Page 120 - 《橡塑技术与装备》2026年1期

橡塑技术与装备
HINA R&P TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

基于 ANSYS 与正交试验的密炼机机架

优化设计

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周翔宇 ，黄陈 ，俞成涛 ✳
(1. 江苏理工学院，江苏 常州 213001 ；
2. 南通旭鑫橡塑机械有限公司，江苏 南通 226600)

摘要 ： 本文基于有限单元法建立密炼机机架有限元分析模型，根据实际工况简化边界条件进行计算。利用结果对板厚及角度
尺寸参数化进而确定优化模型，通过相关性分析筛选出与目标相关性大的参数值 ；利用正交试验对筛选变量优选。最后 , 结合正
交实验结果确定最终优化方案并进行仿真校核。
关键词 ： 密炼机机架 ；有限元 ；正交试验 ；优化设计
中图分类号 ： TQ330.41 文章编号 ： 1009-797X(2026)01-0068-04
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2026.01.014

密闭式炼胶机 ( 简称密炼机 ) 又称捏炼机，主要 试验确定优化设计方案 ；最后对轻量化结果进行机架
用于橡胶或塑料的塑炼和混炼。密炼机是在开放式炼 结构仿真分析验证，从而确定更为合理的设计方案。
胶机 ( 简称开炼机 ) 基础上发展起来的一种高强度、
间隙性混炼设备。世界第一台密炼机由 1879 年德国 1 有限元模型建立
人发明，自 1916 年出现真正意义上的本伯里 (Banbury) 根据已有相关产品设计制造经验，首先建立相对

密炼机后 , 密炼机的优势逐渐被人们所认识。在橡胶 保守的机架模型，图 1 所示。
混炼过程中 , 密炼机具有更多优点 : 混炼容量大、时间
短、效率高、粉尘飞扬少、配合剂损失小 , 同时工作
环境好、操作安全、劳动强度低、机械化与自动化程
度高、胶料质量好等 [1~2] 。
密炼机机架其结构常常为焊接形式，其布局结构
常为 L 型。传统的设计方法常为类比或者经验设计，
为保证足够的刚性及强度，通常设计方案均比较保守，
使得密炼机较为笨重。随着橡胶工业的不断发展，对
产品设计提出了更高的要求 ：以较少的质量，设计出
强度、刚度符合要求的机架。同时，这也是为降低成
图 1 机架模型
本以及轻量化设计所提出的要求。目前，有限元等现
代设计方法在汽车、航天等领域应用广泛，国内橡塑
图 1 为简化后模型，简化内容包括对结果无明
机械行业装备结构设计也由经验设计逐步过渡到采用
显影响的螺栓、气缸及防尘用挡板等零件，以及焊
有限元等现代设计方法进行产品设计，进而降低成本
缝、圆角等几何细节。在有限元分析中，以上细节
并提升产品性能。
大幅度影响仿真计算量， 且影响网格质量及计算精度
本文利用 ANSYS workbench 建立参数化有限元
[3] 。材 料选 用 Q235B 结构 钢，根 据《钢 结构 通用 规
分析模型，对某型号压力机机架结构进行静力学分析；
根据后处理所得结果，结合敏感度分析确定与质量、
作者简介 ：周翔宇 (1995-)，男，硕士研究生，研究方向
刚度、强度相关性较大的设计参数 ；进一步结合正交 为轻量化设计与研究。

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