立式合模機(jī)構(gòu)以下簡稱合模機(jī)構(gòu)，為快速生產(chǎn)設(shè)備，能夠通過模具實現(xiàn)不同形狀產(chǎn)品連續(xù)生產(chǎn)的重要機(jī)械制造設(shè)備，主要有立式橡注機(jī)、立式壓鑄機(jī)和立式注塑機(jī)等，其核心部件為合模機(jī)構(gòu)。作為主要承載部件的合模機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)直接影響到生產(chǎn)效率、工藝性能、制品精度及機(jī)器自重與造價。由于合模機(jī)構(gòu)的工作合模力大、溫度高、承受循環(huán)交變載荷等，致使合模機(jī)構(gòu)中的零件易于破壞。目前在企業(yè)中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)柱疲勞斷裂現(xiàn)象。因此有必要對合模機(jī)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)性能分析，對關(guān)鍵零件進(jìn)行疲勞壽命計算，并通過合模機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，提高其使用壽命。 本文對合模機(jī)構(gòu)的工作狀況作了研究，針對影響合模機(jī)構(gòu)正常使用的破壞現(xiàn)象和立式合模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點，研究探索出適合合模機(jī)構(gòu)的快速建模分析方法。通過橡膠注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)的數(shù)值分析，找出了機(jī)構(gòu)失效原因，并通過實驗驗證了數(shù)值分析的正確性。最后在該快速分析模型的基礎(chǔ)上，對合模機(jī)構(gòu)的基本零件進(jìn)行了基于正交實驗的優(yōu)化計算，得到了令人滿意的結(jié)果。 論文研究的內(nèi)容主要包括： 1、研究了國內(nèi)外立式合模機(jī)構(gòu)分析研究的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了合模機(jī)構(gòu)的傳統(tǒng)設(shè)計手段、分析方法，指出了采用有限元法進(jìn)行數(shù)值分析的必要性。 2、根據(jù)立式合模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點和工作狀況，探索合模機(jī)構(gòu)快速建模方法，得到了適合合模機(jī)構(gòu)特點的簡易模型，有效提高了計算效率，為相關(guān)企業(yè)建立與合模機(jī)構(gòu)有關(guān)的CAE仿真規(guī)范打下了基礎(chǔ)。 3、合模機(jī)構(gòu)的力學(xué)性能分析。采用CAE數(shù)值模擬仿真技術(shù)，根據(jù)建立的立式合模機(jī)構(gòu)簡易模型，利用Hypermesh進(jìn)行有限元前處理，采用MSC.patran／marc對合模機(jī)構(gòu)進(jìn)行接觸非線性力學(xué)分析，應(yīng)用強(qiáng)度理論對合模機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵零件進(jìn)行了校核。 4、根據(jù)有限元分析結(jié)果，計算應(yīng)力幅值，通過應(yīng)力-壽命法計算合模機(jī)構(gòu)關(guān)鍵部件的疲勞壽命，解釋了實際工程中合模機(jī)構(gòu)零件失效的原因。 5、實驗驗證。設(shè)計實驗方案，完成了橡注機(jī)在不同工況下，其合模機(jī)構(gòu)關(guān)鍵部位的應(yīng)變和位移的數(shù)據(jù)采集。根據(jù)測得的實驗數(shù)據(jù)與數(shù)值計算結(jié)果進(jìn)行比較分析，驗證了橡注機(jī)合模機(jī)構(gòu)力學(xué)分析的正確性及本文關(guān)于立式合模機(jī)構(gòu)分析的快速建模方法的有效性。 6、基于正交實驗的優(yōu)化分析。對合模機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部件按照正交試驗方法安排試驗，用數(shù)值仿真技術(shù)獲得所有優(yōu)化分析所需的的試驗數(shù)據(jù)。從試驗數(shù)據(jù)的級差分析結(jié)果，研究試驗范圍內(nèi)參數(shù)對合模機(jī)構(gòu)關(guān)鍵部件的應(yīng)力幅值影響關(guān)系，從而得到一組最優(yōu)的設(shè)計方法，合理優(yōu)化了合模機(jī)構(gòu)，提高了合模機(jī)構(gòu)的使用壽命。 本文探索出了立式合模機(jī)構(gòu)力學(xué)分析的快速建模方法，為立式合模機(jī)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析提供了高效的分析途徑，解決了工程實際關(guān)于合模機(jī)構(gòu)失效急需解決的問題。而合模機(jī)構(gòu)關(guān)鍵部件的優(yōu)化為橡注機(jī)合模機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供了依據(jù)，提高了橡注機(jī)的使用壽命。
【學(xué)位單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2007
【中圖分類】：TH112
【部分圖文】：

