注塑机合模机构的多目标优化与有限元分析

摘要

本文针对五点斜排双曲肘合模机构进行了动态特性研究及结构参数优化和结构优化研究，论文的主要内容如下:
　　(1)五点斜排双曲肘合模机构的多目标优化研究。分析了五点斜排注塑机双曲肘合模机构的运动特性和力学特性，建立了合模机构的多目标优化数学模型。在综合考虑合模机构总长、行程比和力的放大比之间的关系的基础上，运用MATLAB优化工具箱中不同的优化函数对比研究了以不同目标组合为对象的优化结果。运用ADAMS建立了合模机构的参数化模型，并在ADAMS中对各种不同的优化方案进行对比仿真分析，通过对比分析确定最佳优化方案，为合模机构的优化设计提供了积极的理论依据。
　　(2)注塑机合模机构的虚拟样机建模及优化后方案的验证。采用SolidWorks与ADAMS软件协同的方法建立优化后合模机构的虚拟样机模型，对合模机构进行运动和力学仿真分析，根据仿真结果对比理论分析结果进一步验证优化后的合模机构性能的优越性，对优化后合模机构的验证具有指导意义。
　　(3)注塑机模板有限元分析与拓扑优化的研究。分别创建注塑机定模板、动模板及尾板的有限元模型，对各模板进行线性静力学分析，获得各模板的形变和等效应力分布情况。为减小模板变形及应力集中情况，同时达到模板轻量化设计，采用拓扑优化方法对模板进行结构设计与改进;对优化前后的模板进行对比分析，得到三种性能更优模板。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景与意义

1．2 注塑机工作原理及合模机构的分类

1．2．1 注塑机的工作原理

1．2．2 合模机构的分类

1．3 国内外发展现状

1．4 注塑机合模机构的研究现状分析

1．5 本文的研究内容

第2章 注塑机双曲肘合模机构的理论分析

2．1 合模机构的工作原理

2．2 合模机构的运动特性分析

2．2．1 合模机构的总长L

2．2．2 合模油缸活塞行程S0

2．2．3 动模板行程Sm

2．2．4 合模机构的行程比R

2．2．5 动模板的速度Vm和速度比Kv

2．3 合模机构的力学特性分析

2．3．1 力的放大比M

2．3．2 合模机构的锁模力Pm和变形力Po

2．3．3 锁模临界角和锁模条件

2．3．4 合模油缸推力Po特性

2．4 本章小结

第3章 注塑机双曲肘合模机构的多目标优化

3．1 机械结构的优化理论

3．1．1 机械结构的优化流程

3．1．2 优化设计方法理论

3．2 优化数学模型的建立

3．2．1 设计变量的选择

3．2．2 目标函数的确定

3．2．3 合模机构约束条件

3．3 优化设计结果

3．4 本章小结

第4章 优化结果分析及合模机构的虚拟样机建模

4．1 ADAMS动力学分析软件介绍

4．2 优化结果对比分析

4．2．1 合模机构参数化模型的建立

4．2．2 位移、速度和加速度分析

4．3 优化后合模机构的虚拟样机建模

4．3．1 SolidWorks中合模机构的三维建模

4．3．2 基于ADAMS的合模机构虚拟样机的建立

4．4 合模机构的动力学仿真与验证

4．5 本章小结

第5章 注塑机模板的有限元分析与拓扑优化

5．1 优化前基本假设

5．2 注塑机模板的有限元分析

5．2．1 定模板的有限元分析

5．2．2 动模板的有限元分析

5．2．3 尾板的有限元分析

5．3 模板的拓扑优化

5．3．1 拓扑优化理论概述

5．3．2 拓扑优化前处理

5．3．3 拓扑优化结果分析

5．4 优化后模板的建模与有限元分析

5．4．1 定模板的优化分析及对比

5．4．2 动模板的优化分析及对比

5．4．3 尾板的优化分析及对比

5．5 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目