[发明专利]一种大型压铸机尾板的轻量化设计方法

权利要求书

1.一种大型压铸机尾板的轻量化设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：通过CAD软件建立大型压铸机合模机构的三维装配体模型；

S2：通过多体动力学仿真软件读入合模机构的三维装配体模型，建立压铸机合模机构的虚拟样机，对虚拟样机模型进行仿工况运动学仿真，绘制尾板与机铰的作用力曲线以及直铰与动模座板的作用力曲线；

S3：通过CAE软件建立压铸机尾板的离散化模型，将尾板与机铰之间的作用力作为输入条件，对优化前的尾板进行静刚度分析和模态分析，得到优化前的尾板的应力强度、刚度和模态频率参数，结合尾板优化目标，定义尾板静动态综合力学性能的阈值参数，作为优化设计和评定优化设计后的大型压铸机尾板参考性能的指标；其中，阈值参数包括应力强度、应变强度、变形量、刚度和模态频率；

S4：建立基于各向同性惩罚微结构模型的压铸机尾板的优化设计模型，定义模型的设计空间和非设计空间，以单元密度为变量，以尾板的应力强度、刚度和模态频率阈值作为约束条件，同时设定铸造工艺限定条件，以尾板体积或重量小作为目标函数；

S5：基于变密度算法进行尾板结构的拓扑优化，若优化后的尾板的应力强度、刚度和模态频率较优化前的参考性能指标相比，其相对变化量若在设定值ε以内，则继续迭代计算，否则，变更ε值，继续迭代，直至满足目标函数，输出单元密度云图以及对应的尾板结构应力强度、刚度和模态频率；

S6：读取单元密度迭代结果以及对应的尾板结构应力强度、刚度和模态频率结果，设定体积分数Vf参数，得到轻量化的尾板拓扑结构，根据该拓扑结构建立减重优化的尾板详细设计结构；

S7：通过CAE软件对优化后的大型压铸机尾板进行静、动态性能分析验证，并与尾板优化目标应力强度、刚度和模态频率性能参数进行对比，验证是否达到设计要求；

否则，继续执行步骤S4。

2.根据权利要求1所述的大型压铸机尾板的轻量化设计方法，其特征在于：所述步骤S5中，拓扑优化主要从载荷传递路径和材料分布方式方向进行优化，拓扑优化过程中需要同时关注应力强度、刚度、模态频率和制造工艺性能。

3.根据权利要求1或2所述的大型压铸机尾板的轻量化设计方法，其特征在于：所述步骤S4中，所述铸造工艺限定条件包括筋板最小厚度，最大厚度，筋板间距最小值，拔模角度、结构对称性。