注塑機(jī)合模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

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1、目錄 中文摘要 I 第一章引言 1 1.1 注塑機(jī)整機(jī)的工作原理 1 1.2 注塑機(jī)的結(jié)構(gòu)組成 2 第二章合摸機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 4 2.1 .合模機(jī)構(gòu)的類型和選擇 4 2.2 .液壓肘桿式合模機(jī)構(gòu)的常見形式和選擇 6 2.3 .合模機(jī)構(gòu)的參數(shù)和尺寸計(jì)算 7 2.3.1 合模力的確定 7 2.3.2 模板尺寸及拉桿間距 8 2.3.3 動(dòng)模板行程Sm 9 2.4 肘桿機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)確定 10 2.4.1 運(yùn)動(dòng)特性分析 11 2.4.2 力學(xué)特性分析 12 2.4.3 肘桿機(jī)構(gòu)自鎖及正常運(yùn)動(dòng)條件 14 2.4.4 肘桿機(jī)構(gòu)的速

2、度分析 14 2.4.5 肘桿機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)確定 18 2.5 具體速度和加速度分析 20 第三章內(nèi)翻式合摸機(jī)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25 3.1 合摸機(jī)構(gòu)裝配圖和主要的零件設(shè)計(jì)圖 25 3.2 肘桿機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度校核 25 3.3 較軸的剪切強(qiáng)度校核 25 3.4 注塑機(jī)的調(diào)模機(jī)構(gòu) 26 第四章注塑機(jī)的液壓系統(tǒng) 27 第五章其它機(jī)構(gòu) 30 5.1 注塑機(jī)的機(jī)械保險(xiǎn)裝置 30 5.2 注塑機(jī)的注射裝置 30 5.2.1 ,注塑機(jī)的注塑油缸數(shù)類型的選擇與確定 30 5.2.2 ,注塑機(jī)的注塑裝置的其他部件 31 參考文獻(xiàn) 32

3、總結(jié) 33 第一章引言 塑料工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要工業(yè)部門， 又是一個(gè)新興的綜合性很強(qiáng)的工業(yè)體系， 這 在很大程度上涉及到塑料加工的設(shè)備的先進(jìn)與否。所以為塑料制品行業(yè)提供加工裝備 的塑料機(jī)械行業(yè)，近幾年發(fā)展迅速，其發(fā)展速度與所創(chuàng)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)在機(jī)械工業(yè)的 194個(gè)行業(yè)中名列前茅。塑料機(jī)械年制造能力約 20萬臺(tái)（套），門類齊全，在世界排 名第一。而在眾多塑料加工設(shè)備中，塑料成型加工設(shè)備是重點(diǎn)，主要有注塑機(jī)、擠出 機(jī)、中空吹塑成型機(jī)及其輔助設(shè)備。在成型加工中，注塑占重要位置，其設(shè)備是注射 成型機(jī)，又稱注塑機(jī)。 注塑成型的特點(diǎn)是：可一次成型外形復(fù)雜、尺寸精確、表面光澤的塑料制件；模 具可以快速更

4、換，以便制造適應(yīng)市場(chǎng)需求的產(chǎn)品；特別適宜工程塑料及特種塑料的成 型，獲得有特殊性能、特殊用途的制品等。 合模機(jī)構(gòu)是注塑機(jī)的重要部件之一，因?yàn)楹夏C(jī)構(gòu)提供的鎖模力最終決定力模具 模腔的平均壓力，而模具模腔的平均壓力的決定了制品的產(chǎn)品質(zhì)量。 現(xiàn)在，隨著塑料 的品種的日益豐富，性能越來越多樣性和優(yōu)越性，以及現(xiàn)在社會(huì)對(duì)塑料制品的需求量 不斷上升，且需求品種也越來越多樣性。合模力從超小型的 200kN到超大型的大于 20000kN幾乎包含了社會(huì)生產(chǎn)生活中的各個(gè)領(lǐng)域。但平常用的最多的，較常見的是 小型機(jī)。 1.1 注塑機(jī)整機(jī)的工作原理 注塑機(jī)利用塑料的熱物理性質(zhì)，把物料從料斗加入料筒中，料筒外由加

5、熱圈加 熱，使物料熔融；在料筒內(nèi)裝有在外動(dòng)力馬達(dá)作用下驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的螺桿， 物料在螺桿的 作用下，沿著螺槽向前輸送并壓實(shí)，物料在外加熱和螺桿剪切的雙重作用下逐漸地塑 化，熔融和均化，當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，物料在螺槽摩擦力及剪切力的作用下，把已熔融的 物料推到螺桿的頭部，與此同時(shí)，螺桿在物料的反作用下后退，使螺桿頭部形成儲(chǔ)料 空間，完成塑化過程；然后，螺桿在注射油缸的活塞推力的作用下，以高速、高壓， 將儲(chǔ)料室內(nèi)的熔融料通過噴嘴注射到模具的型腔中；型腔中的熔料經(jīng)過保壓、冷卻、 固化定型后，模具在合模機(jī)構(gòu)的作用下，開啟模具，并通過頂出裝置把定型好的制品 從模具頂出落下。 通俗點(diǎn)來說，注塑機(jī)的工作原理與打針

6、用的注射器相似，其借助螺桿的推力，將 已塑化好的熔融狀態(tài)的塑料注射入模腔內(nèi)，經(jīng)固化定型后取得制品的工藝過程。注塑 機(jī)作業(yè)循環(huán)流程如圖1-1所示。其中制品冷卻與螺桿塑化是同時(shí)進(jìn)行的。 圖1-1注塑機(jī)工作程序框圖 1.2 注塑機(jī)的結(jié)構(gòu)組成 注塑成型機(jī)主要由合模部件、注射部件、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、機(jī)身、加熱系 統(tǒng)、加料裝置等組成。如圖1-2所示。 圖1-2注塑機(jī)組成示意圖 由圖1-2可大致地看到注塑機(jī)是一個(gè)機(jī)電一體化程度很高的設(shè)備，其中合模性 能對(duì)提高制品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率有重要影響。本文主要從合模部件、注射部件、液 壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)這四個(gè)方面展開具體的結(jié)構(gòu)分析和有關(guān)參數(shù)確定。

