李佳玥 钱才富 段若 朱大韶 陈剑波

摘要：

针对某注射合模机立柱螺纹根部开裂问题，采用ANSYS Workbench建立单根立柱有限元模型，对某三梁四柱式注射合模机进行强度分析，得到立柱与螺母啮合处的应力大小和分布。在轴向载荷作用下，应力峰值出现在立柱与螺母啮合的第一个螺纹处，其中轴向应力分量最大；若在立柱与螺母啮合的第一个螺纹处进行圆弧过渡，可有效降低应力集中；与无圆弧半径比较，当过渡圆弧半径r=7 mm时，最大von Mises等效应力下降46%。

关键词：

注射合模机； 立柱； 应力； 有限元

中图分类号： TG76

文献标志码： B

Stress analysis and structure improvement on

column of injection molding machine

LI Jiayue1， QIAN Caifu1， DUAN Ruo1， ZHU Dashao2， CHEN Jianbo2

（1. Beijing University of Chemical Technology， Beijing 100029， China；

2. Yuyao Huatai Rubber Machinery Co.， Ltd.， Yuyao 315400， Zhejiang， China）

Abstract：

As to the issue that the column of injection molding machine broke at the screw thread root， ANSYS Workbench is used to build a finite element model of single column， and the strength of a threebeams and fourcolumns injection molding machine is analyzed. The stress intensity and distribution on the

coupling zone of the column and screw are obtained. It is found that， under the action of axial forces， peak stresse occurs at the first screw of the column， and the axial stress is the maximum one； the stress concentration would efficiently decreased with a transition arc made at the first screw； when the radius of transition arc is 7 mm， the maximum von Mises equivalent stress reduces 46% compared with that without a transition arc.

Key words：

injection molding machine； column； stress； finite element

0 引 言

注射合模机是橡胶注射成型的核心设备，工作时机身承受不均匀的合模载荷。工程实践表明，注射合模机的主要失效形式為立柱与螺母接触螺纹所在截面发生疲劳断裂，这种破坏形式与轴力在啮合螺纹上产生的应力大小和分布密切相关，也与立柱螺纹尺寸和结构有关。[1]目前，很多学者对螺栓连接件强化工艺进行大量研究，得到强化加工的方法以及强化参数与疲劳寿命的相关规律，并制定相关行业标准。[2]在航空工业领域，立柱和螺母上的螺纹采用冷镦加工。[3]为加强螺纹根部的强度，改善螺纹上载荷分布不均的现象，在加工过程中对螺纹部分进行喷丸处理，或经过热处理后将螺纹滚压成型，加强螺纹根部残余压缩应力以提高抗疲劳强度，改善设备的使用寿命。[45]研究表明：螺纹底部圆弧半径的大小直接影响其抗疲劳强度性能[6]，圆弧半径较大的螺栓抗疲劳性能明显高于圆弧半径较小的螺栓。……