全電動注塑機合模機構(gòu)的優(yōu)化設計研究.pdf

1、合模機構(gòu)是保證成型模具實現(xiàn)可靠啟閉動作的關鍵部件。全電動注塑機合模機構(gòu)采用伺服電機作為動力源，可以使模板的運動更加高速、平穩(wěn)和精確，所以它常常被應用于精密制件生產(chǎn)等高端注塑工程領域。
　　本文以全電動注塑機合模機構(gòu)為研究對象，根據(jù)給定的基本參數(shù)和運動簡圖，進行了合模機構(gòu)的設計，并分析了合模機構(gòu)的運動特性。再結(jié)合有限元技術、現(xiàn)代優(yōu)化算法，完成了動模板、前模板、拉桿的靜力學分析以及前模板的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)

2、合模機構(gòu)的設計與優(yōu)化。首先分析了常見類型的合模機構(gòu)，然后以電動式曲肘連桿合模機構(gòu)為研究對象，根據(jù)肘桿合模機構(gòu)的運動簡圖和主要的技術參數(shù)，分析了該類機構(gòu)的運動特性和力學特性;根據(jù)原始數(shù)據(jù)和參數(shù)關系，對合模機構(gòu)進行了基礎設計和三維建模，并且在ADAMS軟件中對所建立的模型進行了運動學分析，合模機構(gòu)基本符合慢-快-慢的運動性能;然后分別以機構(gòu)力放大比(M)最大化、機構(gòu)總長(L)最小化、行程比(Ms)最大化作為優(yōu)化目標，建立了合模機構(gòu)的優(yōu)化模型

3、，并運用MATLAB中的fmincon函數(shù)對合模機構(gòu)進行了優(yōu)化設計，最終獲得了性能較好的合模機構(gòu)。
　　(2)合模機構(gòu)關鍵零部件的有限元分析。運用Workbench有限元軟件對合模機構(gòu)的動模板進行了靜力學分析，并通過結(jié)構(gòu)改進確定出了質(zhì)量相對較小且變形均勻的模板設計方案;運用Pro/E和Workbench軟件對前模板進行了靜力學分析和等質(zhì)量模型結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，減小了模板應力集中和變形;同時還分析了注塑機拉桿的受力特性，并通過有限元法對

4、螺紋受力和不同螺母形式下拉桿螺紋段受力進行了研究。結(jié)果表明:螺紋受力主要集中在前3個螺紋牙。螺紋段采用懸置螺母緊固，有效的將應力分配到其他螺紋上，最大應力減少了9.86％，螺紋整體受力更加均勻，從而驗證了懸置螺母在防止拉桿螺紋牙斷裂上的有效性。
　　(3)前模板的拓撲優(yōu)化。在對前模板進行靜力學分析的基礎上，運用Workbench軟件對前模板進行了拓撲優(yōu)化，并依據(jù)得到的偽密度云圖，提出了前模板的修改方案。對修改后的模型再次進行靜力學

5、分析，結(jié)果顯示:通過拓撲優(yōu)化模型質(zhì)量減小了4.5％，變形減小了13.5％，從而有效的降低了模板耗材使用量，提高了模板剛度。
　　(4)前模板結(jié)構(gòu)參數(shù)的多目標優(yōu)化。依據(jù)前模板靜力學分析和拓撲優(yōu)化結(jié)果，建立了以前模板質(zhì)量和變形最小化為優(yōu)化目標，以中心凸臺高度(P2)、加強筋底面深度(P3)、中心凸臺外徑(P4)為設計變量的前模板多目標優(yōu)化模型。并分別通過Workbench中的Direct optimization組件與基于神經(jīng)網(wǎng)絡和N