[發明專利]一種壓鑄機機鉸系統的設計方法

有效

• 申請號: 202010767156.8
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN111922316B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 張華偉;殷術貴;毛璐瑤;郭偉科;施維;吳智恒
• 申請（專利權）人: 廣東省智能制造研究所
• 主分類號: B22D17/26
• 分類號: B22D17/26
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 劉媖;沈悅濤

本發明提供一種壓鑄機機鉸系統的設計方法，首先建立合模機構的裝配體模型，簡化模型后進行離散化；其次建立合模機構力學模型，計算合模機構的力學性能；驗證數值模型的準確性和計算精度，以及評估合模機構各部件的強度是否滿足要求，滿足要求后計算合模機構及機鉸系統的剛度系數；然后建立機鉸系統的簡化多剛體/柔性體動力學計算模型；仿工況計算開模/鎖模過程機鉸系統的擴力倍數和行程比，并繪制時間歷程曲線；計算合模臨界角度對應的機鉸系統擴力倍數、行程比和鎖模力；最后評估鎖模力和行程比是否滿足設計要求，若滿足要求，則完成結構設計；若不滿足則重新建模設計。本發明設計周期短、成本低，設計的機鉸系統滿足功能性和可靠性的要求。

技術領域

本發明屬于壓鑄機設計技術領域，具體涉及一種壓鑄機機鉸系統的設計方法。

背景技術

壓鑄機是鋁、鎂、鋅等有色金屬及其合金壓力鑄造的基礎設備，結構復雜，技術含量高，廣泛應用于汽車、航空航天、軌道交通等行業。合模機構由模板和機鉸等組成，每個壓鑄件生產循環周期都伴隨著合模機構的一次開合動作，合模機構是壓鑄機的關鍵機構。合模機構（鎖模機構）的鎖模和開模主要通過油缸推動機鉸系統，機鉸系統將油缸的推力快速擴大，推動模板動作。

如圖1所示，現有的機鉸系統的結構，其結構包括十字頭1，與油缸連接，同時十字頭通過轉軸2與小鉸3連接，小鉸通過轉軸4與勾鉸5連接，勾鉸通過轉軸6與尾板連接，同時，勾鉸通過轉軸7與長鉸8連接，長鉸通過轉軸9與動型座板連接。機鉸系統是典型的多連桿機構，零部件設計不合理導致合模機構的擴力倍數不足，開模和鎖模過程沖擊大，要實現大的鎖模力只能依靠增加油缸推力，增加能耗。另外，機鉸系統設計不合理導致開模和鎖模花費時間更長，壓鑄工作效率低。目前壓鑄機機鉸系統的設計主要基于類比設計和經驗設計。這種設計方法不能夠考慮到合模機構其它零部件性能以及實際的載荷工況的影響，無法考慮零部件變形對擴力倍數、行程比等性能參數的影響。因而，開發的產品性能不高，反復設計、制造導致研發周期長，費用高。

如授權公告號為CN103286297B的中國發明專利，公開了一種壓鑄機的優化設計方法，解決了現有技術中存在的無法通過調整機構參數來使壓鑄機運行平穩高效，并在運動特性、力放大比以及在變形和剛度等方面使壓鑄機鎖模性能協調和優化等的技術問題，主要是采用傳統的理論公式計算方法，在剛度計算過程中使用了有限元方法計算了單個部件的剛度，作為理論計算的輸入條件，但只考慮了單個方向的剛度，存在如下問題：

（1）理論公式計算方式的結果誤差大：該專利方法（CN103286297B）基于理論公式計算鎖模機構的力放大比倍數M、行程比Ks和剛度C，誤差較大。首先，在理論計算時把鎖模機構的部件尺寸作為不變量，不能考慮模板與機鉸系統以及組成機鉸系統的各零部件之間的連接關系，連接剛度和變形大小，而在實際受力情況下，各零部件的尺寸，如長度、桿件之間的夾角等都是變化的。再者，鎖模機構中模板和機鉸系統部件大多結構和形狀不規則，結構上設計了很多加強筋或者減重孔洞，用公式計算，把零件橫截面積簡化成規則形狀的計算方式與實際情況差別很大。另外，理論計算是將機鉸立體結構簡化成平面幾何關系推導出計算公式，是靜態的計算，無法考慮實際合模過程機鉸系統和模板等運動部件巨大重量產生的慣性作用，損耗油缸的推力。因而，理論計算公式中油缸推力，部件尺寸、夾角以及剛度等數值與實際情況不一致，將引入較多誤差，導致計算結果不準確；