朱成实[1]2003年在《注射机五孔斜排双曲肘合模机构的优化设计》文中指出本文利用机构学的方法对注射机五孔斜排双曲肘合模机构进行了运动和力学特性分析，系统地建立了运动及力学模型，包括模板行程、油缸行程、行程比、速度变化系数、力的放大倍数、最大启模角、合模力、临界角、系统刚度、合模油缸推力等。并在此基础上对合模力为1000kN的合模机构进行了全面系统的优化设计。 在对肘杆增力机构进行优化设计时，将多目标函数中力的放大倍数作为目标函数，而将其余的目标函数变换为约束条件。采用可自行进行优化的软件MathCAD对肘杆增力机构进行了优化设计，无需自己编制计算程序，只要将原始参数、目标函数及约束条件输入，即可按要求输出结果，省时省力。将优化前后的结果相比较，行程比增加4％，力的放大倍数增加14.5％。 采用ANSYS软件对前、后固定模板及动模板的挠度进行了有限元计算，进而求解了合模机构的系统刚度及临界角。计算中假设：模具为刚体；前、后固定模板在拉杆孔处位移为零；动模板支座处位移为零。计算结果满足技术要求。此外，对合模机构中各构件刚度的合理分配进行了初步探讨。 以往是凭经验通过做图试算的方法来求解合模油缸推力，既不准确又费时费力，若采用解析法也将极其困难。求解合模油缸推力属于一维极值问题，本文采用优化设计中收敛速度较快的黄金分割法来计算合模油缸推力。 无论是中小型注射机还是大型注射机，都要求具有较大的行程比和力的放大倍数，这不仅可以获得最大的模板平均速度，而且可以省力，降低能耗。从优化结果看，优化后的行程比和力的放大倍数都有明显提高，从而提高了合模机构的运动及力学性能，这将使注射机以最低的能耗获得最高的效率。 优化设计方法彻底改变了以往注射机设计中凭经验、考类比以及近似计算等不准确的设计方法，还可将设计人员从繁琐的计算及辅助工作中解放出来，并为注射机的CAD奠定基础。
朱成实, 吴琼, 李铁军, 倪洪启, 李新[2]2004年在《注射机五孔斜排双曲肘合模机构的运动及力学模型的建立》文中研究说明利用机构学的方法对注射机五孔斜排双曲肘合模机构进行运动和力学特性分析,系统地建立运动及力学模型,它包括动模板行程、合模油缸行程、动模板移动速度、力的放大倍数、最大启模角、合模力、临界角、系统刚度、合模油缸推力等,为五孔斜排双曲肘合模机构的合理设计乃至优化设计提供了理论依据.
马宇山[3]2011年在《负后角型注塑机合模装置的分析与优化》文中研究表明合模装置是塑料注射成型机械(注塑机)的重要组成部份,同时也是注塑机生产与工作中主要的能源与材料的消耗对象。因此,合模装置的设计水平很大程度上决定了该产品在市场中的竞争能力。随着市场发展方向的转型,绿色节能的注塑机成为了主流,多年来,国内行业在这方面的研究工作虽然取得了一些成果,但与国际水平相比,在设计水平与方法上仍显得相对不足。同时为了落实国家中长期科学和技术发展规划纲要中关于“坚持节能优先,降低能耗”的发展思路,以及对引进技术的消化、吸收与再创新的相关政策。本文集中从注塑机合模装置的肘杆机构与模板两个方面分别研究并讨论了其节能优化与减少耗材降低成本的方法及相关技术的应用。第一部分主要针对“负后角型”的肘杆机构进行几何与运动分析,应用MATLAB软件对其进行了尺寸参数优化计算编程及图形用户界面设计,为行业设计人员提供了一套方便可行的肘杆机构设计程序。同时利用Pro/ENGINEER软件建立注塑机合模机构装配模型,并对其进行了叁维运动分析,对比两种结构的肘杆机构在运动与力学性能上的优异。为行业设计人员在肘杆式合模机构的选型上提供了性能分析的依据。第二部分主要是对注塑机的主要原材料消耗对象：前模板、动模板与后模板进行结构优化以通过减少钢材消耗,从而降低生产成本。其中工作包括了对各模板进行结构静应力分析、拓扑优化以及疲劳与可靠性分析,并讨论了以上各种分析理论及方法。通过上述分析与优化工作,基本达到了使模板耗材减少10%左右的目标,并同时保证了模板在工作中的强度、刚度及疲劳性能,为行业设计人员在注塑机模板的结构设计中提供了可靠的方法及依据。
