全電動(dòng)注塑機(jī)合模機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、合模機(jī)構(gòu)是保證成型模具實(shí)現(xiàn)可靠啟閉動(dòng)作的關(guān)鍵部件。全電動(dòng)注塑機(jī)合模機(jī)構(gòu)采用伺服電機(jī)作為動(dòng)力源，可以使模板的運(yùn)動(dòng)更加高速、平穩(wěn)和精確，所以它常常被應(yīng)用于精密制件生產(chǎn)等高端注塑工程領(lǐng)域。
　　本文以全電動(dòng)注塑機(jī)合模機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，根據(jù)給定的基本參數(shù)和運(yùn)動(dòng)簡圖，進(jìn)行了合模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并分析了合模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性。再結(jié)合有限元技術(shù)、現(xiàn)代優(yōu)化算法，完成了動(dòng)模板、前模板、拉桿的靜力學(xué)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(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。首先分析了常見類型的合模機(jī)構(gòu)，然后以電動(dòng)式曲肘連桿合模機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，根據(jù)肘桿合模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖和主要的技術(shù)參數(shù)，分析了該類機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性和力學(xué)特性;根據(jù)原始數(shù)據(jù)和參數(shù)關(guān)系，對(duì)合模機(jī)構(gòu)進(jìn)行了基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和三維建模，并且在ADAMS軟件中對(duì)所建立的模型進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，合模機(jī)構(gòu)基本符合慢-快-慢的運(yùn)動(dòng)性能;然后分別以機(jī)構(gòu)力放大比(M)最大化、機(jī)構(gòu)總長(L)最小化、行程比(Ms)最大化作為優(yōu)化目標(biāo)，建立了合模機(jī)構(gòu)的優(yōu)化模型

3、，并運(yùn)用MATLAB中的fmincon函數(shù)對(duì)合模機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終獲得了性能較好的合模機(jī)構(gòu)。
　　(2)合模機(jī)構(gòu)關(guān)鍵零部件的有限元分析。運(yùn)用Workbench有限元軟件對(duì)合模機(jī)構(gòu)的動(dòng)模板進(jìn)行了靜力學(xué)分析，并通過結(jié)構(gòu)改進(jìn)確定出了質(zhì)量相對(duì)較小且變形均勻的模板設(shè)計(jì)方案;運(yùn)用Pro/E和Workbench軟件對(duì)前模板進(jìn)行了靜力學(xué)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(yīng)力集中和變形;同時(shí)還分析了注塑機(jī)拉桿的受力特性，并通過有限元法對(duì)

4、螺紋受力和不同螺母形式下拉桿螺紋段受力進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:螺紋受力主要集中在前3個(gè)螺紋牙。螺紋段采用懸置螺母緊固，有效的將應(yīng)力分配到其他螺紋上，最大應(yīng)力減少了9.86％，螺紋整體受力更加均勻，從而驗(yàn)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?fù)鋬?yōu)化。在對(duì)前模板進(jìn)行靜力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用Workbench軟件對(duì)前模板進(jìn)行了拓?fù)鋬?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(duì)修改后的模型再次進(jìn)行靜力學(xué)

5、分析，結(jié)果顯示:通過拓?fù)鋬?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(biāo)優(yōu)化。依據(jù)前模板靜力學(xué)分析和拓?fù)鋬?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(biāo)，以中心凸臺(tái)高度(P2)、加強(qiáng)筋底面深度(P3)、中心凸臺(tái)外徑(P4)為設(shè)計(jì)變量的前模板多目標(biāo)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(luò)和N