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新型二板式注塑机合模装置优化分析研究

作　者: 伍建雄
导　师: 伍先安
学　校: 北京化工大学
专　业: 流体机械及工程
关键词: ADAMS Hydraulics 合模装置液压系统耦合仿真优化分析碰撞测试适应论证
分类号: TQ320.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

注塑机是集机械、电子、液压多方面技术于一体的先进制造装备,是塑料制品最主要的生产母机,现代制造业中80%以上的塑料制品采用注射成型。随着液压及电气控制技术的发展,元器件的性能日臻完善,使液压式合模装置液压系统结构大大简化、性能却得到不断地改善和提高、价格也越来越低,并且人们对塑料制品的要求越来越高,要求材料的强度也越来越高,其模具则更趋复杂,同时也要求生产效率不断提高,如何给客户提供高档精密的、能够满足各种功能甚至更加保护模具的注塑机将越来越重要,而其中决定这些性能的关键是注塑机的合模装置。合模装置成了注射成型机在发展过程中急需解决的一个重要问题,为提高机器的加工能力和效率,而需发展相应的合模装置,实现其大合模力、高速、低能耗、安全可靠、结构简单和重量轻等方面要求。本课题在前人的基础上经过改进和提高推出新型四缸直锁内循环二板式注塑机合模装置。本论文结合虚拟样机技术和动力学系统建模理论,以新型全液压内循环二板式注塑机合模装置为研究对象,着眼二板式注塑机的发展前景,对新型的合模机构进行优化分析研究。利用ADAMS动力学分析软件的ADAMS/View模块建立经过简化的注塑机合模装置的几何模型,并联合ADAMS/Hydraulics模块对液压系统回路进行动态性能的耦合仿真。确立参数的目标函数,通过分析不同参数下液压缸的压力、流量、速度及受力情况,得到液压缸的速度和位移变化曲线,做出相应优化,并且在物理样机上结合实际条件进行实验验证,结合实验数据和模拟结果进行对比分析,证明仿真的正确性与有效性。最后利用ADAMS/Flex模块建立合模机构的刚柔耦合模型,进行碰撞仿真测试,对新型二板式注塑机液压合模机构模板之间可能存在的倾斜现象进行论证,并分析模拟仿真结果。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-16
第一章绪论  16-30
  1.1 注塑机发展背景  16
  1.2 注塑机合模装置及其组成  16-18
    1.2.1 合模架的组成  17
    1.2.2 调模和顶出装置  17-18
  1.3 合模装置的分类  18-20
    1.3.1 传统充液式合模装置  18
    1.3.2 肘杆式合模装置  18-20
  1.4 二板式合模装置  20-22
    1.4.1 国外二板机发展现状  20
    1.4.2 国内二板机研究成果  20-22
  1.5 注塑机液压系统  22-25
    1.5.1 液压系统回路  22-23
    1.5.2 液压系统分析与要求  23-24
    1.5.3 控制系统  24-25
  1.6 本课题主要研究意义  25-30
    1.6.1 课题的选题立论  25
    1.6.2 课题的选题目的  25-27
    1.6.3 课题的现实应用与理论指导  27-28
    1.6.4 本课题的主要研究内容  28-30
第二章合模机构运动学分析  30-58
  2.1 虚拟样机及ADAMS分析软件介绍  30-31
    2.1.1 虚拟样机技术介绍  30-31
    2.1.2 ADAMS分析软件介绍  31
  2.2 多体系统动力学  31-33
    2.2.1 多体系统动力学建模与求解过程  31-32
    2.2.2 多体系统运动学的理论基础  32-33
      2.2.2.1 基本概念  32
      2.2.2.2 多刚体系统的组成和坐标系统  32-33
      2.2.2.3 多刚体系统自由度计算  33
  2.3 合模机构几何模型建模  33-35
    2.3.1 ADAMS/View模块介绍  33-34
    2.3.2 合模机构的简化与建模  34-35
  2.4 合模机构液压回路建模  35-53
    2.4.1 液压模块介绍  35-36
    2.4.2 主要液压元件数学模型  36-38
      2.4.2.1 三位四通换向阀数学模型  36-37
      2.4.2.2 液压缸数学模型  37-38
      2.4.2.3 液压泵数学模型  38
    2.4.3 液压系统回路建模  38-42
      2.4.3.1 液压系统模型分析  38-40
      2.4.3.2 油缸的对称等效  40
      2.4.3.3 Step函数介绍  40-41
      2.4.3.4 液压回路的建立  41-42
    2.4.4 仿真前基本参数计算  42-43
    2.4.5 液压系统主要元件参数设置  43-53
      2.4.5.1 工作介质  43-44
      2.4.5.2 动力元件  44-47
      2.4.5.3 控制元件  47-49
      2.4.5.4 执行元件  49-51
      2.4.5.5 辅助元件  51-53
  2.5 机械系统与液压系统的集成  53-54
  2.6 仿真结果分析  54-57
    2.6.1 ADAMS后处理模块介绍  54
    2.6.2 缓冲效果分析  54-55
    2.6.3 合模过程运动学分析  55-57
  2.7 本章小结  57-58
第三章实验数据分析  58-66
  3.1 测试时间、地点及设备名称  58
  3.2 测试机型技术参数  58
  3.3 测试项目  58-64
    3.3.1 开模行程位置精度  58-60
      3.3.1.1 实验目的  58
      3.3.1.2 试验方法  58-59
      3.3.1.3 实验工艺条件  59
      3.3.1.4 实验数据  59
      3.3.1.5 数据处理方法  59-60
      3.3.1.6 测试结果  60
      3.3.1.7 实验结论  60
    3.3.2 开合模最高速度  60-64
      3.3.2.1 实验目的  60
      3.3.2.2 实验器材  60
      3.3.2.3 实验方法  60
      3.3.2.4 实验工艺条件  60-61
      3.3.2.5 实验测试所得数据  61-63
      3.3.2.6 数据处理方法  63
      3.3.2.7 测试结果  63-64
      3.3.2.8 实验结论  64
  3.4 仿真与实验分析小结  64-66
第四章合模机构模板自适应论证  66-76
  4.1 合模机构刚柔耦合建模  66-70
    4.1.1 刚柔耦合分析过程  66-67
    4.1.2 柔性体的表示及运动微分方程  67-68
    4.1.3 柔性体几何模型的建立  68-70
      4.1.3.1 ADAMS/Flex建立柔性体  69
      4.1.3.2 拉伸法创建柔性动模板  69-70
  4.2 碰撞仿真分析  70-75
    4.2.1 接触力设置  70-72
    4.2.2 移动副上添加摩擦力  72-73
    4.2.3 测试及结果分析  73-75
  4.3 本章小结  75-76
第五章总结与展望  76-78
  5.1 主要工作和结论  76-77
  5.2 展望  77-78
参考文献  78-82
附录  82-84
致谢  84-86
攻读硕士学位期间发表的学术论文  86-88
作者与导师简介  88-89
附件  89-90

新型二板式注塑机合模装置优化分析研究

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