旋轉(zhuǎn)式吹瓶機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化
近年來(lái)，隨著飲料、食品、醫(yī)療行業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)具有諸多優(yōu)良性能的PET瓶的需求也逐年遞增，這就要求生產(chǎn)PET瓶的吹瓶機(jī)的效率能夠得到提高。目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的吹瓶機(jī)多采用兩步法生產(chǎn)工藝（瓶坯的制備和拉伸吹塑成型分別由兩臺(tái)設(shè)備完成），主要有直線式吹瓶機(jī)和旋轉(zhuǎn)式吹瓶機(jī)。旋轉(zhuǎn)式吹瓶機(jī)相對(duì)于直線式吹瓶機(jī)具有模腔數(shù)量多、模具替換快捷、產(chǎn)量高、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，成為大多數(shù)食品、飲料企業(yè)選擇的對(duì)象。由于國(guó)內(nèi)PET瓶成型設(shè)備起步比較晚，雖然近幾年發(fā)展迅速，但相比國(guó)外那些具有悠久歷史的PET瓶成型設(shè)備研 發(fā)公司，設(shè)備的技術(shù)水平和各項(xiàng)性能上還有一定差距。
吹瓶機(jī) 機(jī)架作為旋轉(zhuǎn)式吹瓶機(jī)重要的部件之一，支撐著整個(gè)旋轉(zhuǎn)拉伸吹塑部件的重量，其結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性對(duì)整臺(tái)設(shè)備的運(yùn)作起到至關(guān)重要的作用。因此，如何提高機(jī)架的靜動(dòng)態(tài)性能成為了設(shè)計(jì)高速旋轉(zhuǎn)式吹瓶機(jī)的關(guān)鍵問(wèn)題之一。近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法與計(jì)算機(jī)技術(shù)逐步實(shí)現(xiàn)了完美融合，許多大型通用CAE分析軟件里出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)優(yōu)化模塊，這使結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析的效率和準(zhǔn)確率得到了很大的提高。
本文研究的旋轉(zhuǎn)式吹瓶機(jī)的機(jī)架由四個(gè)部分焊接而成，分別為上面板、中間面板層、下面板和地腳，其中中間面板層是由許多整塊鋼板直接焊接而成，這增加了機(jī)架自身的質(zhì)量，提高了企業(yè)的制造成本。為了達(dá)到降低機(jī)架的質(zhì)量的同時(shí)改善其靜動(dòng)態(tài)性能的目的。
1機(jī)架初始靜動(dòng)態(tài)特性分析
1.1機(jī)架有限元模型的建立機(jī)架的幾何尺寸為：4150mm×3750mm×547mm，上下面板的材料為低合金高強(qiáng)度鋼，屈服極 限為400MPa左右，中間面板層和地腳的材料為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，屈服極 限為220MPa左右。根據(jù)圣維南原理對(duì)機(jī)架三維模型進(jìn)行合理地簡(jiǎn)化。
1.2機(jī)架的靜力分析
1.2.1接觸和約束設(shè)置
因?yàn)闄C(jī)架是由多塊大小不同的鋼板焊接而成，所以可以將其視為焊接結(jié)構(gòu)件，無(wú)需設(shè)置接觸，只需要將機(jī)架三維模型導(dǎo)入到Workbench中后，進(jìn)入DesignModeler環(huán)境，然后選中所有零件右擊FromNewPart，這樣可以將所有零件歸為一個(gè)部件，公共界面共享網(wǎng)格，節(jié)點(diǎn)耦合。機(jī)架的約束設(shè)置為四個(gè)地腳的底面為固定約束。
1.2.2載荷設(shè)置
機(jī)架所受的載荷主要有9個(gè)部分，分別是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)件的重量、開(kāi)合模導(dǎo)軌的重量、開(kāi)閉鎖導(dǎo)軌的重量、取送坯星輪的重量、取送瓶星輪的重量、減速電機(jī)的重量、過(guò)渡帶輪組1的重量、過(guò)渡帶輪組2的重量和過(guò)渡帶輪組3的重量，其中回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)件需設(shè)置1.25倍安 全系數(shù)。
1.2.3靜力分析結(jié)果
通過(guò)對(duì)機(jī)架的靜力分析可知，原來(lái)對(duì)于機(jī)架的設(shè)計(jì)過(guò)于保守，造成了材料的浪費(fèi)，所以機(jī)架結(jié)構(gòu)需要進(jìn)一步的優(yōu)化以降低機(jī)架的質(zhì)量。
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