1300kN全電動注塑機(jī)合模機(jī)構(gòu)設(shè)計及其優(yōu)化分析.pdf

1、全電動注塑機(jī)因其控制精度高、速度穩(wěn)定性好、響應(yīng)性強(qiáng)、節(jié)約能源、綠色環(huán)保、潔凈性好的特點(diǎn)已經(jīng)越來越被廣泛運(yùn)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(jī)大多使用伺服電機(jī)完成模板的開模與合模，無法像全液壓式合模機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)來滿足合模力的要求。雙曲肘式合模機(jī)構(gòu)因其良好的性能在全電動注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)設(shè)計中越來越受到青睞，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，參數(shù)較多，設(shè)計的不理想對肘桿力的放大作

2、用和運(yùn)動性能影響較大。本課題分析國內(nèi)外同規(guī)格的全電動注塑機(jī)，著重進(jìn)行1300kN全電動注塑機(jī)合模機(jī)構(gòu)的自主優(yōu)化設(shè)計。運(yùn)用遺傳算法工具箱對肘桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，確定合模機(jī)構(gòu)整體方案后建模仿真了合模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動性能和力學(xué)性能，并校核了各個關(guān)鍵部件。本課題獲得的主要成果如下:
　　(1)通過對比國內(nèi)外同等規(guī)格全電動注塑機(jī)合模部分參數(shù)，確定了1300kN全電動注塑機(jī)合模機(jī)構(gòu)的主要技術(shù)參數(shù)。分析了肘桿式合模機(jī)構(gòu)的力學(xué)特性和運(yùn)動特性，推導(dǎo)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(xué)模型。
　　(2)使用MATLAB遺傳算法工具箱對合模肘桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。以力的放大比為目標(biāo)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(zhuǎn)直徑和后模板鉸點(diǎn)位置尺寸等12個參數(shù)進(jìn)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(jī)構(gòu)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(zhuǎn)直徑和后模板

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

5、了選型與校核，滿足設(shè)計要求。
　　(4)對合模肘桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行簡化，將電機(jī)啟動和停止過程考慮在內(nèi)，運(yùn)用ADAMS建模進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析，得到合模機(jī)構(gòu)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(jié)果相符，驗證了合模機(jī)構(gòu)的可行性和合理性。
　　(5)對合模機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部件進(jìn)行了材料選取，運(yùn)用ANSYSWork