CN112287573A - 注塑机机架可靠性分析方法、系统、注塑机及存储介质 - Google Patents

注塑机机架可靠性分析方法、系统、注塑机及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明属于预应力分析技术领域，公开了一种注塑机机架可靠性分析方法、系统、注塑机及存储介质，对注塑机机架模型进行简化，根据实际工况取消对分析影响不大的特征以及零件，降低分析的难度，减少分析的时间成本；对模注塑机机架模型赋予其相应的密度，泊松比以及杨氏模量、屈服极限的材料属性；根据实际工况对注塑机机架各个零件之间添加相应接触，并施加相应的约束条件，对模型的自由度加以限制；根据实际工况对注塑机机架施加边界载荷，并给出想要得到的等效应力以及位置计算步的设置。以较低的时间成本得到注塑机机架的可靠性，以较快的速度对注塑机机架危险位置进行校正，保证产品质量，提高设备性能，以快速满足市场需求。

Description

注塑机机架可靠性分析方法、系统、注塑机及存储介质
技术领域
本发明属于预应力分析技术领域，尤其涉及一种注塑机机架可靠性分析方法、系统、注塑机及存储介质。
背景技术
注塑机机架主要由锁模机架和射台机架组成。锁模与射台机架设计成一体，减小重新装配与水平调整的工作量。机架主要有上底板，下底板，立板，横梁等部件组成。注塑机整体机架主要受到前模板，动模板，尾板，模具，哥林柱、射台等作用力。机架主要采用钢板，型材焊接。根据注塑机运行的特点，本发明在多种工况下对注塑机机架进行分析其可靠性。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的对注塑机机架在不同的工况下的应力应变数值不同，不能有效对机架的应力应变范围进行检测，容易出现应力集中现象，造成设备的质量不稳定。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种注塑机机架可靠性分析方法、系统、注塑机及存储介质。
本发明的目的在于对注塑机机架的进行多种工况可靠性分析，得到机架各种工况下应力应变数据，根据分析结果，对机架应力应变超过许用范围的位置进行结构相应修改，避免应力集中现象的产生，进而改善设备质量，提高产品市场竞争力，本发明是这样实现的，一种基于多种工况的注塑机机架可靠性分析方法。
该基于多种工况的注塑机机架可靠性分析方法包括以下步骤：
步骤一、对注塑机机架模型进行简化，根据实际工况取消对分析影响不大的特征以及零件，降低分析的难度，减少分析的时间成本；
步骤二、对模注塑机机架模型赋予其相应的密度，泊松比以及杨氏模量、屈服极限的材料属性；
步骤三、根据实际工况对注塑机机架各个零件之间添加相应接触，并施加相应的约束条件，对模型的自由度加以限制；
步骤四、根据实际工况对注塑机机架施加边界载荷，并给出想要得到的等效应力以及位置计算步的设置，继而进行分析仿真，根据分析结果得出机架最大应力以及最大位移在许用范围内，证明其结构可靠。
进一步，模型的前处理包括：
在Solidworks中建立的整体的机架结构模型导入到分析软件中得到锁模机身模型；
对机架整体结构进行网格划分为有限元模型。
进一步，注塑机完成锁模工况中，对机架进行静力学分析。
进一步，机架的静力学分析为定板，动板，尾板，拉杆，模具，转盘的静力学分析。
进一步，注塑机的工况运行中，对锁模动作及射台移动动作采用载荷子步的求解方式。
本发明的另一目的在于提供一种基于多种工况的注塑机机架可靠性分析系统，所述基于多种工况的注塑机机架可靠性分析系统包括：
注塑机机架模型处理模块，用于对注塑机机架模型进行简化，根据实际工况取消对分析不造成影响的特征以及零件；还用于对注塑机机架模型赋予相应的密度，泊松比以及杨氏模量、屈服极限的材料属性；
注塑机机架模块约束模块，用于注塑机机架各个零件之间添加相应接触，并施加相应的约束条件，以及对所述模注塑机机架模型的自由度加以限制；
注塑机机架模型仿真模块，用于对注塑机机架施加边界载荷，得到等效应力以及最大位移位置，并进行仿真分析，根据仿真分析结果得出机架最大应力以及在允许范围内最大位移。
本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
对注塑机机架模型进行简化，根据实际工况取消对分析不造成影响的特征以及零件；
对注塑机机架模型赋予相应的密度，泊松比以及杨氏模量、屈服极限的材料属性；
对注塑机机架模型的注塑机机架各个零件之间添加相应接触，并施加相应的约束条件，以及对所述模注塑机机架模型的自由度加以限制；