注料系統(tǒng)的自重相對合模力而言小得多(蕊l/200)，因此盡管有微小偏心也可以忽略不計。在這種情況下，假設(shè)機(jī)構(gòu)為岡!{性體，通過有限元分析軟件試算得到的圖3一13，模型關(guān)于X、Y軸對稱。因此可以采用四分之一模型可以作為計算模型(如圖3一14、3一15所示)。取橡注機(jī)合模機(jī)構(gòu)導(dǎo)柱長度時，從螺母上端面到動模板厚度中，自位置，即:Z=h+a+b+1/Zc式中:l:為導(dǎo)柱的計算長度;h:為螺母高度;a:為定模板模座厚度;b:為模具厚度;c動模板厚度。h=IOOmm，a=17Omm，b=375mm，e=15Oxl飛m則 :l=100mm+l70mm十 375mn:+75mm=620mm矍矍矍耀耀 曝曝羹燃燃募黝磷彝數(shù)數(shù)纂纂纂黔瀚腆腆馨馨 馨圖3一13試算�！�(，J圖3一 14150噸l/4簡易模’(口圖3一 1520011屯1/4簡易模型利用結(jié)構(gòu)的對稱性，獲取簡易模型作為計算模型，一可以顯著降低求解域的計算量。但必須正確地利用結(jié)構(gòu)對稱性

先定義幾何形狀凸的接觸體，后定義幾何形狀凹的接觸體;先定義體積較小的接觸體，后定義體積較大的接觸體。如圖3一17所示，錯誤的接觸體定義順序會導(dǎo)致穿透的發(fā)生: )))， ， .....物物作 111 .....心心 ... ..... 111}}}聲聲協(xié)戴 戴登登{舞臀 臀爵爵馨餐……{錯誤的接觸}體編號檢卉l:，，:=:才:(:，5.:，6)檢杏2:l3)州叼由j一’肖點3已經(jīng)被川丁tying約束關(guān)系式中，因而此檢卉將跳過4‘22!

采用較疏的網(wǎng)格。在油缸推力作用下，模具作用在定模板底面，使得定模板向下彎曲，導(dǎo)致導(dǎo)柱與導(dǎo)柱孔接觸面逐漸增大，故對導(dǎo)柱外表面、導(dǎo)柱孔內(nèi)表面和導(dǎo)柱頸部圓角部位進(jìn)行網(wǎng)格加密。本文所研究的模型網(wǎng)格如圖4一3，4一8。圖4一3導(dǎo)柱螺母有限元模型圖4一4新導(dǎo)柱螺母有限元模型卜卜于且洲 洲{翻象 象牛牛井 井井份，十十 十 十444林 林輩壇才拜峭 峭峭峭峭峭峭峭峭峭峭峭‘ ‘ ‘‘卜‘咔卜亨丁玉 JJJ氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏氏 氏氏千廿幼豐 豐月月立芥 芥洲l卜卜， ， ， ，票 票票，，4幸林件 件悶月目目淤‘十生仁滓曰 曰曰曰 曰 曰 科科 科味一種科 科 到到到到到到到到到到到到到到到到到到到到到 IIIfffl一下
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本文編號：2884141