合模机构是注塑机最重要的承力部件，模板具有固定模具和运动导向的作用，合模机构的刚度、结构参数和力学性能直接影响注塑机的稳定性。运用有限元分析的方法，识别薄弱环节。基于人工材料密度的拓扑优化理论和拓扑优化准则算法，运用变密度法对定模板和动模板进行了拓扑优化，为改进注塑机机身受力状况和结构优化设计提供理论依据。介绍了非线性接触问题的有限单元法，对接触问题的分析方法和工程应用进行了探讨和研究。提出了合模机构可行的分析方案。利用PRO-E建立合模机构及其各个零件的实体模型，进行了合模机构的有限元分析，识别薄弱环节，为拓扑优化提供理论依据。基于人工材料密度的拓扑优化理论和人工材料密度的拓扑优化准则算法，运用变密度法对定模板和动模板进行了拓扑优化，建立了拓扑优化结构图、响应函数、目标函数和边界约束函数，探讨了在不同约束函数下单元密度分布，以及不同的惩罚因子下单元密度图的变化情况和收敛速度，确定了在约束函数Volumefrac为0.8、惩罚因子在3时、控制精度为0.001时，模板有较好的刚度和收敛速度，此时单元密度的离散比较高，抑制了棋盘格式出现，布置了最优化的材料分配方法。拓扑优化结果同时表明，优化区域的选取，外载荷，边界条件及目标函数的设置是正确的，符合实际情况。拓扑优化达到了结构轻量化设计的目标，有效地减少材料，拓扑优化分析结果表明，最大应力减小了4.16%。且应力分布更加均匀。合模机构整体质量减少了6.436T。同时优化结果给出材料的最佳分布方案，优化后模型满足产品技术指标，不仅提高产品设计刚度，对于模板的创新性设计具有重要意义。