2.1  压铸机中板有限元模型的建立

压铸机主要零部件的模型如图1所示，其中增力机构通过中板传力，为模具提供锁模力。压铸机中板的原始三维模型如图2(a)和(b)所示，结构比较复杂，中板模架装配面开了许多T型槽，用来固定模具，增力装配面上开了四个矩形槽，边角分布四个与格林姆柱相配合的通孔。为了获得较好的优化结果以及便于高质量网格的划分，对压铸机中板的模型做了简化，

忽略了一些小的特征量如：T型槽，倒角和圆角，如图2(c)和(d)所示。

对简化后的中板模型进行六面体网格划分，将模型分为设计区和非设计区两个部分，如图3中(a)、(b)、(c)所示。对两个区域的网格分布赋予同一种材料和属性，材料为球墨铸铁QT450，其杨氏模量E为150GPa，泊松比为0.25，密度为7.3吨/m3，其中HEX8六面体单元为155,196个，共155,638个单元,172,978个节点。

2.2 施加约束和载荷

在施加约束和载荷时，应尽量参考中板实际的工况和相关参数。对图1进行分析可知，中板起固定模具和传递锁模力的作用，在实际工况中可沿着格林姆柱轴向移动,故施加载荷时，可视销（与铰孔配合）固定，在模架面接触模具部位施加1250吨的面载荷。建立约束时，边角的四个通孔内表面的六面体单元释放Z向（轴向）的自由度，约束其余自由度；约束中板底面支承座Y方向的自由度，释放其余自由度，在10个铰孔处建立10个相对应的RBE2刚性单元，约束这些单元的全部的自由度。

2.3 拓扑优化参数设置

对中板优化时，定义设计变量，即选择设计区域，定义目标函数为最小质量，定义约束条件为满足应力约束。为了便于制造加工，添加了了最小、最大尺寸和拔模约束。这样优化的三大要素和制造约束都已经设置完毕，做完以上设置后提交OptiStruct分析。

3 拓扑优化结果及分析

压铸机模架装配面要预留一定的厚度来装配模具，那么预留量的大小将是影响拓扑优化结果的因素之一，为了确定最佳的预留量，对以中板模架装配面的厚度为设计变量的有限元模型做了拓扑优化模拟，对比了优化后模型的减重比和中板的变形位移。对优化后的结果进行了分析，图4是取不同预留厚度的有限元模型优化后，密度值取0.3（密度值低于0.3的单元被去除）时的结果。

从图4中可以看出，当预留厚度为25-150mm时，设计区域的优化结果很相似，材料呈“X”型对角线分布，中间两个通孔中间部位材料较多；铰孔连接处，材料有类似筋的分布与中间相接。当预留厚度大于200mm时，设计区域在中板中间部位的材料几乎完全去除，铰孔处材料依然类似筋的分布和中间相接。这种材料布局符合力的传递途径，能保证应力要求。