7、 1.3 合模裝置配套的注塑機(jī)機(jī)型 隨著塑料的性能和可塑性的提高， 以及近年來，隨著醫(yī)療器械以及電子產(chǎn)品消費(fèi) 的不斷增長(zhǎng)，產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來越快，塑料制品的生命周期因此也變得越來越短， 導(dǎo)致小型注塑成型制品的需求逐年增加，因而生產(chǎn)這些制品的小型注射成型機(jī)也引起 了人們的廣泛關(guān)注。基于這一點(diǎn)，本注塑機(jī)主要用于生產(chǎn)食品包裝、電子產(chǎn)品包裝、 商用機(jī)器殼體以及醫(yī)療器械等制品。 根據(jù)上述制品相關(guān)性能的要求，比如電子產(chǎn)品包裝和醫(yī)療器械都應(yīng)該具備優(yōu)良的 各項(xiàng)性能。故選擇 PVC （聚氯乙烯，白色粉末，其力學(xué)性能、化學(xué)性能、電性能、 阻燃性優(yōu)良，密度1.38g/cm3 ）作為制品注塑用料。根據(jù)聚氯乙烯的成

8、型性能確定其 注塑工藝條件，如表1-1所示。 表1-1 溫度/C 壓力/ MPa 轉(zhuǎn)速/ rpm 噴嘴 均化段 壓縮段 加料段 模具 注射 保壓 背壓 螺桿 150-170 170-190 165-180 160-170 30-60 80-130 40-60 5-10 20-30 根據(jù)用途和制品塑料品種，該注塑機(jī)注塑多類形狀的制品，要求能方便地更換模 具，且制品尺寸較小（最大180m儲(chǔ)180mm,質(zhì)量較輕，屬于日常用品，小型機(jī)便能 達(dá)到要求，故選擇臥式螺桿式注塑機(jī)。具特點(diǎn)是注射總成的中心線與合?？偝傻闹行?線同心或一致，并平行于安裝地面。它的

9、優(yōu)點(diǎn)是重心低、工作平穩(wěn)、模具安裝、操作 及維修均較方便，模具開檔大，占用空間高度小。 第二章合摸機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì) 2.1 合模機(jī)構(gòu)的類型和選擇 合模機(jī)構(gòu)是注塑機(jī)的重要部件之一， 其功能是實(shí)現(xiàn)啟閉運(yùn)動(dòng)，使模具閉合產(chǎn)生系 統(tǒng)彈性變形達(dá)到鎖模力，將模具鎖緊。對(duì)于一個(gè)比較好的合模機(jī)構(gòu)應(yīng)該具備三個(gè)方面 的特性： 1）足夠的鎖模力和系統(tǒng)剛性，保證模具在熔料壓力作用下，不會(huì)產(chǎn)生開縫溢料現(xiàn)象； 2）模板要有足夠的模具安裝空間及模具開啟行程； 3）快速的移模速度及較慢的合緊模具速度，移模時(shí)要具備慢 -快-慢的運(yùn)動(dòng)特性。 現(xiàn)按鎖模力的實(shí)現(xiàn)方式討論全液壓式、液壓肘桿式和電動(dòng)式合模機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。 （1

10、）全液壓式 全液壓式合模機(jī)構(gòu)可分為直動(dòng)式、增壓式和充液式。 1）直動(dòng)式合模機(jī)構(gòu)。其特 35 這是一種非常簡(jiǎn)單的合模機(jī) 鎖模動(dòng)作由液壓油升壓來完 點(diǎn)是啟閉模動(dòng)作和合模力的產(chǎn)生都由合模油缸直接完成, 構(gòu)。合模機(jī)構(gòu)的合模動(dòng)作由液壓油作用在活塞上來實(shí)現(xiàn), 成。這種合模機(jī)構(gòu)不滿足合模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性， 耗能大，精度低，目前已經(jīng)很少應(yīng)用 2）增壓式合模機(jī)構(gòu)。由合模油缸、充液閥、穩(wěn)壓油缸和增壓缸組成。此類合模機(jī)構(gòu) 的鎖模力受液壓系統(tǒng)和密封的限制，固增壓有限，主要用于中小型注塑機(jī)。 3）充液 式合模機(jī)構(gòu)。這種開合方式模精度高、模板受力均衡、不需調(diào)模、不需加油潤(rùn)滑、磨 損較少、開合模行程

11、長(zhǎng)；但容易內(nèi)泄造成升壓時(shí)間長(zhǎng)、爬行、甚至讓模、速度慢、漏 能、能耗高、容易造成液壓沖壓、液壓系統(tǒng)復(fù)雜、成本高、大油缸加工困難。 （2）液壓肘桿式 液壓肘桿式合模機(jī)構(gòu)由移模液壓缸和曲肘連桿兩部分串聯(lián)而成， 是通過液壓系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)曲肘連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)模具的啟閉和鎖緊。 它可以用很小的液壓缸推力，通過肘桿 機(jī)構(gòu)的力的放大作用來獲得較大的鎖模力。在開合模過程中，這種機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)慢 -快- 慢的運(yùn)動(dòng)過程，提高了合模速度，節(jié)約了能耗并提高了效率。在輸入功率相同的情況 下，肘桿式合模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度優(yōu)于其它形式的合模機(jī)構(gòu)，如在相同的尺寸和運(yùn)動(dòng)速 度下，肘桿式合模的輸入功率比全液壓式約節(jié)省 10%-20%。另

12、外，肘桿式合模機(jī)構(gòu) 的開模力通常是有限的，這一點(diǎn)在小噸位機(jī)器上更為明顯。液壓肘桿式是目前使用最 為普遍的合模機(jī)構(gòu)。但這種方式不足的是： 1）結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易磨損、開合模精度差; 2）加工精度要求極高，在成型過程中使得模板受力不均，不能成型精密產(chǎn)品；需要 復(fù)雜的調(diào)模結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑系統(tǒng)，開合模行程短，而且銷軸等磨損后造成的受力不均， 會(huì) 加速機(jī)器損壞，例如：銷軸和拉桿斷裂、模板開裂、調(diào)模螺母咬死等。 （3）電動(dòng)式 電動(dòng)式合模機(jī)構(gòu)指用電機(jī)作動(dòng)力源來驅(qū)動(dòng)模版移動(dòng)而實(shí)現(xiàn)合模、鎖模的合模機(jī) 構(gòu)。目前，較流行的是全電動(dòng)肘桿式即所謂電動(dòng)機(jī)械式合模機(jī)構(gòu)。 全電動(dòng)肘桿式合模 機(jī)構(gòu)使用伺服電機(jī)配以滾珠絲杠、齒

