摘 要：以#常見三模板冷式臥室壓鑄機為例，鎖模時壓鑄機依靠拉伸 4 根鎖模哥林柱，直至曲肘伸直達到#大鎖模力。每一模次壓鑄循環中，壓鑄機開合模各一次，哥林柱被拉伸 2 次。鎖模力的大小是通過特殊的檢測裝置，檢測 4 根哥林柱開鎖模過程中的形變量，轉化成一定的模擬量輸出，#后將輸出按比例換算的拉伸力通過顯示器讀取，以顯示鎖模力的大小，是相對較準確的一種衡量鎖模力變化的生產指導方式。可實際生產中，往往因機器配置低,或者原配檢測裝置性能不穩定的原因，使所測鎖模力不穩定。本文提供了一種以檢測鎖模油缸后腔壓力的方式，通過變送器裝置轉化為模擬量輸入給壓鑄機 PLC 系統，達到較為準確的顯示鎖模力大小的效果，從而有效指導生產。
壓鑄機是在壓力作用下把熔融金屬壓射到模具中冷卻成型，開模后得到固體金屬鑄件的一系列工業鑄造機械，包含各種不同型號規格的冷式和熱式壓鑄機。本文講述的三模板冷室臥式壓鑄機，采用了國內外普遍推廣的液壓驅動—曲肘機械擴力式合模機構，具有運動合理、鎖模可靠、結構緊湊、節省能耗和便于維護等優點，而被廣泛使用。機器鎖模力的產生，依賴曲肘擴張時拉伸 4 根哥林柱，達到#大拉伸力度，從而保證模具表面貼合后，能承受住金屬液壓射過程中產生的沖擊，不被脹開的#大抱緊力，是壓鑄機選型及生產中#重要的參數之一，是決定機器性能的關鍵。
實際生產中，經常由于模具熱膨脹、機器位置發生變化或者模具夾鋁皮鋁渣原因，導致機器無法鎖緊，同時鎖模力出現偏差，繼而出現飛料現象。多次強行合模生產時，會損害模具，影響產品質量，耽誤生產進度，甚至出現飛鋁傷人等安全事故。沒有鎖模力指導或者鎖模力偏差，由此而付出的代價，只會變得更大。必須時刻關注壓鑄機生產中的鎖模力，保證鎖模力達到機器配置的鎖模大小，這樣才能發揮#佳性能。同時，擁有準確的鎖模力顯示，對更換模具前后，調整機器參數也是很重要的指導。我車間從 2009 年起使用深圳某公司生產的三模板壓鑄機，機器原配時自帶鎖模力檢測裝置還有屏幕顯示，而且這是購機時的一個選配項。該檢測裝置通過套在一根哥林柱上的應力環，檢測一根哥林柱拉伸時形變量，換算成整機的鎖模力大小。由于頻繁的開合模生產，使用時間在 2 年左右就出現偏差，無法達到正常精度指示，采購新配件，代價大，且使用中偏差率較大，不能很好地起到指示意義。現提供一種簡便有效、價格合理的檢測方法，用于壓鑄機單元的鎖模力指示實踐。
1 可行性分析
1.1 雙曲肘合模機構的工作特點
1）合模機構有增力作用。圖 1 為合模裝置結構圖，開合模液壓缸動作，推動曲肘組件的連桿中心，作用在連桿的多關節鑄板上，通過力矩放大，將#終的作用力傳遞到圖中的動模板，在合模后期模具表面貼合后，持續擠壓動模板，由于頭板螺母及尾板螺母都抱緊哥林柱，所以擠壓力反作用傳遞給了4 根哥林柱，依靠拉伸哥林柱，將模具表面貼合嚴緊，直到#后曲肘伸直，哥林柱拉力達到#大，此時的模具貼合力就是機器拉伸哥林柱的鎖模力大小，理論上可以將動力源—合模液壓缸的推力放大16～26 倍（設備性能參數）。由于曲肘伸直長度一定，安裝不同的模具時，通過圖 1 中的調模大齒輪使尾板向前向后移動，保證#終合模時曲肘能伸直，鎖模力能達到#合理狀態。
2）當肘桿伸直成一直線時，此時曲肘組件徑向不存在夾角，這樣的機構就處于自鎖狀態，此時，可以撤去合模液壓缸的推力，合模系統仍然會處于合緊狀態，而且鎖緊力不會變化。
1.2 液壓鎖模中液壓油路特點
圖 2 所示為整個鎖模油缸動作的所有油閥和壓力油流向圖，圖中在前后腔下方油路中都有溢流閥、電磁換向閥、插裝閥等，這些油閥相互配合作用，控制著開合模的整個過程，包含慢速、快速、低壓以及高壓幾個階段。
圖 3 是高壓鎖模過程時，高壓油及控制油流向圖，高壓鎖模作用在鎖模動作的后段位置，由于關斷卸荷作用，此時后腔供給的油壓達到系統#大，前腔無阻力直接排回油箱。
1.3 鎖模力產生分析
