注射吹塑中空成型机(简称注吹机)是当前生产塑料瓶的主要设备,其中合模机构是注吹机的关键部件,是整个机器中最重及受力较大的部件。对下模板进行结构优化,可显著改善其受力情况,减轻重量及提高结构的合理性,进而提高整机质量,降低成本。一直以来,注吹机模板的设计以经验为主,模板设计保守,产品笨重,结构不尽合理,模板容易断裂。注吹机模板的宽厚比超过0.2,属中厚板。而厚板的弯曲问题一直是力学的一大难题,对其受力情况的解析解仅仅具有理论价值,并不能用于实际设计。因此,利用有限元软件对模板进行分析和结构优化设计,并直接用到产品设计已成为模板设计的趋势。首先进行拉杆与模板整机的有限元分析,运用ANSYS自带的建模功能直接建模,设置了下模板与下螺母间、导柱面与模板导柱安装孔间等共6对接触对,在施加了边界条件和载荷后得到拉杆与模板整机模型的应力及位移云图。由应力和位移云图可知,下模板的受力状况最差,变形量也是最大的,验证了下模板在实际工作中是经常出现断裂的部位。综合应力及位移云图得知,下模板的安全系数较高,有较大的优化改进空间,因此对拉杆与模板整机模型进行的有限元分析为对下模板单独进行的优化设计提供了依据。以有限元分析结果为依据,对下模板进行了拓扑优化,设置了材料去除量为50%,运行迭代17次时计算收敛,得到了下模板的拓扑优化单元图及拓扑云图,清晰的反映了下模板筋板的分布形式及位置,进一步为下模板的参数化优化提供了参考。下模板的参数化优化是对做过的拉杆与模板整机有限元分析及下模板拓扑优化的工作的延续,参数化优化的结果即是本文最终要得到的结果。在建立了下模板参数优化的有限元模型后,运行优化,经过21次迭代得到最优化结果。下模板经优化后总体积由3710798.2?mm减少到1019.2?37 mm,体积减少约21.7%,达到了减轻重量的目的,达到了本文对下模板优化设计的目标。最后对优化前后的下模板进行了模态分析,分析结果表明,下模板与液压缸不会产生共振,优化前后下模板的动态特性是合乎要求的。