基于ANSYS的T680型注塑机模壁的有限元分析研究

张小红

（淮安信息职业技术学院，江苏淮安，223003）

基于ANSYS的T680型注塑机模壁的有限元分析研究

张小红

（淮安信息职业技术学院，江苏淮安，223003）

有限元分析法是现代迅速发展起来的一种对于结构力学进行分析的计算方法，本文以注塑机模板作为研究对象，运用有限元分析软件ANSYS Workbench对T680型注塑机静模板、动模板进行有限元结构静态分析、模态分析，获得静模板、动模板的应力、变形的分布情况，确定出最易破坏的危险区域，为改善注塑机性能，质量和寿命，提供科学计算分析的依据。

注塑机；模板；有限元

0 引言

注塑机，全称为塑料注射成型机，是一种利用塑料成型模具将热塑性塑料、热固性料制成各种形状的塑料制品的成型设备。注塑机的重要刚性零件是模板，具有固定模具和运动导向的定位基准作用，其结构和刚度将影响机器的质量。本文运用有限元分析技术对T680型注塑机进行结构分析，并给出改进优化方案。

1 T680注塑机机壁静态分析

注塑机模板包含调模模板、动模板、前模板，各模板之间通过拉杆连接。首先按工厂的设计图纸，利用三维建模软件solid works建立有限元模型，其次对其进行强度和刚度分析。

表1 QT500-7材料属性

1.1 静模板静态分析

静模板是起到固定模具及定位导向的作用，主要承受弯曲变形。通常将模板的形状设计成带有肋板的截面。静模板的实际受力模式为：四个拉杆处的位移均为零，其主要受力部分在模板与模具的接触处。导入静模板实体模型，对其进行网格划分，再对其施加边界条件和载荷，效果如图1、图2所示。

QT500-7为塑性材料，采用第四强度理论计算其失效形式，用图形的方式解释分析计算结果，如图3、图4所示。

根据变形云图，可以得出：较大变形为模板背部中心孔附近，最大变形值为0.486mm，由中心向外变形值递减，离载荷区越远变形越小。由等效应力云图可以看出，应力最大区城分布在中心孔边缘及拉杆孔约束处，局部最大应力为120MPa，小于材料本身的屈服强度320MPa。

图1 静模板实体模型

图2 静模板网络划分结果

图3 静模板变形云图

图4 静模板应力云图

1.2 动模板静态分析

动模板是支撑模具的移动部分，其实际受力模式为：支座处位移为零，膜具与动模版接触处是其主要受力部位，采用同样的方法对动模板进行静态分析，如图5，图6所示。

图5 动模板实体模型

图6 动模板有限元网格划分模型

模板接触面位固定约束，拉杆孔为X和Y方向位移约束，对磨具接触面积上为固定约束。当合模机构锁模时，曲肘连接孔承受曲肘对其施加的载荷，固载荷分布于孔内表面，并且呈现为余弦分布在动模板当前载荷下求解运算过程结束后，观察运算结果，得到动模板的变形云图，如图7、图8。

图7 动模板变形云图

图8 动模板应力云图

从变形云图可得出，变形最大是在模板曲肘连接孔上部，最大变形量为0.488mm。由等效应力云图可以看出，应力最大区城分布在中心孔边缘及拉杆孔约束处，局部最大的应力为212.24MPa，小于材料的屈服强度320MPa

2 T680注塑机模板模态分析

通过建模、网格划分、添加约束，得到静模板、动模板的前六阶振型的共振频率，进行模态叠加响应分析和瞬态动力学分析结果如表2所示。

表2 前六阶振型的共振频率

针对每一阶固有频率，同时又求解了其对应的模态振型，各模板各节点的位移。通过ANSYS通用后处理器方便地对其观察和分析，并将静模板、动模板各阶模态振型通过动画显示出来。如下图9、图10所示。

图9 静模板振型

图10 动模板振型

3 结论

T680注塑机静模板中高应力区主要分布在中心孔边缘、沿筋板及拉杆孔约束处，并且变形较大是在模板承载区，容易引起制品溢边。因此，应合理布置加强筋，以提高模板的刚度，优化结构。

T680动模板上下两边变形关于中心孔不对称，应对动模板作相应的改进。

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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