Page 75 - 《橡塑技术与装备》2026年2期

机械与模具
MACHINERY AND MOLD

由于该旋转编码器具有上电即知位置、无需寻零 模力 - 位移（F i ，H i ）数据，采用最小二乘法实现合
的功能，因此可以在程序中得到上固定板任意位置信 模力 - 位移线性拟合关系式，求解线性方程 F=aH+b
息 ；在进行换模或者重新调整参数数据时，可在程序 来拟合合模力与位移关系。
中自由选择是否需要 “ 归零 ” 以设定 H 的零点值。 现有三组数据点，假设为（F 1 ， H 1 ）、（F 2 ， H 2 ）、（F 3 ，
2.3 测力原理 H 3 ），如果三点共线，则存在精确解 ；但通常所测的
机械式轮胎定型硫化机合模力的获取，主要通过 三点不会严格共线，这时需要使用最小二乘法（Least
连杆两端测力机构进行测定，连杆工作时受拉，一般 Squares Method）来找到最佳拟合直线，最小二乘法
有 0.3~0.7 mm 的变形量 [14] ，测力机构的主要部件吨 采用误差平方和最小的原则来获取目标函数 [15] 。最小
位表由千分表进行改装，通过吨位表测定连杆的微小 二乘法中对一元线性拟合中，设对一组 N 个(x，y)
弹性变形，结合胡克定律，即可得到连杆的拉力。测 样本数据做 y=ax+b 线性拟合，则拟合重点在于求出
力机构测定连杆变形与拉力关系如下 ： 拟合系数 (a，b) 值，进而解出函数关系式，拟合系
ΔL=σ×L/E （2） 数通过以下计算 [16] ：
σ=F/A （3） NΣx i y i −Σx i Σy i
a= 2 （4）
2
式中 L 为连杆两轴孔距离，E 为连杆弹性模量，F ΣNx i −(Σx i )
2
为连杆受的拉力，A 为连杆主板截面面积，通过以上 Σy i Σx i −Σx i Σx i Σy i
b= （5）
2
2
式（2）和（3）即可得到连杆的拉力，计算得到吨位 NΣx i −(Σx i )
表的合模力。以上可以得出，传统合模力通过连杆变 因此，通过手动开合模获取 3 组合模力和位移值，
形的测定，基于弹性变形原理即力与变形的线性关系， 代入式（4）和式（5）即可获得合模力 - 位移曲线的
从而得到合模力。 函数关系式，获取硫化机合模力 - 位移曲线。
图 4 为硫化机合模力 - 变形图，取自橡胶机械手
册中合模力 - 变形图 [14] ，表明在合模过程中压力机构 3 电气设计
以及模型都会发生弹性变形，二者的受力与变形呈线 3.1 电气设计工具
性关系。对于机械式硫化机，合模时硫化机受力变形 本文中对硫化机智能化改造中，电气部分的核心
零件主要为连杆、横梁、模型，测力机构通过测定连 在于可编程控制器（PLC）与组态软件的应用。PLC
杆的变形计算得到合模力。 负责读取编码器数据，根据调模机构中机械位移关
系计算模具当前位置，与目标位置进行比较，控制
调模电机的动作。PLC 设计软件使用的是三菱 GX
Works3，它是三菱电机开发的一款先进的编程软件，
集成了编程、仿真、智能功能单元配置等多种功能的
工程软件，为用户提供了高效的工程环境，提高开发
效率，降低开发成本。该软件支持多种编程语言，以
LAD 语言（梯形图）为主负责实现复杂的控制逻辑与
图 4 硫化机合模力 - 变形图 过程控制，以内嵌结构化 ST 语言为辅负责简单且数
据量小的四则运算和处理数据，实现了在同一项目中
综合以上分析，橡胶机械手册中的合模力 - 变形 使用不同编程语言，发挥 LAD 语言和 ST 语言的各自
图及测力机构均基于弹性原理，整体传力机构为机械 优点。
结构变形相对稳定，整个装配尺寸链明确，因此合模 组态软件负责可视化与人机交互功能，在自动调
力与压力机构或模型的位移也呈线性关系，二者可用 模控制系统中读取数据，创建合模力 - 位移可视化
线性方程描述。本文自动调模装置的合模力 - 位移曲 曲线，根据目标合模力计算目标位置，通过 PLC 读
线拟合正是基于合模力 - 位移的线性关系构建的，所 取当前位置计算当前合模力，均通过组态软件实现高
取合模力数值为测力机构吨位表数值，所得位移值为 效可视化的人机交互。人机界面软件采用华富开物
旋转位移编码器测得上固定板位置。通过读取 3 组合 controX 工业组态软件编写，它是一款跨平台通用组

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