头板设计在压铸机中的有限元分析

覃敏+梁志刚

摘 要：压铸机作为一种重要的工业机械加工设备，在提升机械加工的精确度以及工作时效等方面发挥着关键性的作用，为了进一步发挥压铸机的技术优势，确保机械生产加工活动的有序开展。文章以头板设计有限元分析作为研究对象，在相关理论原则的指导下，对压铸机头板设计的刚度、强度等基本参数进行梳理优化，为后续工作的开展提供了必要的参考，以期充分发挥压铸机的性能优势，推动我国工业生产活动的健康高速发展。

关键词：压铸机 ；头板设计 ；有限元分析 ；刚度强度

前言

压铸机头板设计过程中，在计算机技术、仿真模擬技术的框架下，采取有限元分析的方式，使得技术人员能够在规划阶段，发现压铸机头板设计环节中存在的不足，从而采取必要的弥补手段，进行设计优化[1]。有限元分析在压铸机头板设计中的应用，对于提升头板设计工作效率，减少设计加工误差的出现，以及缩短产品试制周期，控制了投入成本，对于我国工业生产以及机械加工活动的现代化进程有着十分重大的现实意义。

1.压铸机头板结构建模分析

从实际情况来看，在对压铸机头板结构进行几何建模的过程中，需要对加工零件进行必要的简化处理，由于零件表面的细小纹理特征对于零件加工工作的影响程度较低，因而在进行建模活动之中，可以进行忽略。在进行头板结构建模的过程中，只需要选择基本元素进行有限元几何模型的构建，通过这种操作既可以提升有限元建模活动的有效性，又能够降低建模工作的困难程度，对于头板设计工作而言有着十分重大的现实意义。例如2000kN压铸机其头板材质一般使用QT500-7材质，这种材质的屈服强度为320MPa[2]。为了保证头板屈服强度满足实际加工操作的需求，采用4种头板设计方案，通过对头板内部哥林柱空位置以及数量的修订，得到两种优化方案，如下图所示：

正是通过对压铸机头板结构的几何建模，工作人员才能够对设计方案中存在的不足以及结构缺陷进行科学分析，通过设计方案的优化以及调整，使得头板结构内部各主要技术参数更加符合机械零部件加工工作的客观要求。

2. 板设计在压铸机有限元分析

2.1头板边界条件设置

在进行头板尺寸确定的过程中，可以使用ANSYS软件对头板三维模型进行有限元网络模型设置，例如设置节点的数量可以控制在9600000，而单元数则应为66500002，通过对模型主要节点以及单元的设置，使得边界设置工作具有一定的针对性[3]。同时根据头板疲劳实际情况来分析，头板凸台为头板的薄弱区域，使用寿命较短，因此在进行头板边界设置的过程中，需要对凸台进行分析，对哥林柱孔的分布位置以及直径进行合理化判断，借助于ANSYS软件对有限元分析数据以图表的形式进行输出，对凸台的变形量、弹性应变以及等效应力进行全面分析，从而为设计工作的开展提供了必要的数据支持[4]。

2.2头板设计刚度、强度校对

在有限元分析完成之后，需要对设计方案中头板材质表现的刚度以及强度进行校对，使得不同设计方案所表现的刚度、强度数据与有限元分析所产生的数据进行横向对比，以期全面提升压铸机头板设计工作的针对性[5]。同时技术人员必须认识到有限元分析其本质上市一中近似算法，因此在进行分析的过程中会出现一些波动，而这种波动较为正常，其不会影响有限元分析工作的准确性，通过对头板设计结构强度、刚度的核对，提升了头板制造工作的有效性，减少其发生故障故障的机率。

3.结语

头板设计在压铸机有限元分析中的实现，对于提升压铸机工作能力，减少故障发生机率有着十分关键性的作用，为了确保头板设计工作的有序开展，文章以有限元分析作为切入点，对头板设计过程进行必要梳理，对技术操作进行优化进而为后续头板设计制造工作的开展提供了必要的参考。

参考文献：

[1]马建业，黄志垣，李培杰，徐飞跃，张百在.压铸机头板设计的有限元分析[J].特种铸造机有色合金，2016，36（9）：904-908.

[2]郭子利.压铸机冲头和熔缸的摩擦有限元分析及实验研究[J].唐山学院学报，2014（3）：61-62.

[3]陈涛，李连波，陈龙.压铸生产线取件机械手的优化设计[J].机械制造，2014，52（11）：19-21.

[4]吕青青，陶金仓，杨立权.压铸机压射头冷挤压成形工艺DEFORM-3D优化分析[J].现代制造工程，2016（10）：75-78.

[5]阮航.大型压铸机合模机构模板的有限元分析与拓扑优化[J].华东交通大学，2014（12）：89-90.