专利名称：一种压铸机锁模力在线调节装置和调节算法的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及一种以行程微调节为基础的力学量调节装置和调节算法，尤其是一种压铸机锁模力在线调节装置和调节算法。
背景技术：
压铸产品是熔融金属在模具内高压快速冷却成形，在压铸过程中的压射速度和增压过程对铸件产品质量影响极大。熔融金属在最终静压力的作用下冷却凝固，静压力的大小取决于压铸件的复杂程度、合金性能和压铸件的质量要求，一般为50 500MPa，作用于压铸件的总合力则由合模机构来承担所要求的锁模力，并由合模机构四根拉杆产生的弹性变形来实现。锁模力不足会造成模具胀开，影响压铸件的质量并对压铸机附近的人物造成危险；锁模力过大会影响模具和压铸机的使用性能和寿命。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种能保证在压铸过程中的实际锁模力在设定值范围内的在线锁模力调节装置和锁模力调节算法。为了实现上述目的，本发明所设计的压铸机锁模力在线调节装置，包括锁模力在线检测系统、反馈控制系统和调模执行机构等三个部分。所述的锁模力在线检测系统由应变式测力传感器、调理电路组成；应变式测力传感器是将应变片粘贴在弹性构件上，用钢带紧紧地联接在压铸机的拉杆上，获得与拉杆相同的变形量。可以在一根拉杆上安装应变式测力传感器或四根拉杆上分别安装应变式测力传感器。在四根拉杆上安装则更准确，其合力就是总锁模力。每根拉杆上可采用由一组、二组或四组应变式测力传感器，常用二组应变式测力传感器，相隔10°布置，以消除由于结构上原因引起的横向力作用产生弯曲影响，提高测试精度；每组应变式测力传感器由一纵一横的两片应变片组成，可以实现温度补偿，消除环境温度的影响，进一步提高测试精度。锁模力在线检测系统的调理电路本质上是一种电桥电路，将应变片的电阻变化量转换为电压量并经适当地放大以经合适的电压量输出。一组应变传感器接成半桥，二组应变式测力传感器接成全桥，四组应变式测力传感器则可采用串联后接成全桥，进而提高测试的灵敏度。应变式测力传感接成电桥后通过信号电缆传递到反馈控制系统。应变式测力传感器安装在前后模板间，距拉杆在前后模板的固定联接端大于拉杆直径且不影响合模机构运动的位置处，以获得均匀的应变分布。所述的调模执行机构包括液压马达、驱动齿轮、调节小齿轮、调模螺母和调模大齿轮。液压马达前端可经过减速机构或直接通过驱动齿轮带动调模大齿轮转动、调模大齿轮再带动调模小齿轮转动、小齿轮带动调模螺母，改变拉杆上的两模板间的距离。液压马达、调模大齿轮等支承在后模板上，随后模板一起移动；调模小齿轮支承在调模螺母上并用键联接传递动力，将调模小齿轮-调模螺母的转动转换成调模螺母在拉杆上的移动。调模螺母安装在后模板的后方，调模螺母的移动改变前、后模的相对位置，在压铸机合模机构和模具尺寸不变的情况下改变合模时的变形量，从而改变锁模力的大小。所述的反馈控制系统由编码器、控制器和控制执行程序单元组成。编码器与液压马达同轴安装，检测液压马达转过的角度，提供稳定锁模力所要求调整变形量的对应转动角度。控制器用于比较分析实测锁模力峰值与设定值的差值，根据控制计算提供的控制程度的结果，实施进行锁模力调整；控制执行程序单元是由锁模力与拉杆应力应变、调模执行机构传动关系及比较器提供的锁模力差值编制控制液压马达启停的执行程序。本发明还提供了一种压铸机锁模力在线调节装置的控制算法，其具体包括以下步骤a)建立压铸机合模机构的拉杆受到的拉力F与拉杆产生的应变e间的关系，上述关系与拉杆自身的直径d或横截面积A (A = d2/4)、所用材料的弹性模量E有关其具体关系式为e= F/EA = 4F/E n d2 或 F = e EA = E n d2 e /4 ；由胡克定律，对于受轴向拉力作用的拉杆，其轴向正应变为e，横向应变为-V e，其中V为泊松比；b)采用应变法测定每根拉杆的实际拉力，在拉杆上固定一组或两组应变式测力传感器，上述提及的应变式测力传感器是由二片应变片组成，一片沿拉杆轴线的纵向感受与拉杆相同的轴向应变，另一片感受横向应变并拼成电桥进行测量；采用一组应变式测力传感器连接成测量电桥测量拉杆的应变，测量电路构成半桥，其应变e与电桥输出电压U(!的关系为