13、形帶等元件替代液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)曲肘連桿機(jī)構(gòu)來實(shí) 現(xiàn)模具的啟閉和鎖緊，整個(gè)裝置的調(diào)模、頂出均采用伺服電機(jī)來執(zhí)行的合模機(jī)構(gòu)。 具 有節(jié)能、控制精度和重復(fù)精度高、效率高和環(huán)保清潔等優(yōu)點(diǎn)。但不足的是滾珠絲杠會(huì) 帶來新的問題： 1）滾珠絲杠的磨損會(huì)導(dǎo)致精度下降； 2）對(duì)制造、裝配的要求較高，若兩者的精度不夠，則會(huì)在滾珠絲杠上出現(xiàn)附加的徑 向力，從而加速滾珠絲杠的磨損； 3）當(dāng)成型面積較大時(shí)，如果在肘桿未完全撐直時(shí)就開始注射，滾珠絲杠要承受很大 的軸向力，加速滾珠絲杠損壞； 4）成本太高，特別是電氣控制系統(tǒng)，在目前注塑機(jī)技術(shù)條件下，市場(chǎng)普及度較低。 表1-2為全液壓式和肘桿式（液壓肘桿式和全電動(dòng)肘桿

14、式） 合模機(jī)構(gòu)的性能對(duì)比。 綜述以上三種類型合模裝置的對(duì)比分析，本設(shè)計(jì)選擇液壓肘桿式合模裝置。 表1-2 全液壓 肘桿式 移模速度 速度較慢，在整個(gè)移模行程中， 速度可設(shè)定為常數(shù) 速度較快，在整個(gè)移模行程中是 變化的，并處于較高的速度狀態(tài)， 效率較局 移模力、 鎖模力 在整個(gè)行程范圍內(nèi)，移模力^口鎖 模力^為常數(shù) 與構(gòu)件的材料、尺寸精度、質(zhì)量、 速度有關(guān)，對(duì)鎖模力有放大作用 對(duì)模具適 應(yīng)性 對(duì)不同高度的模具易于適應(yīng)，因 施力于模具中心且均勻，模具的 使用壽命長(zhǎng) 調(diào)整要求高，合模力的調(diào)整與顯 示較復(fù)雜  系統(tǒng)剛度 合模狀態(tài)液壓剛性較弱，難以產(chǎn) 生追加合模

15、力，超載時(shí)制品易形 成飛邊 合模狀態(tài)機(jī)械系統(tǒng)剛性較好，在 脹模力作用卜，產(chǎn)生追加合模力， 允許適量短時(shí)間的超載工作 自鎖性 不能自鎖，一般要繼續(xù)供應(yīng)液壓 油，能耗較大 合模后曲肘連桿進(jìn)入自鎖，液壓 油可卸掉，節(jié)能 噪音 在合模穩(wěn)壓時(shí)，易產(chǎn)生流體噪音 開合模時(shí)，易產(chǎn)生啟動(dòng)的機(jī)械噪 音 2.2液壓肘桿式合模機(jī)構(gòu)的常見形式和選擇 卜面主要以雙曲肘五支較連桿合模機(jī)構(gòu)展開論述計(jì)算， 其主要結(jié)構(gòu)為內(nèi)翻式和外 翻式兩種。 (1)雙曲肘內(nèi)翻式五支較連桿機(jī)構(gòu)，如圖 2- 1所示。 圖2- 1雙曲肘內(nèi)翻式 1—合模油缸；2一調(diào)模裝置；3—后模板；4一連桿機(jī)構(gòu)；5—?jiǎng)幽０澹?

16、—拉 桿；7—前模板 動(dòng)作原理：?jiǎn)㈤]模時(shí)，合模油缸1進(jìn)油，推動(dòng)雙曲肘連桿機(jī)構(gòu)4帶動(dòng)動(dòng)模板5及 其模具實(shí)現(xiàn)啟閉模運(yùn)動(dòng)；模具接觸時(shí)，曲肘連桿處于未伸直狀態(tài)，在合模油缸1推力 作用下曲肘連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生力的放大作用， 使合模系統(tǒng)發(fā)生變形，直至曲肘連桿伸直進(jìn) 入自鎖為止。模具接觸時(shí)連桿未伸直的程度是通過調(diào)模裝置 2與合模油缸相配合，按 工藝所要求的鎖模力來調(diào)整的 其特點(diǎn)是，啟模時(shí)，雙曲肘相對(duì)于軸線向內(nèi)翻轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)較外翻式簡(jiǎn)單、緊湊，較 適用于中小型機(jī)，是比較有代表性的，是目前應(yīng)用最為普遍的合模機(jī)構(gòu)。 圖2-2雙曲肘外翻式 1 —合模油缸；2—曲肘連桿機(jī)構(gòu) 動(dòng)作原理：?jiǎn)㈤]運(yùn)動(dòng)原理和鎖模原理

17、與外翻式相同， 所不同的是結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在后 模板和前模板上的支較靠近中心布置， 啟模時(shí)雙曲肘相對(duì)于軸線向外翻轉(zhuǎn)，減小了支 較跨度，增加了動(dòng)模板的支承剛性，減小了撓度，較適用于大型機(jī)。 綜上所述，比較雙曲肘內(nèi)、外翻式的特點(diǎn)，結(jié)合本注塑機(jī)為小型機(jī)，所以選擇雙 曲肘內(nèi)翻式合模機(jī)構(gòu)。 2.3合模機(jī)構(gòu)的參數(shù)和尺寸計(jì)算 2.3.1 合模力的確定 合模力也稱鎖模力，其含義為合模機(jī)構(gòu)鎖模后，熔料注入模腔時(shí)，模板對(duì)模具形 成的最終鎖緊力。.液壓肘桿式合模機(jī)構(gòu)的合模力是通過合模油缸產(chǎn)生的推力借助曲 肘連桿機(jī)構(gòu)的傳遞和放大，作用在動(dòng)模板上，然后使模具產(chǎn)生合模的力。 具體原理是，當(dāng)模具剛接觸時(shí)（還未產(chǎn)生明顯的

18、彈性變形），由于曲肘連桿尚未 完全伸直，即在圖-3中L1與水平線的夾角（合模角儀）接近3。時(shí)，產(chǎn)生曲肘鎖模 角及連桿角，開始進(jìn)入鎖模狀態(tài)。此時(shí)繼續(xù)油缸施加推力，那么整個(gè)合模機(jī)構(gòu)就要發(fā) 生彈性變形，產(chǎn)生變形力。最大變形力是曲肘連桿機(jī)構(gòu)在伸直后進(jìn)入自鎖狀態(tài)下發(fā)生 的，此時(shí)進(jìn)入鎖模狀態(tài)的鎖模力等于變形力。 當(dāng)熔料以一定注射壓力和流速進(jìn)入模具 空腔時(shí)，為使模具不至于被熔料脹開，合模力應(yīng)滿足下面的公式 Fm - spA 其中Fm——合模力； s——安全系數(shù),一般取1.1-1.6,此處取1.2; p ——模腔平均壓力(Mpa),根據(jù)制品要求和物料特性，此處模腔平均壓力確定為 25 Mpa；

