CN109902397B - 快速安全翻转大型模具的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种快速安全翻转大型模具的方法，旨在提供一种操作简单、翻转过程快速的翻转方法。本发明通过下述技术方案实现：借助CAE软件构建一个围绕模件的矩形体的数学模型，找出模具重心位置，将计算出来的模具重心点A，垂直投影至模具长度方向的一侧端面，得到投影点B；在模宽度尺寸的四分之一和高度尺寸的二分之一，分别计算出模具一侧端面上的两个平移转运起重点C和平移用起重点D；沿着起吊方向，任意做一点E，以模具的右侧边棱角作为顺时针翻转时模具接触地面的支点，用点E过模具重心投影点B垂直连线地平面形成直角三角形△，在翻转起重点E的同侧方向任意做一点F，△直角高H1满足底边100mm≤△H2≤斜边长300mm。

Description

快速安全翻转大型模具的方法

技术领域

本发明属于锻压技术领域，涉及一种用于重达几十、上百吨大型模具简易、快速、安全翻转的方法。

背景技术

模具是在工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成形、冶炼、冲压等方法得到所需产品的各种模子和工装。在生产时，往往需要将模具进行转运、翻转等操作，但由于大型模具重达几十、上百吨，目前暂未有合适的翻转设备进行操作，一般需借助于行车进行翻面操作。传统的翻转方法是在模具的上模珩架中部焊接一个吊耳，然后将钢丝绳穿入其中，挂在行车的吊钩上，利用行车的动力，其绕着辅助翻转铰链的中心旋转而翻转过去。这种设计方案虽然可以实现一些模具的翻转，但存在不安全，振动大等隐患。因为其在翻转过程中，在9O度平衡点附近，重心位置过平衡点完全是通过行车突然的点动拉过去。在上模通过平衡点后，存在较大的冲击力和惯性，对行车损伤特别大，减小了行车的使用寿命。在翻转的过程中，行车的受力状态比较复杂，这种设计方案，要求行车操作人员的实际操作经验特别丰富，同时要求行车的承载力和安全系数特别大。否则，将会酿成较严重的安全事故。锻压模具具有大、长的特征，现有翻面方式很难单纯的通过行车进行模具翻转操作，一般需要先通过行车起吊，将模块沿着宽度方向竖立后，再次通过行车起吊，同时在模块底部加垫块，使模块倾斜或者借助撞击其它物体产生的惯性运动来实现模块的翻面操作。这种翻面方式完全依靠人工操作，往往需要熟练程度和多次尝试才能成功，因此会存在下述的问题：

1.操作效率低。对于大型锻压模具操作比较繁复，一次翻面成功率低，往往需要多次尝试才能成功；

2.操作存在安全隐患。通过工人在起吊锻压模具的时候在模具底部加垫块或者通过大型撞击其它物体来实现翻面时，翻转过程有角加速度产生，容易发生失稳，重心越过回转中心时，受重力及惯性力的影响大，如果没有支撑力的作用，就会发生危险。利用传统的翻转方式可能存在较大的安全隐患和工人操作危险或损坏行车等安全隐患。

手动操作翻转过程较难控制，时常翻转不到位，则合模需重复多次。翻转是通过手动操作柄控制行车实现，手动控制难度较大，操作人员需具备较高的技术技能和丰富的经验。

发明内容

为了操作方便和保证翻转模具的安全可靠性，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种操作简单、翻转过程快速的安全翻转大型模具翻转方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种快速安全翻转大型模具的方法，具有如下技术特征：

