基于ANSYS的T680型注塑機(jī)模壁的有限元分析研究

張小紅

（淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇淮安，223003）

基于ANSYS的T680型注塑機(jī)模壁的有限元分析研究

張小紅

（淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇淮安，223003）

有限元分析法是現(xiàn)代迅速發(fā)展起來的一種對于結(jié)構(gòu)力學(xué)進(jìn)行分析的計算方法，本文以注塑機(jī)模板作為研究對象，運用有限元分析軟件ANSYS Workbench對T680型注塑機(jī)靜模板、動模板進(jìn)行有限元結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析、模態(tài)分析，獲得靜模板、動模板的應(yīng)力、變形的分布情況，確定出最易破壞的危險區(qū)域，為改善注塑機(jī)性能，質(zhì)量和壽命，提供科學(xué)計算分析的依據(jù)。

注塑機(jī)；模板；有限元

0 引言

注塑機(jī)，全稱為塑料注射成型機(jī)，是一種利用塑料成型模具將熱塑性塑料、熱固性料制成各種形狀的塑料制品的成型設(shè)備。注塑機(jī)的重要剛性零件是模板，具有固定模具和運動導(dǎo)向的定位基準(zhǔn)作用，其結(jié)構(gòu)和剛度將影響機(jī)器的質(zhì)量。本文運用有限元分析技術(shù)對T680型注塑機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，并給出改進(jìn)優(yōu)化方案。

1 T680注塑機(jī)機(jī)壁靜態(tài)分析

注塑機(jī)模板包含調(diào)模模板、動模板、前模板，各模板之間通過拉桿連接。首先按工廠的設(shè)計圖紙，利用三維建模軟件solid works建立有限元模型，其次對其進(jìn)行強(qiáng)度和剛度分析。

表1 QT500-7材料屬性

1.1 靜模板靜態(tài)分析

靜模板是起到固定模具及定位導(dǎo)向的作用，主要承受彎曲變形。通常將模板的形狀設(shè)計成帶有肋板的截面。靜模板的實際受力模式為：四個拉桿處的位移均為零，其主要受力部分在模板與模具的接觸處。導(dǎo)入靜模板實體模型，對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，再對其施加邊界條件和載荷，效果如圖1、圖2所示。

QT500-7為塑性材料，采用第四強(qiáng)度理論計算其失效形式，用圖形的方式解釋分析計算結(jié)果，如圖3、圖4所示。

根據(jù)變形云圖，可以得出：較大變形為模板背部中心孔附近，最大變形值為0.486mm，由中心向外變形值遞減，離載荷區(qū)越遠(yuǎn)變形越小。由等效應(yīng)力云圖可以看出，應(yīng)力最大區(qū)城分布在中心孔邊緣及拉桿孔約束處，局部最大應(yīng)力為120MPa，小于材料本身的屈服強(qiáng)度320MPa。

圖1 靜模板實體模型

圖2 靜模板網(wǎng)絡(luò)劃分結(jié)果

圖3 靜模板變形云圖

圖4 靜模板應(yīng)力云圖

1.2 動模板靜態(tài)分析

動模板是支撐模具的移動部分，其實際受力模式為：支座處位移為零，膜具與動模版接觸處是其主要受力部位，采用同樣的方法對動模板進(jìn)行靜態(tài)分析，如圖5，圖6所示。

圖5 動模板實體模型

圖6 動模板有限元網(wǎng)格劃分模型

模板接觸面位固定約束，拉桿孔為X和Y方向位移約束，對磨具接觸面積上為固定約束。當(dāng)合模機(jī)構(gòu)鎖模時，曲肘連接孔承受曲肘對其施加的載荷，固載荷分布于孔內(nèi)表面，并且呈現(xiàn)為余弦分布在動模板當(dāng)前載荷下求解運算過程結(jié)束后，觀察運算結(jié)果，得到動模板的變形云圖，如圖7、圖8。

圖7 動模板變形云圖

圖8 動模板應(yīng)力云圖

從變形云圖可得出，變形最大是在模板曲肘連接孔上部，最大變形量為0.488mm。由等效應(yīng)力云圖可以看出，應(yīng)力最大區(qū)城分布在中心孔邊緣及拉桿孔約束處，局部最大的應(yīng)力為212.24MPa，小于材料的屈服強(qiáng)度320MPa

2 T680注塑機(jī)模板模態(tài)分析

通過建模、網(wǎng)格劃分、添加約束，得到靜模板、動模板的前六階振型的共振頻率，進(jìn)行模態(tài)疊加響應(yīng)分析和瞬態(tài)動力學(xué)分析結(jié)果如表2所示。

表2 前六階振型的共振頻率

針對每一階固有頻率，同時又求解了其對應(yīng)的模態(tài)振型，各模板各節(jié)點的位移。通過ANSYS通用后處理器方便地對其觀察和分析，并將靜模板、動模板各階模態(tài)振型通過動畫顯示出來。如下圖9、圖10所示。

圖9 靜模板振型

圖10 動模板振型

3 結(jié)論

T680注塑機(jī)靜模板中高應(yīng)力區(qū)主要分布在中心孔邊緣、沿筋板及拉桿孔約束處，并且變形較大是在模板承載區(qū)，容易引起制品溢邊。因此，應(yīng)合理布置加強(qiáng)筋，以提高模板的剛度，優(yōu)化結(jié)構(gòu)。

T680動模板上下兩邊變形關(guān)于中心孔不對稱，應(yīng)對動模板作相應(yīng)的改進(jìn)。

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based on ANSYS T680 type injection molding machine finite element analysis

Zhang Xiaohong
(Huaian college of information technology ,Huai’an Jiangsu,223003)

The finite element analysis is to structure mechanics analysis quickly developed a kind of modern computing method. This papers to the plastic injection machine template as the research object, by using the finite element analysis software ANSYS Workbench T680 type of injection molding machine, dynamic and static template after template finite element structure static analysis, modal analysis, get the distribution of stress and deformation, and determined the easy to destroy the danger zone. In order to improve the injection molding machine performance, quality and life expectancy, provide scientific calculation and analysis of the basis.

Injection molding machine; templates; finite element