注塑机调模板的应力分析

发表时间：2011-04-02T09:02:23.457Z 来源：《价值工程》2011年第3月下旬供稿 作者： 胡章咏；杨丽英[导读] 塑料注射成型机（简称注塑机）是将热塑性塑料或热固性塑料制成各种塑料制件的主要成型设备。胡章咏；杨丽英（鄂东职业技术学院，黄冈 438000）

摘要：本文主要利用 ANSYS 软件对 SZ-6300 型注塑机调模板进行了强度分析以及结构优化。首先根据原厂家提供的图纸以及技术参数建立三维实体模型，并且对它进行力学分析。关键词：调模板；ANSYS；有限元

中图分类号：TQ32 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）09-0057-02 0 引言

塑料注射成型机（简称注塑机）是将热塑性塑料或热固性塑料制成各种塑料制件的主要成型设备。随着现代工业和尖端科学技术的发展，塑料制件越来越广泛地运用到国防工业、机械、电气、航空、交通运输、建筑、农业、文教、卫生及人民生活等各个领域。但是作为注塑机的关键部位-合模装置中的模板设计，长期以来都是凭经验按传统的手工计算方法为主，其计算模型粗糙，计算结构误差大，设计保守，产品笨重，结构不合理，导致了部分模板在工作中产生了不同程度的裂纹，严重影响了产品的质量，造成了一定的经济损失[1]。本文就SZ-6300型注塑机的调模板应用有限元的方法分析如下： 1 基本假设[2-3]

由于模板结构和受力状态十分复杂，考虑所有因素的影响是十分困难的.因而，为了突出主要矛盾，忽略次要因素的影响，对模板及其受力情况作如下简化假设：

①模板安装在床身上，底部固定处看作垂直方向的位移约束。

②拉杆对模板的受力影响是比较大的，它们之间由螺母固定，可看作沿拉杆孔周围环面给予位移约束（在实际处理中看作三个方向都有约束）。

③模板的温度应力与合模力引起的应力相比显得很小，可以忽略不计。

④为了简化计算模型，以减少计算时间和容量，忽略安装螺孔等小孔的影响以简化结构形状。 ⑤模板的载荷为均布载荷。

2 SZ-6300注塑机的实体建模以及应力应变分析

通过对注塑机模板的工况分析，以及根据上面的假设，利用 Pro/Engineer软件建立注塑机调模板的三维实体模型。

然后根据Pro/e建立的模型直接转换为IGS格式的文件后，导入ANSYS后，通过定义材料参数，定义网格属性，划分网格，加入载荷、约束条件，进入求解器求解就可以得到注塑机调模板的各种应力、应变分布情况。为了分析调模板的受力情况，从后处理器查看应力情况如图2为了进一步分析承载区的应力、应变趋势，分别具体的分析了路径1和路径2的应力应变。

可以看出:调模板最大应力值超过100MPa，是应力集中的地方，而且在建模的时忽略了此处的圆角，所以在这里计算的应力将比实际中的应力大很多，虽然如此，但是这也提示我们在生产过程中要严格控制应力集中区域的圆角的大小和光滑程度，以减小这些处的集中应力。除应力集中的区域外，其它区域的应力均不超过70MPa。在承载区，应力的最大值约为 62MPa，分布规律与应变一致，这主要是由于对象是在弹性范围内研究。左边的坐标应力曲线可以看出：在承载区，应力分布变化平缓，完全能够承受该区的载荷。

以承载区最上顶端边上的点与该边的一个顶点的距离为X 轴，沿路径1方向，以该点处的变形为Y轴建立的坐标应力、应变曲线，从应力坐标曲线图上可以看出：承载区的最上顶端的边上应力分布类似于受均布载荷见简支梁的应力分布，这印证了丁永红、徐敬一[4]提出的模板可简化为两端固定的普通梁的基本假设，也印证了该模型的正确性。在研究了应力分布的基础上，为了研究承载区的应变分布，从后处理器中查看调模板的应变云图。

可以看出，调模板最大应变值为-0.399×10-3，该变形处于受X向约束边的承载区，在该区变形以该点为中心向外递减，越向远离载荷区的部位位移越小。为了研究承载区厚度方向的应力应变分布情况，截取沿厚度方向的应力应变云图。

在承载区的应力、应变情况纵向分布，从应力云图上看，该区厚度方向的应力分布比较均匀，也就是说在同一厚度方向上其应力方向相同，大小相差不多。而且在应变方面也有同样的规律。所以在设计该模板的厚度问题时，只要能满足功能上的要求和弯曲强度就足够。 从上面的分析可知：调模板大部分地区应力已经满足要求，但是上下承载区变形较大。 所以在结构改进中应该改进承载区域的结构，避免载荷过于集中，合理设计背部槽孔。 参考文献：

[1]北京化工大学，等.塑料机械设计[M].北京：中国轻工业出版社，1983.

[2]应济，陈子辰.塑料机前模板的有限元集成分析[J].现代塑料加工应用，1995（3）. [3]丁玉梅.注射机合模机构的刚度分析[D].北京：北京化工学院，1996.

[4]丁永红，徐敬一.注塑机模板的实用计算模型[J].塑料科技，1994（2）：42-43.