根据模具长度尺寸L、模具宽度尺寸W和模具高度尺寸H，借助商用CAE软件构建一个围绕模具的矩形体的数学模型，找出模具的重心位置或通过理论计算的方法确定模具的重心点A，将计算出来的模具重心点A，沿着模具长度方向，垂直投影至模具长度方向的一侧端面T，得到投影点B；根据模具的几何形状特点和重心投影点位置，在模具宽度尺寸的四分之一和高度尺寸的二分之一处，分别计算出模具一侧端面T上的两个平移转运起重点C和平移转运起重用点D；根据模具由卧式转换成立式，再将立式转换成卧式的180度翻转作业目标，按模具顺时针翻面，沿着起吊方向，任意做一点E，以模具的右侧边棱角作为顺时针翻转时模具接触地面的支点，顺时针翻面起重用点E过模具重心投影点B垂直连线地平面与模具底边形成直角三角形△，直角三角形△的直角高△H1满足底边距离100mm≤△H1≤斜边长度300mm；根据模具逆时针翻转180度作业目标，在顺时针翻转起重用点E的同侧方向任意做一点F，以模具的左侧边棱角作为逆时针翻转时模具接触地面的支点，逆时针翻面起重用点F连线模具重心投影点B垂直地平面与模具底边形成直角三角形△，直角三角形△的直角高△H2满足底边距离100mm≤△H2≤斜边长度300mm。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果。

控制简单。本发明根据模具长度尺寸L、模具宽度尺寸W和模具高度尺寸H，借助商用CAE软件构建模具矩形体的数学模型，找出模具的重心位置或通过理论计算的方法确定模具的重心点A，将计算出来的模具重心点A，沿着模具长度方向，垂直投影至模具长度方向的一侧端面T，得到投影点B；仅表述模具一侧端面T起重点的计算方法，仅需将T面起重点的位置沿着长度方向投影至面即可得到模具端面另一侧端面T起重点的位置，确定出大型模具的起重位置点和翻面位置点，在转运和翻转过程中，只需改变起重位置点，借助模具自身重力作用，能够实现大型模块简易、快速和稳定的翻转。操作简易，巧妙利用模块翻转时的重心位置的变化，通过模具自身重力作用，仅需在翻转过程变换起重位置点，即可实现大型模具的翻转目的。采用这种技术方案能够简化操作步骤，具有操作简单、可控性强的特点，提高了操作效率，保障了操作人员的安全性，能方便适用于各种大型模具的翻转过程。仿真结果表明翻转模型具有良好的运动性能，可以实现将模具由卧式转换成立式或将立式转换成卧式的90度翻转作业目标。同时可以避免采用原始的人工方法翻转,可能出现意外的危险,导致工件的损坏；危及操作人员的人身安全；损坏吊装设备。该类设备的主要特点体现在产品结构成熟、不会出现维修事故。同时降低了操作人员的劳动强度，提高了生产效率。

翻转安全平稳。本发明根据模具由卧式转换成立式或将立式转换成卧式的90度翻转作业目标，按模具顺或逆时针翻面，沿着起吊方向，任意做一点E，以模具的右侧边棱角作为顺时针翻转时的支点，顺或逆时针翻面起重用点E过模具重心投影点B垂直连线地平面与模具底边形成直角三角形△，直角三角形△的直角边满足距离100mm≤△H3≤300mm，100mm≤△H4≤300mm。操作简易，巧妙利用模块翻转时的重心位置的变化，通过模具自身重力作用，仅需在翻转过程变换起重位置点，即可实现大型模具的翻转目的。采用这种技术方案能够简化操作步骤，具有操作简单、可控性强的特点，提高了操作效率，保障了操作人员的安全性，能方便适用于各种大型模具的翻转过程。安全、平稳、有效地实现模具由卧式转换成立式或将立式转换成卧式的作业。较大地提高了翻转过程的安全性。翻转机构可以采用液压***为动力源来实现模具的翻转。机构相对简单，容易制造与操作，与原有结构相比，改动不大。用液压翻转机构来替代行车，有结构紧凑灵活、翻转安全平稳、控制相对容易等特点，不仅可以保证翻转过程平稳，确保现场安全，而且可以平稳实现大型、超长、重载的模具翻转过程的自动化，较大地提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明快速安全翻转大型模具的数学描述示意图；