19、 A ——制品在分型面上的投影面積(cm2); 根據(jù)制品最大尺寸180mme 180mm代入上式 Fm - spA = 1.2 25 106 180 180 10 上 =972 KN =97.2t 由于合模力不足時(shí)會(huì)產(chǎn)生“飛邊”，所以要確保機(jī)器的鎖模力的大于制品加工所 需的最大鎖模力，此處合模力定為 120% 2.3.2模板尺寸及拉桿間距 模板是用來固定模具的，模板尺寸 H(mm)xV(mm),拉桿間H 0(mm)MV0(mm)。 制品的最大成型面積決定了模板尺寸和拉桿間距， 而拉桿間距決定了模具的尺寸。根 據(jù)經(jīng)驗(yàn)，模板面積約為注塑機(jī)最大成型面積的 4-10倍，為便于模具從上往

20、下安裝， 設(shè)計(jì)模板的長(zhǎng)H水平放置。根據(jù)制品最大尺寸180mme 180mm按模板面積約為注塑 機(jī)最大成型面積的 7倍計(jì)算，定模板尺寸 H (mm)x V(mm)= 550父450 ,拉桿間距 H0(mm) xv0(mm) =370乂270 ,如圖 2-3 表示。 370 圖2-3模版尺寸及拉桿間距 2.3.3動(dòng)模板行程Sm 動(dòng)模板行程是指動(dòng)模板能夠移動(dòng)的最大距離， 用Sm (mm)表示。移動(dòng)模板行程- 股與成型制品的高度有關(guān)，為了制品能夠順利地取出，動(dòng)模板行程要大于制品最大高 度的2倍，如圖2-4所示。 3 圖2-4模板最大開距與移動(dòng)模板行程 1-定模板；2-固定陰模

21、；3-制品；4-動(dòng)模板 動(dòng)模板行程的關(guān)系可用下式表示 Sm - L l Sm -2L 式中二——脫模間隙； l ——料把高度； L ——最大制品高度。 根據(jù)最大制品高度L =150mm、料把高度l =30mm、取脫模間隙:=15mm,由 上式 Sm - L l =195mm Sm - 2L =300mm 在實(shí)際生產(chǎn)中，為了縮短一次制品的循環(huán)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，減少機(jī)器磨損和 動(dòng)力消耗，成型時(shí)盡可能使用最短的模板行程。此處取動(dòng)模板行程 300mm。 2.4肘桿機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)確定 根據(jù)雙曲肘內(nèi)翻式的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，繪制出運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如下圖 2-5: 圖2-5肘

22、桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 Y L1一后連桿長(zhǎng)度； L2——前連桿長(zhǎng)度; L4一小連桿長(zhǎng)度； L5一后連桿上的支桿長(zhǎng)度 E一偏心度，即十字頭上的滑動(dòng)點(diǎn) C與支點(diǎn)A的水平線垂直距離； 0一后連桿轉(zhuǎn)角,也稱合開模轉(zhuǎn)角； P 一前連桿轉(zhuǎn)角； 了一后連桿上主桿與支桿的夾角，即 L1與L5的夾角； 6 —斜排角，即L1與L2共線時(shí),L1與過A點(diǎn)的水平線的夾角； 邛一小連桿與過C點(diǎn)的水平線的夾角； 中m一鎖模狀態(tài)下，小連桿與過 C點(diǎn)的水平線的夾角； ”一開模到最大行程的狀態(tài)下，小連桿與過 C點(diǎn)的水平線的夾角; 口max一開模到最大行程的狀態(tài)下的開模轉(zhuǎn)角； 工一合模油缸活塞的行程； Sm

23、一動(dòng)模板的移動(dòng)行程； 以A為原點(diǎn)，建立如圖所示的XAY坐標(biāo)系。 2.4.1 運(yùn)動(dòng)特性分析 （1）合模行程一一動(dòng)模板的移動(dòng)行程 Sm 當(dāng)合模轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)到任意角度口時(shí)，B點(diǎn)所處的位置點(diǎn)為Xc (4-1) (4 -2) xc = L1cos（- 二）L2cos : L1sin（：二）=L2sin ： （L1 L2）sin 二 從上式得出 LlsinG ：： M）-（L1 L2）sin [ sin -二 L2 從而得到 cos - - 1 - sin2 = 1 - [ ■ sin（：二）-（1：： ■ ）sin』2 1 1 其中九=三，稱為桿長(zhǎng)比，代入四.<1>式得 L2

24、 xc = L1cos（:二）L2、1 sin（- ））。（1 ■ ）sin 寸2 下面分析合模轉(zhuǎn)角U轉(zhuǎn)到極限位置時(shí)，Xc的值 ①當(dāng)口 =0時(shí)，P=9,即L1與L2共線時(shí)，肘桿合模機(jī)構(gòu)處于鎖模狀態(tài)， （有 Xcmax = L1cos 二 L2 1 -[ ■ sin -(1 1 )sin ]2 = (L1 L2)cos 1 ② 當(dāng)otnotmax時(shí)，即L1處于坐標(biāo)系XOY勺第四象限，理論值是在L5與L4共線 狀態(tài)下，但是這是不可能達(dá)到的，現(xiàn)Umax是在合模轉(zhuǎn)角a轉(zhuǎn)到一定位置時(shí)的值，即達(dá) 到 動(dòng)模板行程300mm的設(shè)計(jì)要求的值，此時(shí)Xc有最小值Xcmin Xcmin =LlcOSCm

25、ax 1)L2..1 -['SinCmax 「)-(1 幅的寸 所以動(dòng)模板的行程 Sm - xcmax - xcmin =(L1 L2)cos 二-L1cos(: max ?) 一 L2 1 -[ ■ sin(二 max 二)一(1 ■ )sin 1[2 (2)合模油缸活塞的行程So 由圖-7所知，當(dāng)十字頭滑塊從初始位置(開模起始點(diǎn))a=0f=④max,變化到終 點(diǎn)位置(開模終點(diǎn))口=4'*,邛=平0時(shí)，可得到合模油缸活塞的行程So So =L4cos 0 L5cos[180 -(二 max -)] L5cos(l ) - L4cos max =L4cos 0 - L4cos m

26、ax L5cos(1 )一 L5cosc max -) 偏心度 E = L4sin 中+L5sin(u +8 + 7) (4-3) S。~ L42 -[E-L5sin(: max。)]2 - . L42 - [E - L5sin( > )]2 L5[cosC ) -cos(： max F .)] 2.4.2力學(xué)特性分析 圖-8力的特性分析 Fci ——小連桿（二力桿）上的C點(diǎn)受到得桿向力； hd ——支點(diǎn)A到小連桿的距離； Ffi ——前連桿（二力桿）上的F點(diǎn)受到得桿向力； hf ——支點(diǎn)A到前連桿的距離。 （1）力的放大倍數(shù)M,即動(dòng)模板的合模力與合模液壓缸的推力

