[发明专利]一种卧式压铸机锁模机构的优化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压铸机的优化设计方法，尤其涉及一种可提升压铸机锁模性能的卧式压铸机锁模机构的优化设计方法。

背景技术

压铸加工生产是一种优良的无切屑先进成型加工工艺，它具有零件尺寸精度高、表面光洁度高、机械性能好、生产效率高、节约原材料等优点，因此在汽车、机械、仪表、航空、电器等领域已得到广泛应用。压铸机锁模机构一般是由三大板和机铰机构组成，工作时由锁模油缸的推力通过肘杆机构的力放大效应来实现锁模效果，锁模机构的动作原理为：当液压油进入锁模油缸时，推动锁模活塞带动十字头使钩铰绕支点摆动，通过长铰将力传递给动模板，产生锁模动作。为了适应不同厚度的压铸模，用调模齿轮带动调模板和动模板作水平移动，然后锁紧调节螺母，要求调整到模具闭合时形成机构的自锁。根据机器要满足的锁模特性，要求动模板在锁模行进过程中速度均匀且较快，接近模具时的速度尽量低，在锁模过程中避免肘杆和模板产生干涉，足够的锁模力，为保证压铸加工精度，模板变形要求在允许范围内，为保证零组件不会因为大变形而导致破坏，要求整个锁模系统和单个零件的变形不超过允许范围等，因此在压铸机锁模装置的设计中，往往需要注意如下几点要求：（1）足够的锁模力；（2）为了用较小的油缸推力得到较大的锁模力，需要有较大的力的放大作用，这样不仅使合模装置结构紧凑，尺寸小而重量轻，使油压系统更经济更节能；（3）用相同的油缸行程获得较大的模板行程；（4）动模板在运动时有较好的运动特性，即实现慢-快-慢的自然变速开闭模过程，以减少开闭模终了时的冲击和振动；（5）为保证压铸加工精度及防止系统和单个零件变形过大导致破坏，要求对整个锁模机构系统和单个零件的刚度进行最小限制；（6）有较短的轴向尺寸，以减少机器重量和占地面积。但现有的双肘杆式合模装置就上述六点难以取得较好的统一，特别是锁模机构的力放大特性和运动特性较难得到较好的平衡效果，当改变一些局部参数时，锁模力的放大比倍数变大，但行程比变小，运动特性变差，反之亦然。因此两者是相互制约的，难以使两者都能达到很好的效果，但是从系统工程角度来研究，还是可以从机构长度、角度、刚度等方面来综合研究机构长度、角度、刚度对压铸机锁模力放大比、行程比、总体刚度、运动平稳性等方面的影响关系与变化规律，进而对机构长度、角度、刚度等参数进行优化配置，以获得符合压铸模锁模性能最优要求的压铸机锁模机构。因此如何通过调整机构参数来使压铸机运行平稳高效，并在运动特性、力放大比以及在变形和刚度等方面使压铸机锁模性能协调和优化是人们急需解决的技术问题。 

中国专利公开了一种直压式合模锁模机构（CN201618838U）包括动型板、静型板、大杠、开合模缸、锁模缸，静型板与机台固定连接，动型板由开合模缸驱动并与机台导轨滑动配合，大杠与机台导轨轴向平行、与动型板滑动配合且两端分别位于动型板两侧，且其中一端与静型板固定连接，设置有相配合的调节丝杆和螺纹导筒，调节丝杆和螺纹导筒同开合模缸轴向平行，调节丝杆和螺纹导筒其中之一为固定件，另一个为转动件，其中固定件与大杠轴向位置固定，转动件与动型板轴向位置固定，设置有传动机构与驱动装置，转动件通过传动机构与驱动装置相连。此装置虽然通过调节丝杆和螺纹导筒避免了调模对油缸行程的影响，通过油缸死点提高锁紧力，从而克服压射料时的瞬间冲击力，以提高直压式合模锁模机构的刚性。但此装置同样存在无法通过调整机构参数来使压铸机运行平稳高效，并在运动特性、力放大比以及在变形和刚度等方面使压铸机锁模性能协调和优化等的技术问题。

发明内容

本发明主要是提供了一种根据运动学和弹性体动力学系统设计原理，对压铸机锁模机构进行了系统分析和优化，降低了压铸机的初始启动速度及整机的重量和体积，降低了锁模机构的设计难度，提升了压铸机锁模性能的卧式压铸机锁模机构的优化设计方法，解决了现有技术中存在的无法通过调整机构参数来使压铸机运行平稳高效，并在运动特性、力放大比以及在变形和刚度等方面使压铸机锁模性能协调和优化等的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种卧式压铸机锁模机构的优化设计方法，包括如下步骤：

（1）将锁模机构分解为双肘杆机构、哥林柱和三大板三个机构；

（2）建立锁模机构的运动方程，对双肘杆机构进行优化设计，以压铸机初始合模速度、压铸机力放大比、行程比、机构总长、锁模刚度建立多目标优化函数，并根据机构空间和刚度确定优化约束函数，并通过遗传算法求解；

（3）根据运动优化及弹性体动力学确定肘杆机构、哥林柱和三大板参数，包括如下步骤：

a.根据双肘杆机构运动优化要求确定双肘杆机构中的杆长、角度和三大板铰点的位置高度；