基于ANSYS的注塑模镶件结构分析-论文.pdf

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1、I訇地基于ANSYS的注塑模镶件结构分析Analysisofinjectionmold。sinsertstructurebasedonANSYS刘雄’，杜群贵’，王新继’，谢叶青LIUXiong，DUQun—gui‘，WANGXin-ji’，XIEYe．qing(1．华南理工大学机械与汽车工程学院，广州510641；2．忠信制模有限公司，东莞523460)摘要：运用材料力学理论和ANSYS有限元分析方法分析计算了装配方式为悬臂形式和简支形式镶件结构的应力及变形状况，通过实验数据对比分析了两者的强度与刚度性

2、能。以简支式镶件的几何长度L、直径D与斜度O为参数，利用APDL语言建立了有限元参数化分析模型，研究了各个几何参数与镶件的强度关系，得出减小长度L、增大直径D或者减小斜度e都有利于提高镶件强度、有效防止偏载受损的结论，为注塑模镶件结构的设计生产提供了可靠的理论支撑与指导。关键词：模具设计；镶件；ANSYS；强度分析中圈分类号：TG76文献标识码：A文章编号：1009—0134(2014)09(上)一0089—04Doi：10．3969／J．1ssn．1009-0134．2014．09(I--)．230引言

3、这两种形式的镶件进行在偏载荷作用下的静强度和刚度分析。图1为带有圆形镶件结构的注塑模部镶件是注塑模中直接参与制品成型的一个重分结构简图。要零件。在塑料模具或压铸模具中，有些复杂结构的型芯、凹模是不能一次加工出来的，需要用几块镶件组合镶嵌起来，生产一些复杂形状的塑件。在模具设计中采用镶件具有以下几个好处：一是用在排气难的地方可以便于排气：二是经常更换的地方使用便于修模；三是模仁上凸起的地方镶镶件可以节约模仁高度，节省材料；四是用在难于加工的地方可以便于加工等。然而镶件的缺点也非常明显，装配要求高、整体强度较

4、差、图1带镶件结构的注塑模部分结构图冷却水路排布不便等u。1力学模型计算分析在注塑过程的初期，由于熔融塑胶是从某一个角度方向高速射向型腔，高温高压的熔融塑胶1．1悬臂式镶件结构简化计算模型采用材料力学理论分析带有斜度的悬臂式镶件以不对称的载荷冲击镶件，使得镶件在径向的某承受注塑压强载荷情况时可将其简化为一变截面悬个方向上受力不平衡，使之受到弯矩等作用从而臂梁受均布载荷作用，其受力简图如图2所示。造成镶件弯曲、折断等失效现象。镶件弯曲折断现象也是注塑模的一种常见失效形式，较为严重地影响了注塑模的使用寿命，增

5、加模具的维修成本，大大降低制品生产厂家的生产效率，因此研究如何提高镶件结构的强度具有重要意义。镶件常见外形有方形、圆形、片型，文中研究对象为圆形截面的镶件。镶件在模具中的装配有两种形式：一端固定一端自由的悬臂形式、一端固定一端约束某个方向的简支形式。分别采用图2悬臂式镶件结构力学分析简图材料力学理论和有限元分析软件ANSYS对模具中根据材料力学理论推导出如下计算式：收稿日期：2014-05-27作者简介：刘雄(1990一)，男，硕士，研究方向为机电产品的现代设计方法和CAE仿真分析。第36卷第9期2014

6、-09(上)【89】参l訇化M=(0)一2P·(—·tane)·xdx：2尸．(一)(7)=2P．(川一)一2户·(too)·"X-2P‘(尺_Z．肌o)’(—z)f81：2P．[R．(

7、『2-x2)一(／3-X3)．tanO](1)2P-【(l2tan0)"X-R2+~X3]=·：==Mx-YxMx·r4Mx一—一u一——一一元_一8川(12tan0)R2+-x3)]一=：———————±—————————————————-—————二————————竺—————一(、2‘一)，"X-万·(—·切n)一

8、7c-r—·tanO)由于镶件斜角0很小，通常只有几度，因此由于镶件斜角0一般较小，因此tan0可以近tan0也很小，可以近似为0，所以含有tan0的项在似为o，所以含有tan0的项在计算镶件应力时均计算镶件应力时均可忽略。所以悬臂镶件受到的可忽略。所以简支式镶件的最大弯曲应力发生在最大弯矩和最大弯曲应力均发生在镶件根部，将，镶件长度尺寸方向上的中部位置即÷处。=0代入式(1)、式(2)两式可得：=M0由式(9)可以推出：m蛆n12：2P．r．，一，．tan0)amaxr-．1-(10)(3)：P．R2A

9、NSYS有限元分析建模计算ANSYS中有限元模型的建立包括几何模型的=建立和单元网格的划分两个过程。根据镶件在模M·R具中的装配关系以及工作状况，对其进行简化建一=———————=—————一万．D／64模，忽略结构中存在的运水孔、螺纹孔以及各种圆4P．，角特征等，直接在ANSYS中采用自底向上的建模方rcR(4)法建立如图4所示的镶件结构的有限元分析模型。1．2简支式镶件结构简化计算模型采用材料力学理论分析带有斜度的简支式镶