直徑和后模板鉸點位置尺寸在滿足軸銷強度要求的前提下可以進行放大和縮小，且肘桿機構的性能不會改變，因而更容易得到不干涉的合模機構模型。根據(jù)優(yōu)化結果計算出合模機構總剛度，合模臨界角以及曲肘角與系統(tǒng)變形力的變化關系。確定了合模和頂出驅動方案，對減速器、滾珠絲杠和電機進行了選型計算。同時對拉桿、軸銷、螺栓進行

5、了選型與校核，滿足設計要求。
　　(4)對合模肘桿機構進行簡化，將電機啟動和停止過程考慮在內，運用ADAMS建模進行運動學分析，得到合模機構十字頭和動模板位移曲線和速度曲線。合模和開模過程滿足慢-快-慢的過程，且得到更接近實際情況的動模板速度和速度比。得到曲肘角與系統(tǒng)變形力的變化曲線，曲線變化規(guī)律與MATLAB仿真結果相符，驗證了合模機構的可行性和合理性。
　　(5)對合模機構的關鍵部件進行了材料選取，運用ANSYSWork