27、的比值 M = -m Fo 其中Fo ——合模油缸的推力 Fm ——?jiǎng)幽０宓暮夏ＡΓㄦi模力） 若不計(jì)機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)中的摩擦力、自重、慣性力等因素的影響，可根據(jù)以圖 2-6的 力學(xué)分析和靜力平衡關(guān)系求得M F0 - 2 Fc1 cos =0 Fcihd -Ffihf =0 （因?yàn)閮烧叩霓D(zhuǎn)矩相等） F cos :- 巳=0 f1 2 其中%、hf的關(guān)系式可以通過幾何分析得到 hd =L5sin（:工'-①） hf = L1sin(:二-) 由式4.<2>得 :=arcsin[ ' sin(: -)-(1;：i，■ )sin ]] 由式4.<3>得

28、 E -L5sin(1 u ) : arcsin[ ] L4 從而得到力的放大倍數(shù)M Fm F0 2Ff 1cos : hf 1cos : 2Fc1 cos : hd cos : c d L5sin(:， )cos : L1sin(: 二 一)cos : (4-4) 2.4.3肘桿機(jī)構(gòu)自鎖及正常運(yùn)動(dòng)條件 根據(jù)式4.<4>得到合模油缸的推力F0 _ Fm _ L1sin（： 1 一）cos : F 二—二 F M L5sin（:二， ）cos : (4-5) 根據(jù)式4.<5>及摩擦圓理論（轉(zhuǎn)動(dòng)副的自鎖條件為驅(qū)動(dòng)力位于摩擦圓之內(nèi)）可確 定肘桿機(jī)構(gòu)自鎖條

29、件： 限+8+￥+匕=155° （假設(shè)值） 即肘桿機(jī)構(gòu)正常運(yùn)動(dòng)條件： :饞+3+『+彳0￡155 從而得到最大合模角 :max ￡155 -（3+『+彳0） 2.4.4肘桿機(jī)構(gòu)的速度分析，如圖2-7 （1）肘桿機(jī)構(gòu)的速度傳動(dòng)比 圖2-7肘桿機(jī)構(gòu)速度分析 根據(jù)圖-9的幾何關(guān)系得 Vc cos ： VD = sin(:

30、-)■:) vWD=vDcos(： 1 - 90 ) = vD sin(: 二) Vf = "D L1 (由得到 Ff L1 = Fd L5, Ff Vf =FdVd) L5 vF sin( -- 1 -) vb ; ■ cos - 所以動(dòng)模板白^移動(dòng)速度Vm與合模油缸活塞的移動(dòng)速度V0之比 vF sin（: ] 一） Vm Vb cos : i 二一二一二 V0 Vc Vc cos sin（: 二：） 化解整理得到 3.1<1> L1sin（'：……■ ）cos__ L5sin（ : ] ）cos : 比較分析式3.1<1>與式2.1<1>,這結(jié)果與通過力

31、的特性分析的得到的結(jié)果是一致的 卜面在對(duì)式3.1<1>進(jìn)行分析，分子分母同乘以sin(a+6+Y),則i的表達(dá)式可以 表達(dá)為i =ia嘰的形式： L1sin（ - - -） cos ： sin（ 1 ~ i = ： ： ? ： L5cos - sin（：二 ）sin（- ） 其中前——部分表達(dá)式 ——"sins__9_E2——為 vB與 vWD 之比， 即ia L5cos 二 sin（：1?） vF sin（ ： 1 -） Vb cos : L1sin（: 1-） ia =—= = ： vWD vDsin（: 二） L5cos : sin（: ］） 后一部分表達(dá)式 竺我

32、已匯 為vWD與Vc之比，即ib sin（二 二 ） vWD vD sin（- ,二） ib = = Vc Vc VC cos : sin（: u） sin（： 1 :） cos : sin（: 與 vC sin（: 1 :） 所以總的速度傳動(dòng)比可以表示為兩個(gè)分速度傳動(dòng)比之積，即 i =ia 其中 Vc ——驅(qū)動(dòng)速度，即合模油缸活塞的移動(dòng)速度 Vo ； VD ——后連桿上的D點(diǎn)以半徑L5繞支點(diǎn)A的絕對(duì)速度； Vwd VD的水平■分量； Vf ——后連桿上的F點(diǎn)以半徑L1繞支點(diǎn)A的絕對(duì)速度； Vb ——合模速度，即動(dòng)模板的移動(dòng)速度； Vbf ——前連桿上的B點(diǎn)

33、以半徑L2相對(duì)于F點(diǎn)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)速度。 （2）速度傳動(dòng)比的特性分析 從上面的表達(dá)式分析可得出以下結(jié)論： a.總的速度傳動(dòng)比i主要由后連桿的長(zhǎng)度L1與其支桿長(zhǎng)度L5所決定的，要提高移 模速度，應(yīng)盡可能加大L1的及減小L5。 b.在合模轉(zhuǎn)角口很小的范圍內(nèi)，總的速度傳動(dòng)比i是由式3.1<1>中的cos邛所決定的。 cos函數(shù)在從80°趨向于90°的范圍內(nèi)，曲線的斜率很大，函數(shù)值下降率很快，例如, 從80°變化到85° , cos的函數(shù)值增長(zhǎng)了近2倍。所以在合模角口很小的范圍 內(nèi)， 總的速度傳動(dòng)比式3.1<1>中的cos中所決定的。因?yàn)槠?80，90"）相對(duì)于9侔4口~6口） 和?（之15）

34、很大，當(dāng)合模轉(zhuǎn)角 口趨近于0時(shí)，日=-P , cos^T 0, cos^T 1 , sin(6 +Y+#)t 1,此時(shí)有 . L1sin（: 1 -）cos : 「 lim i = -二 0 ；j0 L5cos isin（: 3 ）cos I- 即此時(shí)總的速度傳動(dòng)比已經(jīng)沒有，這非常符合合模終點(diǎn)，模具剛好被鎖緊時(shí)防止速度 過快模具被沖擊的條件。當(dāng)然上述分析是理想狀態(tài)下，實(shí)際效果是，當(dāng)主肘桿在伸展 位置時(shí)，分速度傳比ia中的分子表達(dá)式sin（a+8 + B）趨向于0,分速度傳比ib在這種 情況下趨向于一個(gè)很小的值，但是一個(gè)有限的值，總的速度傳動(dòng)比 i在這種情況下同 理趨向于一個(gè)很小的值

