基于ANSYS的T680型注塑機模壁的有限元分析研究

張小紅

（淮安信息職業技術學院，江蘇淮安，223003）

基于ANSYS的T680型注塑機模壁的有限元分析研究

張小紅

（淮安信息職業技術學院，江蘇淮安，223003）

有限元分析法是現代迅速發展起來的一種對于結構力學進行分析的計算方法，本文以注塑機模板作為研究對象，運用有限元分析軟件ANSYS Workbench對T680型注塑機靜模板、動模板進行有限元結構靜態分析、模態分析，獲得靜模板、動模板的應力、變形的分布情況，確定出最易破壞的危險區域，為改善注塑機性能，質量和壽命，提供科學計算分析的依據。

注塑機；模板；有限元

0 引言

注塑機，全稱為塑料注射成型機，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備。注塑機的重要剛性零件是模板，具有固定模具和運動導向的定位基準作用，其結構和剛度將影響機器的質量。本文運用有限元分析技術對T680型注塑機進行結構分析，并給出改進優化方案。

1 T680注塑機機壁靜態分析

注塑機模板包含調模模板、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，其次對其進行強度和剛度分析。

表1 QT500-7材料屬性

1.1 靜模板靜態分析

靜模板是起到固定模具及定位導向的作用，主要承受彎曲變形。通常將模板的形狀設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。導入靜模板實體模型，對其進行網格劃分，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，采用第四強度理論計算其失效形式，用圖形的方式解釋分析計算結果，如圖3、圖4所示。

根據變形云圖，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，離載荷區越遠變形越小。由等效應力云圖可以看出，應力最大區城分布在中心孔邊緣及拉桿孔約束處，局部最大應力為120MPa，小于材料本身的屈服強度320MPa。

圖1 靜模板實體模型

圖2 靜模板網絡劃分結果

圖3 靜模板變形云圖

圖4 靜模板應力云圖

1.2 動模板靜態分析

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行靜態分析，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。當合模機構鎖模時，曲肘連接孔承受曲肘對其施加的載荷，固載荷分布于孔內表面，并且呈現為余弦分布在動模板當前載荷下求解運算過程結束后，觀察運算結果，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。由等效應力云圖可以看出，應力最大區城分布在中心孔邊緣及拉桿孔約束處，局部最大的應力為212.24MPa，小于材料的屈服強度320MPa

2 T680注塑機模板模態分析

通過建模、網格劃分、添加約束，得到靜模板、動模板的前六階振型的共振頻率，進行模態疊加響應分析和瞬態動力學分析結果如表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的模態振型，各模板各節點的位移。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 結論

T680注塑機靜模板中高應力區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，容易引起制品溢邊。因此，應合理布置加強筋，以提高模板的剛度，優化結構。

T680動模板上下兩邊變形關于中心孔不對稱，應對動模板作相應的改進。

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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