文/中国地质大学(武汉)机械电子工程学/于彦江、蔡建平
摘要：合模机构是压铸机最重要的部件之一，其结构直接影响到整个压铸机的性能。使用MathCAD软件对双曲肘合模机构的参数关系进行研究，总结出参数关系表。
合模机构在很大程度上影响到压铸机的生产效率、模具的工作条件、铸件的精度和致密度、工人的劳动安全等。双曲肘合模机构具有运动性能好、机构刚性大、合模速度快等特点，很好地满足了压铸工艺、高生产率、安全可靠及节能等方面的要求，成为目前国内外压铸机合模机构广泛采用的结构形式。双曲肘合模机构的设计中存在设计变量繁多、参数关系复杂等因素，致使其优越性能难以充分发挥 。
国内外对双曲肘合模机构的研究取得了一定的成果，也得到不断的开发和应用，但目前仍处于不断完善和推广应用当中：一方面是推导更为合理的数学模型，另一方面是寻求更为有效的优化方法。
本文就是基于MathCAD软件对压铸机双曲肘合模机构的参数关系进行研究。
1、双曲肘合模机构的数学模型
根据双曲肘合模机构原理图(图1)，建立其数学模型。原理图及公式中参数说明如下：后肘杆长度L1、前肘杆长度L2 、小铰长度L4、后肘杆支撑长度L5 、十字头高度E、最大启模角αmax、斜排角θ、后肘杆夹角γ，后肘杆转角α，前肘杆转角β，小铰与水平夹角Ψ。
2、参数关系分析
对于如此复杂的数学公式，用一般的分析方法难于分析出参数对目标的影响。而本文用MathCAD软件对上述公式进行处理，并利用其强大的自动绘图功能作出参数与目标之间的变化曲线，可以直观的体现其相互关系。
2.1 影响扩力比的参数因素分析
合模力与系统的变形量有关，其大小取决于临界角α的大小。由图2(图中角度均取弧度值)可以看出，临界角α的变化对扩力比影响很大，在其趋近于0的时候，扩力比骤然变化，趋近于无穷大。 M与α的关系基本上是按双曲线的规律变化的。
如图3、图4所示，与临界角α相似，斜排角θ与后肘杆夹角γ也是影响扩力比M的主要因素。
2.2 影响行程比W的参数因素分析
图5、图6、图7分别是斜排角θ、后肘杆夹角γ和杆长比λ与行程比W 的关系图。
3、参数关系表
如上所述，使用MathCAD软件建立目标与参数之间的相互关系，并将变化关系和趋势汇总如表1所示。
通过表1，我们可以一目了然地发现各参数对目标的影响趋势及大小，在设计的过程中就会有所选择地改变参数，力求达到最佳设计。比如我们期望在其他目标改变不大的情况下，提高动模板行程Sm ，就可以通过适当增加最大启模角αmax来实现。
4、结论
(1)扩力比和行程比是一对矛盾，不能同时趋于最佳，只能有所舍取。所以，设计时我们要首先分清哪一方面是期望得到的，才便于参数设计。
(2)最大启模角αmax、 斜排角θ 、后肘杆夹角γ和临界角α影响到的目标比较多且相对敏感，所以在设计和加工的过程中要对这些参数给予足够的重视。
(3)以前的经验认为，从公式(5)可以看出，L1和L5 都可以直接对扩力比产生影响。但实际作图发现， 对L1长度并不敏感。因为β角与L1有关，并不能单从公式(5)来推断参数关系，要代入全部参数才能真实反映其相互关系。
(4)参数关系是从数学分析得到的，对设计起着参考作用，而不是决定作用。在设计过程中，需要对设计结果结合经验进行再验证。