对注塑机机架施加边界载荷，得到等效应力以及最大位移位置，并进行仿真分析，根据仿真分析结果得出机架最大应力以及在允许范围内最大位移。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
对注塑机机架模型进行简化，根据实际工况取消对分析不造成影响的特征以及零件；
对注塑机机架模型赋予相应的密度，泊松比以及杨氏模量、屈服极限的材料属性；
对注塑机机架模型的注塑机机架各个零件之间添加相应接触，并施加相应的约束条件，以及对所述模注塑机机架模型的自由度加以限制；
对注塑机机架施加边界载荷，得到等效应力以及最大位移位置，并进行仿真分析，根据仿真分析结果得出机架最大应力以及在允许范围内最大位移。
本发明的另一目的在于提供一种实施所述基于多种工况的注塑机机架可靠性分析方法的注塑机机架。
本发明的另一目的在于提供一种搭载所述注塑机机架的适用于多种工况的注塑机。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明以较低的时间成本得到注塑机机架的可靠性，以较快的速度对注塑机机架危险位置进行校正，保证产品质量，提高设备性能，以快速满足市场需求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的基于多种工况的注塑机机架可靠性分析方法流程图。
图2是本发明实施例提供的机架几何模型仿真效果示意图。
图3是本发明实施例提供的机架模型网格划分仿真效果示意图。
图4是本发明实施例提供的机架载荷施加仿真效果示意图。
图5是本发明实施例提供的机架第一载荷步应变结果仿真效果示意图。
图6是本发明实施例提供的机架第一载荷步变形结果仿真效果示意图。
图7是本发明实施例提供的机架第一载荷步应力结果仿真效果示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种注塑机机架可靠性分析方法、系统、注塑机及存储介质，下面结合附图对本发明作详细的描述。
传统注塑机机架通常按照经验进行设计，缺乏理论依据支撑，强度不够以及型材耗费严重的现象时有发生，本发明通过有限元分析理论方程，运用插值迭代方法对注塑机机架部件进行可靠性分析。
如图1所示，本发明提供的基于多种工况的注塑机机架可靠性分析方法包括：
S101，对注塑机机架模型进行简化，根据实际工况取消对分析影响不大的特征以及零件，降低分析的难度，减少分析的时间成本。
S102，对模注塑机机架模型赋予其相应的密度，泊松比以及杨氏模量、屈服极限等材料属性。
S103，根据实际工况对注塑机机架各个零件之间添加相应接触，并施加相应的约束条件，对模型的自由度加以限制。
S104，根据实际工况对注塑机机架施加边界载荷，并给出想要得到的等效应力以及位置计算步的设置，继而进行分析仿真，根据分析结果得出机架最大应力以及最大位移在许用范围内，证明其结构可靠。
此方法以较低的时间成本得到注塑机机架的可靠性，以较快的速度对注塑机机架危险位置进行校正，保证产品质量，提高设备性能，以快速满足市场需求。
本发明还提供一种基于多种工况的注塑机机架可靠性分析系统，包括：
注塑机机架模型处理模块，用于对注塑机机架模型进行简化，根据实际工况取消对分析不造成影响的特征以及零件；还用于对注塑机机架模型赋予相应的密度，泊松比以及杨氏模量、屈服极限的材料属性；
注塑机机架模块约束模块，用于注塑机机架各个零件之间添加相应接触，并施加相应的约束条件，以及对所述模注塑机机架模型的自由度加以限制；
注塑机机架模型仿真模块，用于对注塑机机架施加边界载荷，得到等效应力以及最大位移位置，并进行仿真分析，根据仿真分析结果得出机架最大应力以及在允许范围内最大位移。
以下基于实施例及仿真实验对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。
(1)模型前处理
首先将Solidworks中建立的整体的机架结构模型导入到分析软件中得到锁模机身模型，如图2所示。对机架整体结构进行网格划分，其划分后的有限元模型如图3所示。
注塑机在实际工作中是要完成锁模工况，射台移动射胶工况，在锁模过程中其动模板是完成一个600mm的行程，射台在锁模完成后进行射胶也要完成一个400mm的行程。此处以这两个动作，对机架进行静力学分析。
(2)机架主要承载情况
锁模机身承受的主要载荷是定板，动板，尾板，拉杆，模具，转盘等载荷。锁模机身结构主要附件质量见表1。
表1机架承受个部件自重
Figure BDA0002687297760000061
经工程经验及注塑机实际工况分析，对机架所受载荷分为四部分，每部分对机架的载荷数值如表2所示
