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基于ADAMS的微结构注塑机合模系统的仿真分析

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塑料 2016年第6期45卷 73-75页

作者：李世龙张亚军金志明董力群庄俭北京化工大学机电工程学院北京100029

为了提升微结构注塑机的成型精度,提高合模系统的合模力稳定性和运动特性尤为重要。文章设计了由伺服电机驱动的1300 k N微结构注塑机的合模系统。在此基础上,建立了该系统的三维几何模型,并在Adams虚拟样机环境中对开合模过程进行了多... 详细信息

为了提升微结构注塑机的成型精度,提高合模系统的合模力稳定性和运动特性尤为重要。文章设计了由伺服电机驱动的1300 k N微结构注塑机的合模系统。在此基础上,建立了该系统的三维几何模型,并在Adams虚拟样机环境中对开合模过程进行了多体系统动力学及运动学仿真。仿真结果表明,在移模速度600 mm/s时,合模系统的开合模运动保持相对平稳。这对于保证制品质量和提高成型加工效率具有重要意义。此研究为提高微结构注塑机合模系统的设计精度和成型质量提供了理论依据。

关键词：合模系统成型精度伺服电机 Adams 运动学仿真

全电动精密注射机耦合电机驱动合模系统的研究

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全电动精密注射机耦合电机驱动合模系统的研究

作者：边旭东北京化工大学

学位级别：硕士

本论文基于AE80系列全电动注塑机与液压驱动双曲肘斜排列七支点合模机构的机型参数,在全电动注射机耦合电机驱动五杆合模机构的设计基础上,设计出新型混合驱动七杆合模机构,并运用ADAMS软件创建混合驱动七杆合模机构的虚拟样机模型,在... 详细信息

本论文基于AE80系列全电动注塑机与液压驱动双曲肘斜排列七支点合模机构的机型参数,在全电动注射机耦合电机驱动五杆合模机构的设计基础上,设计出新型混合驱动七杆合模机构,并运用ADAMS软件创建混合驱动七杆合模机构的虚拟样机模型,在一定的速度驱动下,完成对动模板开合模速度稳定性能的分析,并对动模板、拉杆与杆件进行刚柔耦合分析,研究注射成型周期内三个构件柔性体运动学与动力学性能。为了对合模机构的运动学与动力学性能进行更加全面的分析,论文运用MATLAB软件对混合驱动七杆合模机构的行程比及力放大比进行分析并优化。对混合驱动七杆合模机构的虚拟样机研究结果表明,设置一定的常规电机与伺服电机驱动函数,在2.2s的注射成型周期内,动模板的速度曲线接近正弦曲线,开模速度增幅平稳,有效地控制了因开模速度过大引起的制品裂纹与翘曲变形,合模初始速度平稳,验证了七杆机构速度补偿性强、惯性冲击小的优势。对动模板柔性体分析结果显示,由于合模初始阶段存在一定的惯性冲击,实际合模速度增幅在初始阶段较为缓慢,到达动模板移模的最大速度也相应延迟0.13s,但其最大速度却有一定程度的增加。拉杆的柔性体分析结果显示,拉杆两端是应力集中部位,应作为疲劳寿命分析的重点。杆件的柔性体分析结果表明,杆件的铰接处是应力集中部位,后杆与前杆在锁模阶段受力较大,是疲劳寿命分析的重要构件。研究结果表明,混合驱动七杆合模机构动模板开合模平稳,保证了制品的质量,移模最大速度也有了较大提升。机构行程比优于五杆机构,平均移模速度有了较大幅度增加,提高了成型加工的效率,减少了机构尺寸。机构力放大比优于五杆机构,能够提供更高强度的锁模力。新型七杆合模机构符合混合驱动常规电机提供大锁模力,伺服电机主要负责速度补偿输出的特点,其较大的力放大比特性满足了全电动注塑机大型化的发展趋势。机构注射成型周期更短,机构尺寸也较五杆机构有所缩减,达到了节材节能、降低成本的目标。