35、。 c.在合模轉(zhuǎn)角口很大時(shí)，總的速度傳動(dòng)i比是由式3.1<1>分母中的 sin呢+8 + 了 +中所決定的。開模趨向于終點(diǎn)時(shí)，即（ a+8+T +中）趨向于180°, sin（a +日+…）趨向于零，總的速度比趨向于無窮大。 但這只有當(dāng)后連支桿L5和小 連桿L4共線的情況下，即開模行程結(jié)束時(shí)位伸展?fàn)顟B(tài)時(shí)才會(huì)出現(xiàn)。一般在設(shè)計(jì)的肘 桿系統(tǒng)中，不會(huì)有這種情況出現(xiàn)。根據(jù)前面肘桿機(jī)構(gòu)自鎖及正常運(yùn)動(dòng)條件 amax<1 55°- （ +Y +中0）即（a+a+Y+邛）要小于 155°。 （3）影響速度傳動(dòng)比的主要參數(shù) a.夾角K的變化對(duì)速度傳動(dòng)比的影響 九是影響分速度傳動(dòng)比ia的主要因素，既影響速

36、度傳動(dòng)比的最大值和最小值，也 影響合模轉(zhuǎn)角□的極限值的位置。速度傳動(dòng)比的最大值隨著 人的增大而減小，并移向 較大的開模轉(zhuǎn)角；而相反，最小值的提高并在較小的開模轉(zhuǎn)角時(shí)達(dá)到。 通過改變角九， 改變分速度傳動(dòng)比ia來達(dá)到調(diào)節(jié)總的速度傳動(dòng)比i ,使其不超過所要求的極限值。一 般選取八定15 ］。 b. E在角九為定值情況下的變化對(duì)速度傳動(dòng)比的影響 若E

37、平分量是一致的。然后，分速度傳動(dòng)比繼續(xù)降低，直至趨近于極 限，即設(shè)計(jì)要求的一個(gè)很小的值。 若E2L5 ,則合模時(shí)，小連桿L4就繞C點(diǎn)的軌跡回轉(zhuǎn)，就是說，小連桿 L4的 回轉(zhuǎn)角邛在負(fù)范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)L4在C點(diǎn)的軌跡上回轉(zhuǎn)時(shí)，分速度傳動(dòng)比ib在到達(dá)轉(zhuǎn)折點(diǎn)前經(jīng)過一個(gè)最小值。在(口十日+丫)>90°范圍內(nèi)，總的速度傳動(dòng)比小于1;總 的速度傳動(dòng)比最大值在(a +8 +Y) <90°范圍內(nèi)，且分速度傳動(dòng)比ib大于1時(shí)出現(xiàn)。 總的速度傳動(dòng)比在(a+日+了)>90°范圍內(nèi)，在分速度傳動(dòng)比ia以下獲得其最小值； 而在(<90°范圍內(nèi)，在分速度傳動(dòng)比ia以上獲得其最大值。 綜合考慮以上兩方面，選擇 E

38、 2.4.5肘桿機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)確定 (1)尺寸約束條件 根據(jù)目前市場(chǎng)上的注塑機(jī)肘桿機(jī)構(gòu)尺寸和廣泛采用的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)即有關(guān)可得出相 關(guān)桿長(zhǎng)尺寸和角度。有關(guān)角度取值范圍：后連桿L1和支連桿L4之間的夾角Vfc15s; 斜排角8 ft：4*~6口； Umax+尸+邛0 M155* ；(日+中)=90、當(dāng)支連桿L4在 (口+8+￥) =90 口回轉(zhuǎn)角時(shí)，支連桿L4的回轉(zhuǎn)角不能超過中=±75.，以防止干涉。有 關(guān)長(zhǎng)度取值范圍：動(dòng)模板的移動(dòng)行程 Sm與合模油缸活塞的行程 S。之比(Sm / S。)為 I .3?1.4; E

39、0.7 ?0.8 ;力的放大倍數(shù) M 約 為16?22倍。 II =(0.55 ?0.65)Sm L2 =(0.65 ?0.75)Sm L4 = (0.17 ?0.19)Sm L5=(0.55 ?0.65)L1 (2)尺寸計(jì)算確定 根據(jù)產(chǎn)品定位和設(shè)計(jì)要求，已知數(shù)據(jù)為：鎖模力 Fm=120t,動(dòng)模板的移動(dòng)行程 Sm =300,預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)力的放大倍數(shù) M為20倍；確定下斜排角日=5°,尸=15% % =80 2 下面通過羅列多組數(shù)據(jù)加以分析得到下面較為合理的數(shù)據(jù)： L1 L2 = ~^m~ 4 400mm 0.75 0.75 L1 =0.55Sm =0.6 300 -180mm L

40、2 =0.73Sm =0.73 300 220mm L1 L2 180 220 = 0.82  動(dòng)模板的移動(dòng)行程 Sm =(L1 L2)cosu -L1cos(： max -) -L2. 1 -[ ■ sin(： max u)-(1-)sinu]2 代入數(shù)值得： 200 = (180 220)cos5 -180cos(： max 5 ) —180、. 1 一[0.82sin(二 max 5 ) 一(1 0.82)sin5 ]2 解得： -：：max = 113 L4 =0.177 sm =0.177 300 = 53mm L5 =0.61L1 =0.61 180

41、= 110mm 偏心度 E = L4sin -L5sin(:，) 代入數(shù)值得： E =53sin80 110sin(0 5 15 ) 89.82mm 圓整得到E=90o 合模油缸活塞的行程 So，L42-[E-L5sin(： max )]2 - . L42 -[E - L5sin(> )]2 L5[COsC ) -COs(： max 口 )] 代入數(shù)值得： S0 =4532 -[90 -110sin(113 5 15 )]2 - , 532 -[90 -110sin(5 15 )]2 110[cos(5 15 ) -cos(113 5 15 )] 解得： S0 = 22

42、2mm 所以得到動(dòng)模板的移動(dòng)行程Sm與合模油缸活塞的行程So之比： Sm _ 300 S0 222 = 1.35 力的放大倍數(shù)M為: L5sin(飛:':':)cos - L1sin( --二一)cos : 代入數(shù)值得: 110sin(0 5 15 80 )cos5 180sin(0 5 5 )cos80 = 19.88 : 20 圓整可得到M =20,即達(dá)到設(shè)計(jì)要求，從而得到合模油缸所需提供的力為 F0 = Fm 改=6t 20 根據(jù)以上計(jì)算得出肘桿尺寸圖，如圖 2-8所示 222 圖2-8肘桿尺寸圖 2.5速度和加速度分析 綜