王国宝[4]2011年在《注塑机双曲肘合模机构的优化设计研究》文中进行了进一步梳理合模机构是注塑机非常重要的部件之一,它的功能是保证成型模具可靠的锁紧并实现模具启闭运动及顶出制品。合模机构的系统刚性、合模速度和合模力不仅影响产品的质量,还决定了机器循环次数以及总能耗,另外,合模机构的结构还影响到整机的成本。对于肘杆式合模机构,较大的力放大比和行程比能够降低合模能耗和提高生产效率,但由于其设计变量繁多,若采用传统的测绘、图解、类比、经验设计法等进行结构设计,不但计算量大,设计周期长,而且无法获得机构参数的最佳组合以致难以满足力放大比和行程比的性能要求,这在一定程度上降低了合模机构的性能和实用价值。虚拟样机技术作为一种新兴的设计方法,被广泛应用于机械产品系统设计与性能研究,不仅可以有效的缩短研发周期,从而降低研发成本,而且简化了机械产品的设计研发过程,提高了产品系统性能,获得最优化的设计产品。本课题以汾西重工生产的SZ400小型注塑机的双曲肘合模机构为研究对象,系统全面地分析了双曲肘合模机构的运动特性和力学特性,推导出了肘杆机构的几何尺寸及位置与力的放大比及模板行程之间的关系,并结合工程实际的设计要求,选取了行程比和力的放大比为目标函数,确定了适宜的设计变量和约束条件,完成数学模型的建立。本文采用虚拟样机技术建立客观真实的五孔斜排列双曲肘合模机构的参数化模型,通过对模型的动力学仿真分析获得了它的运动学和动力学特性曲线,并对反映合模装置肘杆机构的几何尺寸与位置的点进行敏感度分析和优化设计,即在保证尺寸约束与性能约束的前提下得出了结构参数最优的设计方案。从合模机构的性能和其经济性角度出发,采用功效系数法综合评估优化结果,得出以下结论：当力的放大比为优化目标时,增加了6.1%,较大的力的放大比降低了合模能耗、提高了产品质量并降低了系统冲击；当行程比为优化目标时,增加了5.9%,较大的行程比提高了合模速度、生产效率和结构的紧凑性。优化结果表明得出的优化方案不仅能满足原方案中的运动性能和力学性能,也能满足用户对结构紧凑等其他方面的设计需要。本课题的研究为双肘杆式合模机构的优化设计提供了理论模型和设计方法。
赵俊[5]2012年在《五支点双曲肘合模机构优化设计系统的研究》文中进行了进一步梳理合模机构是注塑成型设备的重要组成部分，五支点双曲肘式合模机构由于其良好的结构特性及运动特性被广泛地应用于各种注塑机中。然而，合模机构数学模型较为复杂，设计计算任务繁重，其中肘杆机构的参数优化及系统刚度分配等问题常常占据较长的设计时间。随着计算机辅助设计(CAD)技术的发展，更多新的优化算法及3D技术被用于合模机构优化设计中。本研究开发出一款应用于双曲肘合模机构的计算机辅助设计系统(CU-CAD)，其功能是将参数优化计算过程与叁维建模过程联接起来，高效、快速地完成优化设计及叁维建模。优化设计系统中存储着不同系列的肘杆机构优化参数及各种相关标准件的标准参数，可根据用户提供的设计条件，判断应选取的参数。利用Pro/Engineer的二次开发技术，将设计参数传递给合模机构的参数化模型，实现自动化建模。本课题中，运用CU-CAD系统设计了8台不同系列的合模机构，并对其作运动仿真，检验了干涉及运动特性；用系统所设计设计的合模机构与现有注塑机做对比，验证了优化设计系统关于力的放大比的优化性能；对模板结构做了有限元分析，并通过模拟及实验的方式验证了系统设计结果的合理性。
