压铸机双曲肘合模机构参数关系的研究

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文章编号：１００１－３９９７（２００７）１２－００８２－０２

ＭａｃｈｉｎｅｒｙＤｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ

２００７年１２月

压铸机双曲肘合模机构参数关系的研究

于彦江

蔡建平（中国地质大学（武汉）机械电子工程学院，武汉４３００７４）

Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｊｏｉｎｔ－ｄｏｕｂｌｅｃｌａｍｐｉｎｇｕｎｉｔｏｆｄｉｅ－ｃａｓｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ

ＹＵＹａｎ－ｊｉａｎｇ，ＣＡＩＪｉａｎ－ｐｉｎｇ

（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ（Ｗｕｈａｎ），Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）

$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$%$$$$$$$$$$%$$$$$$$$$$%【摘

要】合模机构是压铸机最重要的部件之一，其结构直接影响到整个压铸机的性能。使用

ＭａｔｈＣＡＤ软件对双曲肘合模机构的参数关系进行研究，总结出参数关系表。

关键词：压铸机；双曲肘合模机构；参数

【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｅｃｌａｍｐｉｎｇｕｎｉｔｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｓｏｆｄｉｅ－ｃａｓｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ．Ａｎｄｉｔａｆ－

ｆｅｃｔｓｔｈｅｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｍａｃｈｉｎｅｄｉｒｅｃｔｌｙ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ＭａｔｈＣＡＤｗｅｒｅｕｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｊｏｉｎｔ－ｄｏｕｂｌｅｃｌａｍｐｉｎｇｕｎｉｔ．Ａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｔａｂｌｅｏｆｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｄｉｅ－ｃａｓｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ；Ｊｏｉｎｔ－ｄｏｕｂｌｅｃｌａｍｐｉｎｇｕｎｉｔ；Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ

中图分类号：ＴＨ１６

文献标识码：Ａ

Ａ&ｍａｘ

Ｅ

’

\"

［１］

工作条件、铸件的精度和致密度、工人的劳动安全等。双曲肘合模机构具有运动性能好、机构刚性大、合模速度快等特点，很好地满足了压铸工艺、高生产率、安全可靠及节能等方面的要双曲求，成为目前国内外压铸机合模机构广泛采用的结构形式。肘合模机构的设计中存在设计变量繁多、参数关系复杂等因素，致使其优越性能难以充分发挥［２］［３］。

国内外对双曲肘合模机构的研究取得了一定的成果，也得到不断的开发和应用，但目前仍处于不断完善和推广应用当中：一方面是推导更为合理的数学模型，另一方面是寻求更为有效的优化方法。本文就是基于ＭａｔｈＣＡＤ软件对压铸机双曲肘合模机构的参数关系进行研究。

Ｓ０

(０

１双曲肘合模机构的数学模型

根据双曲肘合模机构原理图（图１），建立其数学模型［４］。原前肘杆长度Ｌ２、小理图及公式中参数说明如下：后肘杆长度Ｌ１、

铰长度Ｌ４、后肘杆支撑长度Ｌ５、十字头高度Ｅ、最大启模角!ｍａｘ、后肘杆夹角#，后肘杆转角!，前肘杆转角$，小铰与斜排角\"、水平夹角%。

１．１机构总长

（&ｍａｘ＋’＋\"）］２－Ｌ５ｃｏｓ（Ｌ１＋Ｌ２）ｃｏｓ\"＋!Ｌ４２－［Ｅ－Ｌ５ｓｉｎ（&ｍａｘ＋’＋\"）（１）Ｌ＝

＊来稿日期：２００７－０１－１８

&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&真模型中芯模和纱线对应于此角度时的空间位置，经过不断重及动画技术实现了筒形压力容器缠绕过程的动态仿真，模型参绘就能实现纤维缠绕筒形压力容器的动态仿真。定时器的时间设置根据芯模转速来确定。仿真应用程序界面分为两部分，一部分为参数控制面板，另一部分为图形绘制区域，这需要利用程序运行时在参数控ＯｐｅｎＧＬ的ＣＳｐｌｉｔｔｅｒＷｎｄ类创建分区视图。

制面板中输入制品的基本参数，就可自动进行缠绕线型的ＣＡＤ设计，得到所需的各种参数，然后开始仿真。

数任意调整，实物仿真形象直观，可以方便地控制模型，进行人机交互。模拟缠绕过程，就可在设计阶段及时发现设计中的不足和缺陷，从而减少设计成本，缩短设计周期，提高生产效率。

４结束语

在ＶＣ的ＭＦＣ环境下，利用ＯｐｅｎＧＬ强大的三维图形功能

$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$%合模机构在很大程度上影响到压铸机的生产效率、模具的

Ｌ１Ｌ５

ＤＬ４

Ｆ

Ｓｍ

图１双曲肘合模机构原理图

ＢＬ３

Ｌ２Ｃ

(ｍａｘ

锁模油缸行程Ｓ０及行程比Ｗ１．２动模板行程Ｓｍ、

（&ｍａｘ＋\"）－（Ｌ１＋Ｌ２）ｓｉｎ\"］２（Ｌ１＋Ｌ２）ｃｏｓ\"－!Ｌ２２－［Ｌ１ｓｉｎＳｍ＝

（&ｍａｘ＋\"）－Ｌ１ｃｏｓ

（&ｍａｘ＋’＋\"）］２－!Ｌ４２－［Ｅ－Ｌ５ｓｉｎ（\"＋’）］２Ｓ０＝!Ｌ４２－［Ｅ－Ｌ５ｓｉｎ（\"＋’）－ｃｏｓ（&ｍａｘ＋’＋\"）＋Ｌ５［ｃｏｓ

（３）（４）（２）

Ｗ＝Ｓｍ

Ｓ０

１．３扩力比Ｍ

（&＋\"＋’＋%）ｃｏｓ$Ｍ＝Ｐｍ＝Ｌ５ｓｉｎ

（&＋\"＋$）ｃｏｓ%Ｐ０Ｌ１ｓｉｎ其中$＝ａｒｃｓｉｎ

（&＋\"）－（Ｌ＋Ｌ）ｓｉｎ\"Ｌｓｉｎ\"#Ｌ１

１

２

２

（５）（６）

参考文献

１乔林，费广正等．ＯｐｅｎＧＬ程序设计［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２０００．（高级编程篇）２和平鸽工作室．ＯｐｅｎＧＬ高级编程与可视化系统开发

