注塑机双曲肘合模机构的优化设计研究.pdf

王国宝，等：注塑机最曲肘合模机构的优化设计研究87

注塑机双曲肘合模机构的优化设计研究

王国宝程珩李福路亮马亚丽

(太原理工大学机械电子工程研究所，太原030024)

摘要为提高合模机构的工作性能，提出运用Pro／E与ADAMS协同的方法建立合模机构的参数化模型，以力

的放大比和行程比为目标函数进行优化的设计方法。通过对双曲肘合模机构的运动和力学特性进行分析，并推导

了肘杆机构的几何尺寸及位置尺寸与模板行程、速度及力的放大比之间的关系，建立合模机构的优化模型，对目标

函数进行优化。优化结果分析表明，较原方案行程比和力的放大倍数均增大，达到了预期的优化目标，为合模机构

设计方案的选择提供了依据。

关键词注塑机双曲肘合模机构虚拟样机优化设计

合模机构是注塑机中最重要的执行部件之一，1肘杆机构的特性分析

是保证模具锁紧和实现其启闭动作及顶出制品的关1．1运动特性分析

键部件，其性能将直接影响到塑料制品的质量。目根据合模机构的运动简图进行运动分析，如图

前，双曲肘式合模机构是国内外广泛采用的一种结1所示。

构形式。该机构充分利用了曲肘连杆机构的行程、

速度、力的放大特性和自锁特性，实现了锁模可靠、

开合模平稳、合模速度快、能耗低的效果¨J。曲肘

式合模机构的设计参数繁多，而且还牵涉到几何学、

运动学、动力学及机构的干涉条件和制约等多方面

因素，因此设计的产品往往难以达到合模机构的设

图1合模机构的运动简图

计要求。合模机构传统的设计方法主要通过测绘、

图1中、三分别为大曲肘和大连杆的长度，

图解、类比、经验设计法等进行结构设计，因此所得

，J、￡分别为小曲肘和小连杆的长度，h为十字头的

的肘杆机构的几何尺寸和位置尺寸无法达到最佳组

高度，为曲肘角，为最大启模角，0为斜排角，

合，也无法使机构的运动与力学特性达到最佳。这

为楔角，为顶角，为最大顶角，S。为油缸活塞

在一定程度上降低了合模机构的性能和实用价

的行程；S为动模板的行程。

值。近些年，优化设计的方法已应用到各类机械

S可用图1中C点的移动量来表示，如式(1)

产品的设计中，应用计算机的可视化技术和参数化

建模能力，可以对肘杆式合模机构进行优化设计处所示。

理，从而减少试验研究经费和时间，提高设计效S=(Lt十L2)cos0一LlCOS(…+0)一

率。^／／i一[1sin(…+)一(。+L2)sin0](1)

笔者以WK400小型注塑机的双曲肘合模机构S。可用E点的移动量来表示，如式(2)所示。

为研究对象，对合模机构的运动和力学特性进行分S0=L5[COS(y+0)一COS(…+0+y)]一

析，研究肘杆机构的几何尺寸及位置尺寸与模板行五+

程、速度及力的放大比之间的关系，建立了合模机构

,／L一[h—L5sin(…+0+)](2)

的优化数学模型。在此基础