[发明专利]一种压铸机机铰系统的设计方法

权利要求书

1.一种压铸机机铰系统的设计方法，其特征在于：

步骤一，三维建模：采用三维设计软件建立压铸机开模和锁模工况下的合模机构装配体几何模型；

步骤二，简化压铸机的装配体模型：去除装配体模型中不影响合模机构功能、力学性能以及可以通过运动副简化的非核心部件；简化核心部件中的微观细节结构特征；

步骤三，对简化后的压铸机装配体几何模型进行离散化：在CAE软件中采用四面体或六面体单元对简化后的合模机构几何模型进行网格划分，设置相对应的材料力学性能参数；设置控制尺寸、雅可比值以及最大和最小角度的网格质量参数；

步骤四，提取合模机构的载荷及约束关系，建立边界条件及对应的合模机构力学模型：根据压铸机实际工况合模机构受力情况，在模板上部件上施加相应的约束、载荷，同时设置模板与哥林柱、模具、机铰、转轴的接触关系；分别得到合模机构、机铰系统、转轴系统的力学模型；

步骤五，基于有限元法求解，计算合模机构和机铰系统的力学性能：将合模机构和机铰系统的力学模型提交至CAE软件求解器，后处理计算结果得到不同工况下合模机构和机铰系统的应力、位移云图；

步骤六，验证仿真数值模型的准确性和计算精度：通过实验方式测试现有机型的应力/应变与位移量和锁模力大小，在实验工况与仿真工况相同的条件下，分别验证确定合模机构和机铰系统数值模拟的准确性和计算精度是否满足要求；若满足要求，即得到可靠的合模机构和机铰系统建模模型，执行步骤七；若不满足要求，则返回步骤二重新修改简化模型；

步骤七，评估压铸机合模机构各个模板、哥林柱和机铰系统的强度是否满足要求：根据强度理论和设计要求校核压铸机合模机构各零部件及系统是否满足要求；若满足要求，开始进行机铰系统的详细设计，执行步骤八；否，返回步骤一重新建模；

步骤八，计算合模机构以及机铰系统的刚度系数：根据合模机构及机铰系统的力学性能计算结果，分别计算合模机构和机铰系统的刚度系数；

步骤九，在合模机构三维装配体模型中提取模板、哥林柱、机铰部件与铰轴的空间位置信息、质量、运动关系和水平/垂直方向刚度信息；

步骤十，在多体动力学软件中，建立机铰系统的简化多刚体/柔性体动力学计算模型；

步骤十一，基于运动学方法，仿工况机铰的收、放动作，实现开模和锁模的过程仿真：根据机铰系统的实际运动参数，分别计算由锁模状态到开模状态以及开模状态到锁模状态机铰系统的运动过程；

步骤十二，计算开模/锁模过程机铰系统的扩力倍数和行程比，绘制扩力倍数和行程比的时间历程曲线：对运动学仿真结果进行后处理，用机铰系统输出载荷除以输入载荷即得到扩力倍数，动型座板速度除以十字头速度得到行程比，分别计算出开模和锁模过程扩力倍数和行程比的时间历程曲线；

步骤十三，计算考虑机构变形和满足机铰系统合模条件下的临界角度：融入合模机构力学性能计算的模板、机铰、转轴、模具和哥林柱的变形量/刚度数据，计算出机铰系统合模时的实际位置以及对应的机铰系统零部件的临界角度；

步骤十四，计算合模临界角度对应的机铰系统扩力倍数、行程比和锁模力：根据合模时机铰系统的临界角度以及扩力倍数、行程比的时间历程曲线，计算合模临界角度对应的锁模力、行程比和机铰系统扩力倍数；

步骤十五，评估锁模力和行程比的大小是否满足设计要求，若锁模力和行程比大小满足要求，则得到满足设计要求的机铰系统结构设计，若不满足设计要求则返回步骤一，重新设计机铰系统各零部件，直至完成整个设计流程。

2.根据权利要求1所述的压铸机机铰系统的设计方法，其特征在于：所述步骤四和五中的合模机构力学模型的建立方法包括：

1）设置单元类型，包括四面体单元或者六面体单元；

2）设置载荷类型，包括水平载荷、垂直载荷、质量载荷；

3）设置接触类型，包括点对面接触、面对面接触、摩擦系数；

4）设置计算类型，采用非线性静态分析；

5）建立机铰系统力学模型，包括：勾铰、长铰、小铰、十字头和转轴；

6）建立合模机构的整体力学模型：包括定型座板、动型座板、尾板、哥林柱、模具、机铰系统的力学模型。