43、合考慮設(shè)計(jì)要求，選擇額定油泵壓力 p=16MPa ,而壓力油經(jīng)溢流閥調(diào)壓后得 到pi =14MPa ,則可以計(jì)算出合模油缸缸徑 D D 4 60000N 二 14 106 =0.074mm 根據(jù)缸徑和活塞桿的運(yùn)動(dòng)形式，選擇單活塞桿 SD基本型拉桿式液壓缸，缸徑 80mm,反過來的到合模油缸的推力 F0 _ 2 、2 工二（80mm） 14 1。6;「 4 4 7t較大與6t,不太符合設(shè)計(jì)要求，重新調(diào)解溢流閥，最后確定進(jìn)入合模油缸腔的壓力 為 p2 =11.94MPa 根據(jù)生產(chǎn)力要求，合模時(shí)間T=5s,且已知合模油缸活塞的行程S°= 222mm,則 合模油缸活塞

44、的平均速度v V 洛=222=44.4mm/s T 5 位置0:合模起點(diǎn)，當(dāng)合模轉(zhuǎn)角a =113。時(shí)，如圖2-9 圖 2-9 1=113 因?yàn)槭呛夏Ｆ瘘c(diǎn)，所以速度 50=0和力口速度am0=0。 位置1:當(dāng)合模轉(zhuǎn)角口 =100叩寸，如圖2-10。 圖-12 1=100 設(shè)定此時(shí)合模油缸活塞的速度v01 =20mm/s 由式3.1<1> L1sin( '：，)cos ： i = - L5sin( ： u )cos - 180sin(100 5 39)cos6 =152 110sin(100 5 15 6 )cos39 vm1

45、=vc1i =20 1.52 =30.4mm/s Sm1 =300 -274.6 = 25.4mm 2 am1 =31.75mm/s 位置2:當(dāng)合模轉(zhuǎn)角口 =80°時(shí)，如圖2-11 164,2 . . 216,9 圖 2-11 ： =80 同理可得 vm2 = 72.125mm/s , Sm2=83.1mm, am2=50.5mm/s 2 圖 2-12 1=60 同理可得 vm3 =91.5mm/ s , 2 Sm3 =156.3mm , am3 = 24.2mm/ s 位置4:當(dāng)合模轉(zhuǎn)角a =40口時(shí)，如圖2-13 2 vm4 =90.125mm/s ,

46、 Sm4 =228.4mm, am4=—1.4mm/s 位置5:當(dāng)合模轉(zhuǎn)角a =20叩寸，如圖2-14 2 vm5=24mm/s, Sm5 = 280.8mm, am5=-82mm/s 位置6:當(dāng)合模轉(zhuǎn)角a=0o時(shí)，圖略 I 合模終點(diǎn)，所以這時(shí)跟合模起點(diǎn)一樣，速度 仁=0和加速度力=0,而動(dòng)模板 剛好走完全部行程，即Sm6 = 300mm。 根據(jù)以上對(duì)合模行程、速度以及加速度分析，繪制合模行程、速度以及加速度關(guān) 于合模角u的曲線圖，如圖2-15—2-17所示。 圖2-15合模行程曲線圖 圖2-17動(dòng)模板加速度曲線圖 通過分析以上三張曲

47、線圖能夠很清楚地看出，之前的肘桿尺寸參數(shù)的設(shè)計(jì)是合 乎要求的。其中合模角113"60』這一階段，動(dòng)模板移動(dòng)速度逐漸較快增大，過了 600 后速度緩慢增大，知道合模角過了 50°后速度開始迅速下降，在30°的時(shí)候下降的 最快，過了 30。后速度下降變慢，直到減至 0,這時(shí)動(dòng)模板剛好走完全部行程，即 Sm6 = 300mm。 第三章內(nèi)翻式合模機(jī)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 合模機(jī)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)及主要零件設(shè)計(jì)圖 根據(jù)第二章的分析及計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)合模機(jī)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)和主要零件 注塑機(jī)調(diào)摸合模機(jī)構(gòu)裝配圖詳見設(shè)計(jì)圖注塑機(jī) -1;后模板詳見設(shè)計(jì)圖注塑機(jī)-2; 動(dòng)模板詳見設(shè)計(jì)圖注塑機(jī)-3;前模板詳見設(shè)計(jì)圖注

48、塑機(jī)-4;十字滑塊詳見設(shè)計(jì)圖注塑 機(jī)-5;液壓馬達(dá)座詳見設(shè)計(jì)圖注塑機(jī)-6;主后拉桿詳見設(shè)計(jì)圖注塑機(jī)-7;調(diào)模絲母詳 見設(shè)計(jì)圖注塑機(jī)-8;調(diào)模銷軸詳見設(shè)計(jì)圖注塑機(jī)-9; 3.2 肘桿機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度校核 后連桿的靜強(qiáng)度校核 當(dāng)在鎖模狀態(tài)下時(shí)，肘桿所受的力最大，所以只校核肘桿在此狀態(tài)下的強(qiáng)度。后 連桿的橫截面積 2 A = 26mm 60mm = 15.6cm 材料為 45調(diào)質(zhì)（840°C 淬火，600°C 回火），查表得：ab =600MPa,as = 355MPa , 當(dāng)后連桿與前連桿共線進(jìn)入鎖模狀態(tài)時(shí)，在其二力桿方向受的力為 F。 cos : 1200kN cos5 = 1

49、204.6kN 因?yàn)橹鈼U機(jī)構(gòu)為完全上下對(duì)稱結(jié)構(gòu)，則后連桿受到的正應(yīng)力 = 386.1MPa F 1204.6kN/2 1_ 2 A 15.6cm 而許用應(yīng)力 二 b 600 卜二］=——= =400MPa ns 1.5 式中ns為材料安全系數(shù)，取值為1.5。顯然仃 ＜［仃］,即校核通過。 3.3 較軸的剪切強(qiáng)度校核 由于較軸設(shè)計(jì)時(shí)尺寸受限，工作條件較惡劣，制造與安裝精度、潤(rùn)滑條件等對(duì)其 壽命影響較大，所以它是肘桿合模機(jī)構(gòu)中最容易損壞的部件。 當(dāng)承受較大載荷時(shí)，常 用的結(jié)構(gòu)是采用多剪切面的較軸。多剪切面的較軸可使結(jié)構(gòu)緊湊、接觸面上的負(fù)荷分 布均勻，對(duì)摩擦面的工