1）由曲肘增力特性可知，鎖模力產生在模具合緊，模面貼合的位置處，此時肘桿持續作用力直到伸直，通過曲肘的各關節鑄板作用在模具上的力矩放大，將鎖模油缸向前的推力放大 16~26 倍。在產生鎖模力過程時，如果鎖模油缸給定的油壓值不變，肘桿連接的壓鑄機尾板位置不變化，即就是曲肘能完全達到鎖緊伸直狀態時，油壓放大倍數在肘桿伸直位置處應是一個基本恒定的倍數值。
2）結合壓鑄機油路圖（圖 3），高壓鎖緊液壓油路產生在曲肘即將伸直的后期，是鎖模油缸產生推力的動力源。此時壓鑄機系統高壓油直接作用于后腔，產生大的向前推力，持續推動過程中，遇到模具模面接觸時，活塞產生很大的背壓，此時鎖模后腔形成一個建壓過程，持續推動曲肘移動放大作用力，擠壓動模產生形變量，使模具的貼合力變大，直至曲肘伸直，反作用在哥林柱上使形變量達到#大，此時模具抱緊也達到#大值。鎖模機構在完成以上動作后，會觸碰到一個鎖模到位限位開關，油泵泄壓，卸掉油缸推力。
3）壓鑄機模具鎖模整個過程中，液壓缸的推力是一個變化的量值，但只在#終高壓鎖模位置時，產生推動曲肘放大的動力。選取鎖模油缸后腔油壓壓力值，通過一個壓力變送裝置，將油壓值轉化成模擬量輸入信號，通過一定的公式比例換算，在#終鎖模位置處，采集建壓過程中所產生的#大輸入量，轉換為壓鑄機曲肘伸直狀態下的大杠應力值，也就是壓鑄機的#大鎖模力。通過以上分析，方案可行。
2 方案實施
2.1 實施過程流程
實施過程流程如圖 4 所示。
2.2 具體實施過程
1）采集鎖模油缸后腔壓力，輸入一個量程 250bar的壓力變送器單元（圖 5、圖 6、圖 7、圖 8）.
2)將輸出（0 V~10V）模擬量信號輸入壓鑄機主機 PLC 模擬量模塊的備用空點處，編輯并確認模擬量模塊輸入地址值。編輯 PLC 程序，在特定程序功能中編輯程序段，采集模擬量模塊輸入數據，通過專用的鎖模力檢測儀器（圖 9）配合進行調校數據，獲得在鎖模到位時，采集的#大油壓轉換值（圖 10、圖 11），再將該轉換值通過比例換算，得到與檢測儀器基本一致的數據輸出（圖 12），將輸出結果傳送到工控畫面中其中一項輸出地址處輸出（圖 13）.實際操作中，編輯如下程序段：
L PIW520
ITD
L250
*D
L L#**** (* 處取 27648 為調校取值 )
/D
L0
- D
T DB100.DBD4
設置合適的位置數據，將油壓轉換數據傳送給比例特定輸出，暫存于臨時變量。
LDBD100.DBD0
L1000
*D
L15000
+D
L10
/D
T#TEMPO
將該傳送輸出的臨時變量，賦給工控機某輸出畫面的一個地址值，輸出顯示的就是該機器鎖模力數據。
3)調試完成后，需要在后續多模次生產中進行效果驗證，通過機器屏幕上顯示數值與鎖模力測試儀檢測數值比對，測試開合模及正常生產超過 200模次，屏幕顯示數據基本與檢測儀器測量數據基本一致（圖 14、圖 15），表 1 為屏幕顯示數據與檢測儀器測量數據對比情況統計，從表 1 可以看出偏差率小于 2%，達到顯示實際壓鑄機鎖模力的目的，改造完成。
鎖模力是壓鑄機選型的關鍵參數，壓鑄機的鎖模力在實際生產中需要根據模具的情況進行調整，鎖模力的大小直接影響到產品質量與模具的壽命，所以鎖模力的正確顯示就非常重要。如果設備所顯示的鎖模力與實際鎖模力偏差太大，就可能無法使機器發揮出自身#大的性能，要么鎖模力調整太大，損傷模具，長期如此可能壓塌模具或者出現局部飛料，同時加速曲肘磨損，損害 4 根哥林柱（哥林柱是根據機器#大鎖模力進行配置的）；要么太小，模具鎖不緊，出現飛料、充填不到位等情況，影響生產的順利進行。
3 結 論
經生產實踐證明通過壓力變送器輸出油壓值等效轉化為壓鑄機鎖模力來測量鎖模力大小的方法，重復測試符合率超過 99%，完全能夠用于指導生產實際，可向工業實際生產中的相關技術人員進行推廣。
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