射芯机在铸造行业使用广泛,但是射芯机合模机构的模板普遍较厚,存在浪费材料的现象。射芯机重复射制砂芯,模板容易出现疲劳损坏。因此,对射芯机合模机构模板构件进行有限元分析,以判断现有模板是否符合使用要求。通过结构优化技术对三个模板进行轻量化设计,以实现节能减排的要求。在对射芯机合模机构研究分析过程中,首先使用SolidWorks建立了射芯机和合模机构的三维模型,介绍了射芯机的工作原理,并指明了合模机构每个部分的名称以及它们之间的连接关系。其次,运用ANSYS Workbench软件对射芯机合模机构的三个模板进行了静力学和疲劳分析,对和模具连接的动模板和中定模板又进行了热应力和热力耦合分析,结果表明模板上应力值和位移量较小的区域存在轻量化的空间,同时由于高温模具对动模板和中定模板产生热传导和热对流,两个模板产生了较大的热位移,可以通过模板的结构优化设计来减小热位移。然后,运用拓扑优化技术和响应面优化技术对射芯机模板分别进行了优化求解,对优化结果进行了分析,得到了优化后的模板的结构和参数,对优化后的模板进行了静力学分析和疲劳分析,结果符合技术要求;对动模板和中定模板又进行了热应力和热力耦合分析,对得到的结果进行对比分析,结果表明,优化后的动模板和中定模板的热位移数值减小,完成了轻量化设计。最后,进行了样机试验。重点对动模板和中定模板的平行度进行测量,结果符合各项技术要求。用新装配的射芯机制作砂芯,进行实验,对射制的砂芯按照《制芯作业指导书》的要求进行尺寸、熟成度、外观检测,结果表明砂芯符合技术要求。经统计,边定模板、动模板和中定模板的质量分别减轻了 28%、28.6%和21.6%,共计减轻重量56.24千克,三个模板的重量减轻明显,模板的主要性能指标符合技术要求,因此达到了对射芯机合模机构模板构件轻量化设计的目的。