关键词：全电动注射机耦合电机驱动合模系统运动学性能动力学性能

基于MATLAB的注塑机五支铰斜排双曲肘合模系统优化设计

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五邑大学学报（自然科学版） 2014年第4期28卷 55-61页

作者：石绍伟杜思莹杜遥雪徐百平五邑大学机电工程学院广东江门529020 广东轻工职业技术学院广东高校高分子材料加工工程技术开发中心广东广州510300

对80T注塑机五支铰斜排双曲肘合模机构的运动特性和力学特性进行分析,确立以行程比和合模油缸推力放大倍数为优化目标,建立合模机构优化数学模型,确定参数化设计流程,并根据几何关系设立合理的约束参数,用MATLAB软件对合模机构进行优化... 详细信息

对80T注塑机五支铰斜排双曲肘合模机构的运动特性和力学特性进行分析,确立以行程比和合模油缸推力放大倍数为优化目标,建立合模机构优化数学模型,确定参数化设计流程,并根据几何关系设立合理的约束参数,用MATLAB软件对合模机构进行优化设计.优化后,该机构行程比提高了31.91%,合模油缸推力放大倍数提高了0.46%,为降低五点斜排双曲肘合模机构的能耗,提高工作效率及注塑件的质量提供理论依据.

关键词：注塑机合模系统 MATLAB 优化设计

注塑机肘杆式合模机构系统结构分析与性能多目标优化

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注塑机肘杆式合模机构系统结构分析与性能多目标优化

作者：朱金柏北京化工大学

学位级别：硕士

塑料制品要求日趋严苛,注塑成型系统朝精密化、高效化、智能化、轻量化、节能化方向发展,注塑机从普适化走向专机专用的趋势愈加明显,注塑机针对各种应用场景的定制化优化刻不容缓。肘杆式注塑机在注塑成型系统的现代化升级中发挥重要作... 详细信息

塑料制品要求日趋严苛,注塑成型系统朝精密化、高效化、智能化、轻量化、节能化方向发展,注塑机从普适化走向专机专用的趋势愈加明显,注塑机针对各种应用场景的定制化优化刻不容缓。肘杆式注塑机在注塑成型系统的现代化升级中发挥重要作用;肘杆式合模机构运动特性优异,广泛应用于大中小型各种注塑机,对其性能进行综合优化迫在眉睫。本研究着力于260T肘杆式注塑机肘杆机构进行多目标优化,开展了以下研究:理论分析方面,从原理上分析肘杆机构的合模特性,为肘杆机构的多目标优化提供性能目标函数的理论计算依据。在同一坐标系下,推导了肘杆机构的结构参数与其运动特性输出、力学特点以及锁模特征等相关合模性能评价指标的数学函数关系表达式。基于机械结构创新设计理论,研究了双曲肘五支点内翻转斜排式合模系统的构型杆型配置,总结了当前肘杆机构的结构优势与缺陷,提出了当前双曲肘五支点斜排式内翻转肘杆机构潜在的优化之处。肘杆式合模系统结构参数分析方面,总结了在肘杆机构单一结构参数独立影响下各个性能评价指标的变化规律。建立了260T注塑机肘杆机构的三维模型与虚拟样机,分析与验证了虚拟样机的运动特性,探究了单一结构参数对动模板运动特性的敏感度;在Matlab中利用肘杆机构的结构参数与行程放大比和力的放大比之间的函数关系,得到了各个结构参数合理的取值区间。为性能多目标优化过程中按需设定自变量取值区间提供了有效的指导。肘杆机构性能多目标优化方面,总结了不同应用场景下肘杆机构的性能需求,将肘杆机构的性能综合提升问题转化为多目标优化问题。将智能化多目标优化算法NSGA-Ⅱ应用于注塑机肘杆机构性能优化过程中,得到了优化后的新方案。比较了优化前后的肘杆机构在行程放大比、力的放大比发生的变化,对比了优化前后动模板位移、速度和加速度响应的变化,实现了其他性能指标几乎不发生劣化情况下力的放大比提升约30%。以260T注塑机合模性能评价和优化过程为基础,形成了注塑机肘杆机构性能评价与多目标优化软件平台,实现了肘杆机构结构参数与性能关系的仿真探究,通过用户按需选择优化方案,设定优化区间,完成多目标性能优化计算,得到一系列Pareto前沿所提供的优化方案,为注塑机肘杆式机构优化设计提供了行之有效的工具。