［Ｍ］．北京：中国水利水电出版社，２００３．

３冷兴武．缠绕工艺［Ｍ］．武汉：武汉工业大学出版社，１９９５．

第１２期

!＝ａｒｃｓｉｎ

（\"＋#＋$）Ｅ－Ｌｓｉｎ

!\"Ｌ５

４

于彦江等：压铸机双曲肘合模机构参数关系的研究

（７）

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３参数关系表

如上所述，使用ＭａｔｈＣＡＤ软件建立目标与参数之间的相互关系，并将变化关系和趋势汇总如表１所示。

表１参数关系表

动模板行程Ｓｍ行程比Ｗ扩力比Ｍ速度比Ｃ机构总长Ｌ后肘杆Ｌ１前肘杆Ｌ２杆长比λ十字头高度Ｅ小铰Ｌ４后肘杆支撑Ｌ５最大启模角αｍａｘ后肘杆夹角$斜排角&临界角α１．４速比Ｃ

速比Ｃ与扩力比Ｍ成反比，Ｃ＝１／Ｍ。

（８）

２参数关系分析

对于如此复杂的数学公式，用一般的分析方法难于分析出参数对目标的影响。而本文用ＭａｔｈＣＡＤ软件对上述公式进行处理，并利用其强大的自动绘图功能作出参数与目标之间的变化曲线［５］，可以直观的体现其相互关系。

＋＋－＋＋＋＋－－－－＋＋－＋＋＋＋－－－＋＋＋＋－－－－－－＋＋＋＋＋＋２．１影响扩力比Ｍ的参数因素分析２．１．１临界角%

合模力与系统的变形量有关，其大小取决于临界角\"的大小。由图２（图中角度均取弧度值）可以看出，临界角\"的变化对扩力比影响很大，在其趋近于０的时候，扩力比骤然变化，趋近于无穷大。Ｍ与\"的关系基本上是按双曲线的规律变化的。

＋＋－＋＋＋＋＋注：１、表中关系都是在其他参数不变的情况下，研究一个参数在有效区

间内对目标的影响；

“＋”表示两者正相关；“＋＋”表示两者正相关，且比较敏感；２、

“－”表示两者负相关；“－－”表示两者负相关，且比较敏感；３、

（%）Ｍ（θ）Ｍ

“４、”表示两者没有直接的关系或者影响很小。

通过表１，我们可以一目了然地发现各参数对目标的影响趋势及大小，在设计的过程中就会有所选择地改变参数，力求达到最佳设计。比如我们期望在其他目标改变不大的情况下，提高

%

图２Ｍ与\"关系图

θ

图３Ｍ与θ关系图

动模板行程Ｓｍ，就可以通过适当增加最大启模角αｍａｘ来实现。

和后肘杆夹角γ２．１．２斜排角θ

如图３、图４所示，与临界角%相似，斜排角θ与后肘杆夹也是影响扩力比Ｍ的主要因素。角γ

４结论

（１）扩力比和行程比是一对矛盾，不能同时趋于最佳，只能有所舍取。所以，设计时我们要首先分清哪一方面是期望得到的，才便于参数设计。

（２）最大启模角α斜排角θ、后肘杆夹角γ和临界角α影ｍａｘ、响到的目标比较多且相对敏感，所以在设计和加工的过程中要对这些参数给予足够的重视。

（３）以前的经验认为，从公式（５）可以看出，Ｌ１和Ｌ５都可以直接对扩力比产生影响。但实际作图发现，Ｍ对Ｌ１长度并不敏感。因为β角与Ｌ１有关，并不能单从公式（５）来推断参数关系，要代入全部参数才能真实反映其相互关系。

图４Ｍ与γ关系图图５Ｗ与θ关系图

２．２影响行程比Ｗ的参数因素分析

图５、图６、图７分别是斜排角θ、后肘杆夹角γ和杆长比λ与行程比Ｗ的关系图。

（４）参数关系是从数学分析得到的，对设计起着参考作用，而不是决定作用。在设计过程中，需要对设计结果结合经验进行再验证。

参考文献

１力劲机械有限公司．卧式冷室压铸机技术教程．北京：机械工业出版社，１９９７．

２朱成实，吴琼，吴敬东，翁莅，田健．用ＭａｔｈＣＡＤ对注射机增力机构进行优化设计．机械设计，２００５，２２（１）：５６￣５８．

３欧笛声，周雄新，朱萍．双曲肘五孔斜排合模机构的设计改进．广西工学院学报，２００５，１６（４）：１９￣２６．

４北京化工学院．塑料机械设计［Ｍ］．北京：轻工业出版社，１９８２．５苏宏宇，莫力．ＭａｔｈＣＡＤ２０００数据处理应用与实例．北京：国防工业出

图６Ｗ与γ关系图

图７Ｗ与λ关系图

版社，２００１．