图2是将模具重心投影至一侧端面T上的B点的示意图；

图3是计算模具一侧端面T上的平移转运起重点的示意图；

图4是计算模具一侧端面T上的顺时针翻面起重点的示意图；

图5是计算模具一侧端面T上的逆时针翻面起重点的示意图；

图6是计算模具一侧端面T上的任意翻面起重点区域位置的示意图；

图中：A点为模具重心，B点为模具重心在长度方向端面的投影点，C和D点为模具平移转运点，E点为模具的顺时针翻转起重点，F点为模具的逆时针翻转起重点。

下面将结合本发明实施例中的附图1～4，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。为方便描述，

具体实施方式

参阅图1。确定模具的重心位置，根据模具长度尺寸L、模具宽度尺寸W和模具高度尺寸H，借助商用CAE软件构建一个围绕模具的矩形体的数学模型，依据运动学和动力学分析，推导出模具安全翻转的位置方程、速度方程和加速度方程，得到了输出运动与输入运动的位置、速度以及加速度之间的关系，建立数学模型。然后，利用三维建模软件对翻转***进行UG三维建模和机械***动力学自动分析ADAMS仿真分析，运用UG对模具钢架和液压翻转机构三维建模，并优化设计；利用ADAMS进行运动学仿真与动力学分析，再对翻转过程中较危险的位置进行强度和应力的有限元分析，可以通过作图和计算相结合的方法找出模具的重心位置或通过理论计算的方法确定模具的重心点A，商用计算机辅助CAE软件可以采用通用的CTIIA、SOLIDWORKS、UG等或通过理论计算确定模具的重心用A表示。翻转机构三维特征建模在UG实现，利用UG/实体建模生成参数化的零件实体，预装配成变幅翻转机构运动部件，进行干涉检查，完成CAD模型，接着导出ext文件格式,在ADAMS中导入ext文件，将CAD这个模型传送给ADAMS，在ADAMS中完成运动约束、运动激励的定义，进行运动/动力学分析仿真；(3)将翻转机构各部件的CAD模型传入ANSYS软件，进行有限元分析。在UG中预装配成翻转机构的运动部件，进行干涉检查.完成CAD模型。直观、准确地反映零、组件的形状、装配关系，使设计中的修改编辑更加可靠、快速。

参阅图2。将计算出来的模具重心点A，沿着模具长度方向，垂直投影至模具长度方向的一侧端面T，投影至一侧端面T上得到投影点B，计算出任意模具的重心点模具长度尺寸L模具宽度尺寸W模具高度尺寸H。

参阅图3。根据模具的几何形状特点和重心投影点位置，在模具宽度尺寸的四分之一和高度尺寸的二分一处，平移转运起重用点C和平移转运起重用点D至模具一侧端面T上，分别计算出模具一侧端面T上的两个平移转运起重点C和平移转运起重用点D。

参阅图4。根据物理学知识可知，对模具这一物体，当起重点和重心重合时，物体会保持受力平衡；当起重点和重心不重合时，物体会发生转动，并始终朝着起重点和物体重心的连线与地吸引力方向平行且支撑点在上，最终达到平衡状态，根据这一特性可以计算出模具顺时针或逆时针翻转起重点的位置。

根据模具由卧式转换成立式或将立式转换成卧式的90度翻转作业目标，按模具顺时针翻面，沿着起吊方向，任意做一点E，以模具的右侧边棱角作为顺时针翻转时的支点，顺时针翻面起重用点E过模具重心投影点B垂直连线地平面与模具底边形成直角三角形△，直角三角形△的直角高△H1满足底边距离100mm≤△H1≤斜边长度300mm。

参阅图5。根据模具逆时针翻面，沿着起吊方向，在顺时针翻转起重用点E的同侧方向任意做一点F，以模具的左侧边棱角作为逆时针翻转时的支点，逆时针翻面起重用点F连线模具重心投影点B垂直地平面与模具底边形成直角三角形△，直角三角形△的直角高△H2满足底边距离100mm≤△H2≤斜边长度300mm。为了保证翻转时的平稳、安全，优先推荐满足距离100mm≤△H2≤300mm。在顺时针和逆时针翻转过程中两个翻转刚好相反，故该机构在结构和功能上具有对称性。

