[发明专利]一种大型压铸机尾板的轻量化设计方法

摘要

本发明公开了一种大型压铸机尾板的轻量化设计方法，通过计算机辅助设计（CAD）建立三维模型，由多体动力学仿真软件建立虚拟样机（VPT）进行仿真及绘制作用力曲线，再通过计算机辅助工程（CAE）对现有参考型号的合模机构尾板进行静、动态性能数值模拟，计算出应力、刚度和模态频率阈值，定义尾板设计空间和非设计空间，寻求满足临界阈值的载荷最佳传递路径和满足加工工艺的大型尾板轻量化结构，最后通过数字化方法建立轻量化的模型，并进行分析验证，从而达到对大型压铸机尾板的轻量化设计。本发明综合应用多种数字化设计技术及变密度法拓扑优化设计技术，能够提升设计人员工作效率，降低大型压铸机尾板的重量，且能确保工艺可行性。

主权项

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； 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。