关键词：注塑装备合模系统肘杆机构结构参数分析多目标优化 NSGA-Ⅱ 虚拟样机仿真

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注塑机合模液压伺服系统的建模与控制研究

注塑机合模液压伺服系统的建模与控制研究

作者：陈冲重庆大学

学位级别：硕士

目前,全液压驱动型注塑机在注塑行业占据市场的主流,其在注塑过程中,提供主要动力的三相异步电机一直以恒定转速带动定量泵旋转,各工艺动作依靠阀控系统的控制完成,因各注塑工艺阶段所需的流量和压力均为不断变化的,直接导致了大部分的... 详细信息

目前,全液压驱动型注塑机在注塑行业占据市场的主流,其在注塑过程中,提供主要动力的三相异步电机一直以恒定转速带动定量泵旋转,各工艺动作依靠阀控系统的控制完成,因各注塑工艺阶段所需的流量和压力均为不断变化的,直接导致了大部分的液压油通过节流和溢流浪费掉,这正是导致全液压驱动型注塑机能量损耗较大的主因。本课题为全液压型注塑机设计出一套合模系统的电液伺服控制方案,使得全液压注塑机既能避免合模过程中的高压节流和溢流损耗,同时在一定程度上提高注塑开合模效率和注塑精度。本文主要研究内容如下:首先,分析了注塑机的发展和研究现状以及市场上注塑机的驱动方式,并通过比较全液压式注塑机、全电动注塑机和电液混合式注塑机的各自特点,提出了电液混合式注塑机研究的必要性,初步介绍了对全液压式注塑机进行电液伺服改造的技术原理。其次,介绍了全液压型注塑机的基本结构和工作原理,通过分析电液比例阀控注塑机的工艺流程,阐述了全液压型注塑机的节能和技术提升的潜能较大。分析了双曲肘合模机构的结构和工作特点,设计了合模液压伺服系统的详细方案。然后,根据注塑合模系统的动作流程和控制需求,利用液压建模仿真软件AMESim建立了电液混合注塑机合模系统的液压模型,同时,利用控制系统建模软件MATLAB/simulink建立了合模系统的伺服控制模型;针对不同注塑工艺对工作流量和压力需求不同,设计了合模液压伺服控制策略,进行了流量和压力的解耦控制;采用参数自整定的模糊PID控制算法对压力控制状态进行控制,并在MATLAB/simulink中建立了模糊PID控制器;利用AMESim和MATLAB/simulink软件各自的优点,进行了联合仿真,并分析了合模液压系统的压力仿真结果。最后,以TMS320F2812型DSP为芯片设计了注塑机合模液压伺服控制器的硬件电路和软件系统。将开发的液压伺服控制系统应用于某型号注塑机的技术改造实验,其注塑制品具有较好的制造精度和件重重复精度,表明注塑机合模液压伺服改造技术能够应用于实践中。

关键词：注塑机合模系统电液伺服模糊PID控制联合仿真

基于LabVIEW的注塑机合模液压系统远程监控平台设计与研究

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基于LabVIEW的注塑机合模液压系统远程监控平台设计与研究