徐银[6]2013年在《注塑机合模机构的多目标性能优化研究》文中研究表明合模机构是注塑机的重要组成部分,其工作性能的好坏将直接影响到注塑成型产品的质量,因此如何有效地提高合模机构的性能成为注塑机研究工作者亟待解决的一大课题。然而长期以来,我国注塑机生产企业在设计合模机构时一般是采用经验类比设计方法,难以满足设计要求,但是先进的优化设计理论和计算机技术为高性能合模机构的研发设计开辟了良好的前景。本文对双曲肘五支铰合模机构使用过程中的性能展开研究,主要应用基于MATLAB编程的NSGAⅡ算法对以合模机构力的放大比和动模板的速度平稳性为优化目标,进行了多目标优化设计,并且在考虑铰接孔处摩擦的情况下,运用容差模型法对力的放大比进行了稳健优化设计研究。主要包括以下几个方面的内容：(1)对国内外关于注塑机合模机构优化方面的研究进行了详细分析,提出了本文的研究方向。(2)对合模机构的工作原理以及运动状况进行研究,描绘出合模机构的运动简图,应用几何学、运动学等理论对运动简图进行分析,得出机构的尺寸参数、位置参数与它的运动特性以及锁模特性之间的数学关系表达式,为后续数学模型的建立奠定基础。(3)建立合模机构的叁维实体模型,应用ADAMS进行运动仿真分析,并在ADAMS中建立了合模机构简化的参数化模型,借用建立的参数化模型对合模机构数学方程的可靠性进行了分析。(4)以合模机构力的放大比以及速度平稳性这两个目标作为优化的目标函数,通过灵敏度分析,选择将影响目标函数较大的参数作为设计变量,考虑开合模过程中的多种约束条件,建立了优化的数学模型,接着在MATLAB中编程,借助NSGAⅡ算法进行优化,得出优化目标的Pareto front,从Pareto解集中选取了一组合适的解作为最优解,并且将优化前后的结果进行了对比,而且还在MATLAB和ADAMS中对优化的模型进行了对比验证。结果表明,力的放大比有所提高,而且动模板的运动平稳性得到很好的改善,为合模机构的合理设计提供了理论指导。(5)在考虑摩擦因素不稳定的情况下,通过容差模型法将合模机构力的放大比的稳健优化问题转化为一个多目标优化问题,即既要满足力的放大比最大化,又要满足力的放大比波动量最小化,然后应用NSGAⅡ算法进行了优化,并将优化的结果与逐步宽容约束法进行了对比。结果表明,NSGAⅡ算法可以方便、有效地地解决含约束条件的多目标优化问题,为稳健优化设计提供了重要的参考方法。
齐佩[7]2016年在《注塑机合模机构的多目标优化与有限元分析》文中研究表明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,得到叁种性能更优模板。
丁东升[8]2005年在《计算机辅助注塑机设计关键技术研究》文中指出随着计算机技术的飞速发展,特别是计算机3D设计技术的应用,机械设计领域的设计工作中也出现了新的特点,这同样体现在注塑机的设计之中。如在计算机辅助设计(CAD)领域中采用的能大大提高系列机型设计效率的自顶向下TOP-DOWN设计、对实际装配工作意义很大的虚拟装配等等,以及在计算机辅助分析领域(CAE)中对已设计机械的运动仿真分析、对重要零部件的有限元受力分析等。它们都能帮助设计者极大地节省设计时间,提高设计质量,减小设计和装配错误,并通过优化产品结构设计来提升机器性能以及提高材料利用率降低生产成本。本文主要讲述了在注塑机新产品设计开发中,3D软件在设计工作中的实际应用及实施以及在软件应用过程中遇到和解决的实际问题(包括合模部分的叁维设计、重要零件的有限元分析、拓扑优化、合模机构运动分析)。为了进行肘杆机构的结构尺寸优化并对肘杆机构相应的运动性能及受力情况进行分析研究,本文推导了斜排式双曲肘合模机构行程比和力的放大比与后肘杆与最终合模位置时肘杆轴线的夹角α的关系公式,应用MATLAB给出了相关图形及其绘制程序,并最终用推导得出的行程比和力的放大比公式应用MATLAB优化模块探讨了斜排式肘杆机构的构件尺寸优化问题。