权利要求
1.一种压铸机锁模力在线调节装置，其特征在于它包括锁模力在线检测系统(15)、反馈控制系统(16)和调模执行机构(I)三个部分，锁模力在线检测系统(15)连接在压铸机合模机构的拉杆(8)上，锁模力在线检测系统(15)与反馈控制系统(16)信号连接，反馈控制系统(16)与调模执行机构(I)信号连接。
2.根据权利要求1所述的压铸机锁模力在线调节装置，其特征在于所述锁模力在线检测系统(15)由应变式测力传感器(15-1)和调理电路(15-2)组成，应变式测力传感器(15-1)连接在压铸机合模机构的一根或四根拉杆(8)上,且位于压铸机合模机构的前模板(2)与后模板(5)之间，距拉杆(8)在前模板(2)或后模板(5)的固定联接端的距离大于拉杆(8)的直径，所述调模执行机构(I)包括液压马达(13)、驱动齿轮(11)、调节小齿轮(6)、调模螺母(7)和调模大齿轮(10)，液压马达(13)、调模大齿轮(10)支承在后模板(5)上，随后模板(5) —起移动，液压马达(13)通过减速机构(12)连接驱动齿轮(11)，调模螺母(7)螺纹套接在拉杆(8)上，且位于后模板(5)的后方并与后模板(5)固定，调节小齿轮(6)套接在调模螺母(7)外，驱动齿轮(11)与调模大齿轮(10)啮合，调节小齿轮(6)与调模大齿轮(10)啮合，所述反馈控制系统(16)由相互信号连接的编码器(16-1)、控制器(16-2)和控制执行程序单元(16-3)组成，应变式测力传感器(15-1)与控制器(16-2)信号连接，编码器(16-1)与液压马达(13)呈同轴状，控制执行程序单元(16-3)与液压马达(13)信号连接。
3.根据权利要求2所述的压铸机锁模力在线调节装置，其特征在于所述每根拉杆(8)上连接二组、三组或四组应变式测力传感器(15-1);每组应变式测力传感器(15-1)由一纵一横的两片应变片组成；所述的调理电路(15-2)为电桥电路。
4.根据权利要求3所述的压铸机锁模力在线调节装置的控制算法，其特征在于包括以下具体步骤 a)建立压铸机合模机构的拉杆(8)受到的拉力F与拉杆(8)产生的应变e间的关系，上述关系与拉杆(8)自身的直径d或横截面积A (A= d2/4)、所用材料的弹性模量E有关 其具体关系式为e = F/EA = 4F/E d2 或 F = e EA = E n d2 e /4 ； 由胡克定律，对于受轴向拉力作用的拉杆(8)，其轴向正应变为e，横向应变为-V e，其中V为泊松比； b)采用应变法测定每根拉杆(8)的实际拉力，在拉杆(8)上固定一组或两组应变式测力传感器(15-1)，上述提及的应变式测力传感器(15-1)是由二片应变片组成，一片沿拉杆(8)轴线的纵向感受与拉杆(8)相同的轴向应变，另一片感受横向应变并拼成电桥进行测量; 采用一组应变式测力传感器(15-1)连接成测量电桥测量拉杆(8)的应变，测量电路构成半桥，其应变e与电桥输出电压U(!的关系为
全文摘要
本发明涉及一种以行程微调节为基础的力学量调节装置和调节算法，尤其是一种压铸机锁模力在线调节装置和调节算法；其发明目的是保证在压铸过程中的实际锁模力始终在设定值范围内，提升压铸机的实时检测和控制水平，提高压铸产品的质量；它包括锁模力在线检测系统、反馈控制系统和调模执行机构等三个部分。锁模力在线检测系统采用应变式测力传感器安装在压铸机的一根或四根拉杆上以获得工作时的锁模合力；反馈控制由编码器和控制程序组成；调模执行机构由液压马达、调模大小齿轮、调模螺母组成；同时其还涉及一种压铸机锁模力在线调节算法；本发明利用反馈信号启动液压马达，驱动调模螺母转动调整锁模力在设定范围内，从而保证制品的质量。
文档编号B22D17/32GK103056333SQ20121059406
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者李忠明, 朱旭霞, 姜菊芳, 杨超珍 申请人:宁波思进机械股份有限公司