关键词:
注塑机
合模机构
热-结构耦合
拓扑优化
变频调速
摘要:
在所有的塑料成型设备中,注塑机加工生产的塑料制品占总产量的80%,注塑机的生产总值占塑料制造行业的40%以上,所以说注塑机是生产塑料制品的核心设备。曲肘式合模机构由于其能耗低,效率高等优点被广泛应用于注塑机中,合模机构是双曲肘注塑机的核心机构,占整个注塑机质量的50%左右,影响着注塑产品的质量和工作效率。动模板和定模板是合模机构主要受力结构并且占合模机构质量的是50%,动模板和定模板影响着合模机构的稳定性。并且双曲肘注塑机使用三相异步电机和定量泵为液压系统供油,在需要流量小的工作阶段浪费大量的能源。因此有必要对双曲肘注塑机的合模系统和液压系统进行系统的分析和优化设计,以达到精密、节能、高效的目的,本论文主要的研究内容如下:首先对双曲肘注塑机的合模机构进行系统的热分析、热应力分析和热-结构耦合分析。首先建立合模机构中的动模板—模具—定模板三维模型,接着将模型导入到ANSYS中进行稳态热分析,把模板稳态热分析的结果作为载荷添加到应力场中,然后对动模板和定模板添加约束进行热应力分析。最后改变边界条件和载荷,采用和热应力相同的分析步骤,对动模板和定模板进行热-结构耦合分析。其次对双曲肘注塑机合模机构的动模板和定模板进行了拓扑优化设计。由于拓扑优化是建立在静力学的基础上,所以首先对动模板和定模板进行了静力学分析。依次建立动模板和定模板的三维模型,导入到ANSYS中,添加载荷和约束进行静力学分析。然后对动模板和定模板使用拓扑优化方法进行了轻量化设计,根据密度云图重新建立动模板和定模板的三维模型。最后将优化后的动模板和定模板进行静力学分析和热-结构耦合分析,根据应力云图和变形云图检验优化结果的准确性。最后对双曲肘注塑机的液压系统进行节能改造。首先分析了1600 k N双曲肘注塑机液压系统的工作原理,根据工作原理图在AMESim软件建造了注塑机液压系统仿真模型,然后对模型中的各个元件设置参数,设置双曲肘注塑机液压系统的仿真参数,进行注塑机液压系统能耗分析。最后对注塑机加装变频器进行节能改造,将优化前后的注塑机液压系统能耗进行对比。