表2机架所受载荷数值大小
序号 1 2 3 6
名称 尾板及锁模组件 动模板及顶针组件 前模板 射台
载荷(N) 24484 17300 17140 24480
各部分载荷依据模板机射台滑脚的位置及作用面积大小，分别施加在垫板上，所施加的载荷如图4所示。
(3)工况分析
由于在实际工况中，动模板与射台都是在移动的，为了能真实模拟机架的受力情况，采用载荷子步的求解方式，对锁模动作及射台移动动作各分为三个子步，即整个有限元模型需要5个载荷步进行求解。
由于机架底部垫板只是约束了Y方向的位移，为了求解成功，需要开启“weaksprings”。
(4)求解结果分析
第一载荷步得求解结果如图5、6、7所示。
所有载荷步的分析结果如表3所示
表3各载荷步求解结果分析
Figure BDA0002687297760000071
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于多种工况的注塑机机架可靠性分析方法，其特征在于，所述基于多种工况的注塑机机架可靠性分析方法包括以下步骤：
对注塑机机架模型进行简化，根据实际工况取消对分析不造成影响的特征以及零件；
对注塑机机架模型赋予相应的密度，泊松比以及杨氏模量、屈服极限的材料属性；
对注塑机机架模型的注塑机机架各个零件之间添加相应接触，并施加相应的约束条件，以及对所述模注塑机机架模型的自由度加以限制；
对注塑机机架施加边界载荷，得到等效应力以及最大位移位置，并进行仿真分析，根据仿真分析结果得出机架最大应力以及在允许范围内最大位移。
2.如权利要求1所述的基于多种工况的注塑机机架可靠性分析方法，其特征在于，所述注塑机机架模型的前处理包括：
将在Solidworks中建立的整体的注塑机机架模型导入到分析软件中得到锁模机身模型；
对机架整体结构进行网格划分为有限元模型。
3.如权利要求2所述的基于多种工况的注塑机机架可靠性分析方法，其特征在于，所述锁模机身模型进行完成锁模中，对注塑机机架进行静力学分析。
4.如权利要求3所述的基于多种工况的注塑机机架可靠性分析方法，其特征在于，所述注塑机机架的静力学分析包括对定板，动板，尾板，拉杆，模具，转盘的静力学分析。
5.如权利要求3所述的基于多种工况的注塑机机架可靠性分析方法，其特征在于，对锁模动作及射台移动动作采用载荷子步的求解方式完成锁模。
6.一种基于多种工况的注塑机机架可靠性分析系统，其特征在于，所述基于多种工况的注塑机机架可靠性分析系统包括：
注塑机机架模型处理模块，用于对注塑机机架模型进行简化，根据实际工况取消对分析不造成影响的特征以及零件；还用于对注塑机机架模型赋予相应的密度，泊松比以及杨氏模量、屈服极限的材料属性；
注塑机机架模块约束模块，用于注塑机机架各个零件之间添加相应接触，并施加相应的约束条件，以及对所述模注塑机机架模型的自由度加以限制；
注塑机机架模型仿真模块，用于对注塑机机架施加边界载荷，得到等效应力以及最大位移位置，并进行仿真分析，根据仿真分析结果得出机架最大应力以及在允许范围内最大位移。
7.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
对注塑机机架模型进行简化，根据实际工况取消对分析不造成影响的特征以及零件；
对注塑机机架模型赋予相应的密度，泊松比以及杨氏模量、屈服极限的材料属性；
对注塑机机架模型的注塑机机架各个零件之间添加相应接触，并施加相应的约束条件，以及对所述模注塑机机架模型的自由度加以限制；
对注塑机机架施加边界载荷，得到等效应力以及最大位移位置，并进行仿真分析，根据仿真分析结果得出机架最大应力以及在允许范围内最大位移。
8.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
对注塑机机架模型进行简化，根据实际工况取消对分析不造成影响的特征以及零件；
对注塑机机架模型赋予相应的密度，泊松比以及杨氏模量、屈服极限的材料属性；
对注塑机机架模型的注塑机机架各个零件之间添加相应接触，并施加相应的约束条件，以及对所述模注塑机机架模型的自由度加以限制；
对注塑机机架施加边界载荷，得到等效应力以及最大位移位置，并进行仿真分析，根据仿真分析结果得出机架最大应力以及在允许范围内最大位移。
9.一种实施权利要求1～5任意一项所述基于多种工况的注塑机机架可靠性分析方法的注塑机机架。
10.一种搭载权利要求9所述注塑机机架的适用于多种工况的注塑机。
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