参阅图6。根据上述计算方式，可在模具一侧端面T计算出任意翻转起重点所在的区域位置，为了保证翻转时的平稳、安全，优先推荐满足距离100mm≤△H3≤300mm，100mm≤△H4≤300mm。

以上所述的仅是本发明的优选实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些变更和改变应视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种快速安全翻转大型模具的方法，具有如下技术特征：根据模具长度尺寸L、模具宽度尺寸W和模具高度尺寸H，借助商用CAE软件构建一个围绕模具的矩形体的数学模型，找出模具的重心位置或通过理论计算的方法确定模具的重心点A，将计算出来的模具重心点A，沿着模具长度方向，垂直投影至模具长度方向的一侧端面T，得到投影点B；根据模具的几何形状特点和重心投影点位置，在模具宽度尺寸的四分之一和高度尺寸的二分之一处，分别计算出模具一侧端面T上的两个平移转运起重用点C和平移转运起重用点D；根据模具由卧式转换成立式，再将立式转换成卧式的180度翻转作业目标，按模具顺时针翻面，沿着起吊方向，任意做一点E，以模具的右侧边棱角作为顺时针翻转时模具接触地面的支点，顺时针翻面起重用点E过模具重心投影点B垂直连线地平面与模具底边形成直角三角形△，直角三角形△的直角高△H1满足底边距离100mm≤△H1≤斜边长度300mm；根据模具逆时针翻转180度作业目标，在顺时针翻转起重用点E的同侧方向任意做一点F，以模具的左侧边棱角作为逆时针翻转时模具接触地面的支点，逆时针翻面起重用点F连线模具重心投影点B垂直地平面与模具底边形成直角三角形△，直角三角形△的直角高△H2满足底边距离100mm≤△H2≤斜边长度300mm。

2.如权利要求1所述的快速安全翻转大型模具的方法，其特征在于：将计算出来的模具重心点A，沿着模具长度方向，垂直投影至模具长度方向的一侧端面T，投影至一侧端面T上得到投影点B，计算出任意模具的重心点模具长度尺寸L模具宽度尺寸W模具高度尺寸H。

3.如权利要求1所述的快速安全翻转大型模具的方法，其特征在于：在模具宽度尺寸的四分之一和高度尺寸的二分一处，平移转运起重用点C和平移转运起重用点D至模具侧一侧端面T上，分别计算出模具一侧端面T上的两个平移转运起重点C和平移用起重点D。

4.如权利要求1所述的快速安全翻转大型模具的方法，其特征在于：根据物理学，当模具起重点和重心重合时，会保持受力平衡，起重点和重心不重合时会发生转动，并始终朝着起重点和物体重心的连线与地心引力方向平行且支撑点在上，最终达到平衡状态，根据这一特性计算出模具顺时针或逆时针翻转起重点的位置。

5.如权利要求1所述的快速安全翻转大型模具的方法，其特征在于：根据模具由卧式转换成立式或将立式转换成卧式的90度翻转作业目标，按模具顺时针翻面，沿着起吊方向，任意做一点E，以模具的右侧边棱角作为顺时针翻转时的支点，顺时针翻面起重用点E过模具重心投影点B垂直连线地平面与模具底边形成直角三角形△，直角三角形△的直角高△H1满足底边距离100mm≤△H1≤斜边长度300mm。

6.如权利要求1所述的快速安全翻转大型模具的方法，其特征在于：根据模具逆时针翻面，沿着起吊方向，在顺时针翻转起重用点E的同侧方向任意做一点F，以模具的左侧边棱角作为逆时针翻转时的支点，逆时针翻面起重用点F连线模具重心投影点B垂直地平面与模具底边形成直角三角形△，直角三角形△的直角高△H1、△H2满足距离100mm≤△H1、△H2≤300mm。

7.如权利要求1所述的快速安全翻转大型模具的方法，其特征在于：为了保证翻转时的平稳、安全，直角三角形△的直角高△H1、△H2满足距离100mm≤△H1、△H2≤300mm。

8.如权利要求1所述的快速安全翻转大型模具的方法，其特征在于：在顺时针和逆时针翻转过程中两个翻转刚好相反，在结构和功能上具有对称性。

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