[发明专利]一种卧式压铸机锁模机构的优化设计方法

权利要求书

1.一种卧式压铸机锁模机构的优化设计方法，其特征在于：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；

b.确定三大板和哥林柱的刚度尺寸参数，根据有限单元法计算肘杆机构、三大板和哥林柱的变形结果对刚度进行分析验证；

（4）根据杆长、夹角、刚度因素对压铸机锁模的影响，建立锁模机构的设计方法，对杆长、夹角、刚度进行优化设计。

2.根据权利要求1所述的一种卧式压铸机锁模机构的优化设计方法，其特征在于：所述的步骤（2）中的优化约束函数和目标优化函数如下：

（1）                                               ；

（2），

其中的为上下两个钩铰铰点之间的垂直距离；

（3）；

（4）；

（5）， 

其中的是根据安装和加工环境条件设定的最小值；

（6），

其中的是实际压铸机工作时的输入输出运动行程比；

（7）力放大比倍数：

，

其中的为设计要求的最小力放大比倍数；

（8）行程比：

，

其中的为设计行程比值；

（9）动模板速度与油缸速度比值：，

其中的为动模板速度与油缸速度比值系数；

（10）油缸推力：

，

其中的为压铸机油缸的最大许用推力值；

（11）总刚条件： 

，

其中的为最小锁模刚度、C₁为钩铰总刚度、C₂为长铰总刚度、C_p为哥林柱总刚度、C_m为动模板刚度、C_d为定模板刚度、C_t为调模板刚度；

（12）刚度配比范围：

，

其中的的取值为[3.5至4.5]；

（13）锁模角：，

其中的为油缸推力最大时与斜排连线的夹角；

其中的（1）至（6）为主要优化约束条件，（7）至（13）为附加优化约束条件，且：

~为机铰的长度；

为合模过程中后肘杆与撑直状态下连线的夹角；

为合模过程中合模油缸的推力；

为机铰间的摩擦系数；

为哥林柱与动模板间的摩擦系数；

为长铰与水平线夹角   ；

为推力角：；

为斜排角；

为杆长比   ；

为总刚度；

为钩铰的总刚度；

为长铰的总刚度 ；

为哥林柱的总刚度 。

3.根据权利要求2所述的一种卧式压铸机锁模机构的优化设计方法，其特征在于：根据有限元分析结果对钩铰和长铰的刚度设置纠正系数， 其中的，，为钩铰材料弹性模量，为长铰材料弹性模量，为钩铰的横截面面积，为长铰的横截面面积，为钩铰长度，为长铰长度，为钩铰的刚度纠正系数，为长铰的刚度纠正系数。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种卧式压铸机锁模机构的优化设计方法，其特征在于：设定三大板的弹性变形范围和整个锁模系统和单个零件的刚度允许范围。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种卧式压铸机锁模机构的优化设计方法，其特征在于：所述的锁模机构的参数设计，包括如下步骤：

（1）构建压铸机锁模机构虚拟样机数字模型；

（2）对压铸机锁模机构进行运动学分析，根据力放大比、行程比、机构长度分析机构杆长、角度等优化参数；

（3）运用有限元分析方法和弹性体动力学分析方法进行弹性动力学分析，并根据弹性动力学分析结果计算机构各个部件的变形及刚度分布；

（4）构建运动学和动力学系统，优化非线性多目标优化约束函数和目标函数，运用遗传算法编程进行求解；

（5）根据锁模肘杆机构杆长和夹角进行锁模力和锁模刚度分析和验算。