作者：王莺洁陕西科技大学

学位级别：硕士

注塑机作为应用广泛的注塑成型设备,在生产过程中存在自动化水平低、工作强度大、对工作参数监控要求较高、当机器发生故障无法及时解决则会直接影响生产效率等问题。传统的注塑机远程监控系统无法适配不同类型的设备,且网络部署繁琐。... 详细信息

注塑机作为应用广泛的注塑成型设备,在生产过程中存在自动化水平低、工作强度大、对工作参数监控要求较高、当机器发生故障无法及时解决则会直接影响生产效率等问题。传统的注塑机远程监控系统无法适配不同类型的设备,且网络部署繁琐。针对上述问题,本文设计了一款基于LabVIEW的注塑机合模液压系统远程监控平台。该平台以影响制品质量的重要机构—合模系统为例,采集工作数据,使用标准的通信规范实现合模系统与监控平台之间的数据交互,结合远程访问技术,实现系统的远程实时监控。本文主要研究内容如下:(1)注塑机合模液压系统远程监控平台整体方案的设计。分析传统监控系统维护不及时、管理不易等问题,提出综合考虑建模仿真、数据通信、远程访问等技术的方法,确定全面考虑设计需求、划分系统模块、提高系统普适性的研究目标。本设计借助Automation Studio建模仿真软件、LabVIEW虚拟仪器技术,辅之以 OPC UA(OLE for Process Control Unified Architecture)通信技术、VPN(Virtual Private Network)虚拟专用网络技术等,实现注塑机合模系统的远程监控。(2)注塑机合模液压系统建模仿真的设计。分析注塑机组成结构及工艺流程,按照原理性要求设计合模液压系统的主要回路。利用Automation Studio软件建模,设置相关组件的工作参数,确保符合真实注塑机合模机构的工作参数。最后,使用PLC(Programmable Logic Controller)采集注塑机合模液压系统的数据并控制其工作状态。(3)注塑机合模液压系统远程监控平台的设计。利用OPC UA软件与LabVIEW中的工具包,将仿真模型端PLC采集的数据传输到LabVIEW监控平台。完成注塑机合模系统整体监控平台界面的设计,包括启动初始化、用户登录、实时监控主界面、历史数据查询、实时报警。最后,对合模系统监控平台进行Web发布,利用VPN技术实现远程浏览器查看控制,完成远程监控平台的整体设计。(4)注塑机合模液压系统远程监控平台的测试。对系统的仿真模型准确性、数据通信、远程实时监控进行测试。测试结果表明,注塑机合模液压系统仿真模型的运行状态及工作数据的变化均与实际注塑机工作情况保持一致。通过OPCUA通信技术,实现了仿真模型与监控平台之间的数据交互。远程通过浏览器访问可以直观地查看实时工作数据、运行状态、实时报警等信息,实现了远程访问控制。由测试结果可知,系统运行可靠,满足设计目标。

关键词：注塑机合模系统远程监控平台 Automation Studio Lab VIEW 虚拟专用网络

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电动压铸机合模机构的优化设计

特种铸造及有色合金 2017年第5期37卷 498-500页

作者：宫杨杨张亚军庄俭杨于光金志明北京化工大学机电工程学院

根据电动5支点斜排肘杆式压铸机的特点与要求,建立了合模机构的数学模型。使用正态分布的概率累积函数构建优化目标函数,设定主要性能参数的期望值与波动量,设置优化的约束条件,按照有约束非线性最优化的求解方法对合模机构进行系统性... 详细信息

根据电动5支点斜排肘杆式压铸机的特点与要求,建立了合模机构的数学模型。使用正态分布的概率累积函数构建优化目标函数,设定主要性能参数的期望值与波动量,设置优化的约束条件,按照有约束非线性最优化的求解方法对合模机构进行系统性优化。分析表明,优化后机构力的放大比提高了约39.7%,达到24.3;行程比为1.06,较为理想;最大开模行程可达381.4mm,有所增大;运动曲线平缓、冲击小,整体性能更加适合电动压铸机。

关键词：电动合模系统肘杆式优化设计