为了计算出肘杆机构合模油缸的缸径并阐明肘杆机构的锁模原理,本文中还推导了斜排式双曲肘杆合模机构在模具合紧过程中变形力随α角变化的公式,应用MATLAB绘制了合模过程中变形力的曲线图,并应用该公式结合机构力的放大倍数计算公式给出了合模油缸缸径的计算公式,同时应用该公式计算了合模油缸的缸径。针对注射成型过程中出现的开模溢料现象,本文探讨了在注射充模过程中,合模机构刚度及模具刚度对整个合模系统抗胀模溢料性能的影响。希望通过本文中对计算机辅助注塑机设计关键技术的相关论述能够对我国在注塑机行业以及机械领域中的设计工作有所借鉴价值。
欧笛声, 周雄新, 朱萍[9]2005年在《双曲肘五孔斜排合模机构的设计改进》文中认为针对某系列注塑机合模机构存在移模运动不顺畅、移模行程不够理想的问题,建立其数学分析模型,并对机构的特性进行分析,找出其存在问题的原因。依据双曲肘五孔斜排合模机构的特点建立优化模型,对比分析优化前后的机构特性。用UG软件建立该机构的叁维数字模型,并进行运动仿真以验证优化结果的可靠性,取得较好的结果。
杨素双[10]2014年在《卧式冷室压铸机双肘杆合模机构性能分析与优化设计》文中指出压铸成型是金属加工的重要方法之一。而压铸机合模机构的优劣对生产效率以及产品的好坏都有较大的影响。合模机构较小的杆长和与较大的增力比，对于降低能耗、减小压铸机占地面积都有积极的作用。优化设计方法在一定程度上避免了以往对压铸机采用经验、类比以及近似计算等设计方法进行设计时的不准确性。本文采用机构学的方法对目前应用较为广泛的压铸机双曲肘合模机构进行了运动学与力学特性分析，从而系统的建立运动学和力学模型，包括油缸行程、动模板行程、行程比、动模板速度、油缸速度、速度变化系数、合模力、增力比、油缸的推力等，并在此基础上对压铸机合模机构进行优化。在对双曲肘合模机构进行优化设计时，首先将增力比、杆长和作为目标函数，将行程比等目标函数变换为约束条件。然后根据已建立的数学模型，通过分析合模机构中各参数对增力比的影响情况，获得相应的变化关系，从而确定优化设计所需的设计变量。采用线性加权法将多目标优化转换为单目标优化，结合MATLAB优化工具性中的FMINCON函数对双曲肘合模机构进行优化。通过比较优化前后的结果可知，杆长和降低，增力比变大。结合优化后的参数，运用PRO/E和ADAMS建立双曲肘合模机构的虚拟样机，进行仿真，获得其运动曲线。观察其运动情况，可知优化后的合模机构依然具有较好的速度、加速度性能。
参考文献：
[1]. 注射机五孔斜排双曲肘合模机构的优化设计[D]. 朱成实. 沈阳工业大学. 2003
[2]. 注射机五孔斜排双曲肘合模机构的运动及力学模型的建立[J]. 朱成实, 吴琼, 李铁军, 倪洪启, 李新. 沈阳化工学院学报. 2004
[3]. 负后角型注塑机合模装置的分析与优化[D]. 马宇山. 浙江大学. 2011
[4]. 注塑机双曲肘合模机构的优化设计研究[D]. 王国宝. 太原理工大学. 2011
[5]. 五支点双曲肘合模机构优化设计系统的研究[D]. 赵俊. 北京化工大学. 2012
[6]. 注塑机合模机构的多目标性能优化研究[D]. 徐银. 广东工业大学. 2013
[7]. 注塑机合模机构的多目标优化与有限元分析[D]. 齐佩. 武汉科技大学. 2016
[8]. 计算机辅助注塑机设计关键技术研究[D]. 丁东升. 东南大学. 2005
[9]. 双曲肘五孔斜排合模机构的设计改进[J]. 欧笛声, 周雄新, 朱萍. 广西工学院学报. 2005
[10]. 卧式冷室压铸机双肘杆合模机构性能分析与优化设计[D]. 杨素双. 河北工业大学. 2014