50、作條件也有較大改善。 根據(jù)所設(shè)計(jì)的鎖模機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，選擇較軸白材料為40Cr,直徑為38mm。較軸的強(qiáng) 度主要決定于剪切應(yīng)力，而彎曲應(yīng)力因影響較小，在計(jì)算中給予適當(dāng)?shù)男拚涂梢浴? 因此，較軸的強(qiáng)度可按純剪切考慮，設(shè)計(jì)為 6個(gè)剪切面。 也是當(dāng)后連桿與前連桿共線進(jìn)入鎖模狀態(tài)時(shí)，剪切應(yīng)力為 = 88.6MPa Fs 1204.6kN/2/6 二 ZT2 A 二 D2 而許用應(yīng)力 []=120MPa 顯然七 <[可，即校核通過。 3.4 注塑成型機(jī)的調(diào)模機(jī)構(gòu) 調(diào)模裝置是用來調(diào)整動(dòng)模板與定模板之間距離， 其作用是適應(yīng)不同厚度的注塑成 型模具?？紤]合模力大小和機(jī)構(gòu)的適應(yīng)性， 選擇

51、拉桿螺母調(diào)距。此結(jié)構(gòu)是通過改變 后后模板的位置來實(shí)現(xiàn)調(diào)整的。結(jié)構(gòu)如圖 3-1所示，由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)小齒輪，小齒 輪帶動(dòng)大內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒圈再帶動(dòng)四個(gè)調(diào)模螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，而調(diào)模螺母內(nèi)孔與拉桿 為螺旋傳動(dòng)，同時(shí)調(diào)模螺母固定在后固定模板上，它既轉(zhuǎn)動(dòng)又移動(dòng) ，從而使整個(gè)肘 桿機(jī)構(gòu)前后移動(dòng)，達(dá)到調(diào)模的目的。大齒圈可使四個(gè)調(diào)節(jié)螺母同步調(diào)節(jié)。 大齒圈固定方式，通過4個(gè)滾珠軸承以其內(nèi)圈進(jìn)行定位，相當(dāng)于大齒圈內(nèi)圈掛在 4個(gè)軸承外圈上，然后在通過4個(gè)滾珠軸承左右兩側(cè)的大軸套夾住大齒圈左右兩側(cè)， 從而進(jìn)行軸向定位。調(diào)模絲母的尺寸參數(shù)詳見注塑成型機(jī) -8。 第四章液壓系統(tǒng) 注塑成型機(jī)液壓系統(tǒng)及其工作原理

52、 圖4-1注塑機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖 1—變量葉片泵；2、6、13、16、23—二位四通電磁換向閥； 3、4、5、27—三位四通電磁換 向閥；7、8、9、17一流閥；10、11、12、19、24—插裝閥；14—液控單向閥； 15、20、26. 單向閥；18—節(jié)流閥；21、22、25—單向節(jié)流閥；I—合模液壓缸；II—注射裝置液壓缸；III 一注射液壓缸；IV一頂出液壓缸；V一單向定量液壓馬達(dá)； VI一增壓器；VII 一雙向定量液 壓馬達(dá)；B1-B4—壓力表；F1—濾油器； F2—水冷卻器； SQ一行程開關(guān) 圖4-1所示為該注塑機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖，系統(tǒng)的油源為恒壓控制變量葉片泵1 ,

53、 可與有關(guān)液壓閥組成壓力匹配回路、流量匹配回路及差動(dòng)回路等，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能。 整個(gè)系統(tǒng)共5個(gè)執(zhí)行器（合模液壓缸I、注射裝置液壓缸II、注射液壓缸III、頂 出液壓缸IV、單向定量液壓馬達(dá) V）,增壓器VI用于合模裝置高壓鎖模，雙向定量 液壓馬達(dá)VII用于調(diào)模裝置。頂出缸和注射裝置液壓缸的運(yùn)動(dòng)分別由二位四通電磁換 向閥23和三位四通電磁換向閥4控制，調(diào)模裝置馬達(dá)由三位四通電磁換向閥 27控制， 其他液壓缸和液壓馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)則由插裝閥及其電磁換向閥和先導(dǎo)壓力閥等元件控制， 電磁換向閥的信號(hào)源為有關(guān)執(zhí)行器上的行程開關(guān)。 整個(gè)系統(tǒng)可以分解為調(diào)模、合模鎖模、注射裝置前移、注射、保壓、冷卻和預(yù)塑、 注射裝置

54、后退和頂出等回路。各回路的工作原理如下。 1）調(diào)模液壓回路 當(dāng)電磁鐵19YA和20YA無信號(hào)輸入時(shí)，三位四通電磁換向閥 27 "O”型機(jī)能， 油口 P、T、A、B封閉，保持模厚不變。當(dāng)電磁鐵 19YA得電信號(hào)時(shí)，壓力油經(jīng)閥 27進(jìn)入調(diào)模馬達(dá)VII的右腔，左腔油經(jīng)閥27后至回油T,從而驅(qū)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，將模 厚調(diào)大。同理，當(dāng)電磁鐵20YA得電信號(hào)時(shí)，將模厚調(diào)大。 2）合模和鎖模液壓回路 液壓系統(tǒng)的整個(gè)工作循環(huán)從模具閉合開始。機(jī)器用按鈕啟動(dòng)以后，電磁鐵 1YA 通電使三位四通電磁換向閥3切換至右位，使合模液壓缸I的C腔經(jīng)閥3通油箱。A、 B腔差動(dòng)連接，故動(dòng)模版快速前進(jìn)。當(dāng)動(dòng)模版接近頂模版時(shí)，壓

55、下行程開關(guān) SQ17, 使電磁鐵1YA斷電，17YA通電，液壓缸I的C腔回油經(jīng)背壓閥10,合模力自動(dòng)降 低，速度減慢，以減小合模的沖擊力。 待合模到位后，壓下行程開關(guān)SQ13,使電磁鐵1YA及2YA通電，液壓缸I的B、 C腔通油箱卸壓，泵1的壓力油經(jīng)二位四通電磁換向閥16及單向閥20進(jìn)入鎖模增壓 器IV的左腔，增壓器右腔的高壓油進(jìn)入液壓缸 I的A腔，將模具鎖緊?？焖俸夏５?速度可以通過調(diào)節(jié)插裝閥24的開口量開調(diào)節(jié)。鎖模時(shí)，B腔的回油通過阻尼孔，以 提高鎖模過渡過程的穩(wěn)定性。 3）射裝置前移和注射液壓回路 在鎖模的同時(shí)，電磁鐵4YA帶電，三位四通電磁換向閥4切換至左位，液壓泵1 的壓力油

56、經(jīng)閥4進(jìn)入注射裝置液壓缸II的E腔，帶動(dòng)整個(gè)注射裝置前移，使噴嘴與 模具貼合，并壓下行程開關(guān)SQ16,使電磁鐵3YA通電，三位四通電磁換向閥5切換 至右位，液壓泵1的壓力油經(jīng)單向閥15和減壓閥19及單向節(jié)流閥22進(jìn)入注射液壓 缸III的J腔，帶動(dòng)螺桿以高壓高速將頭部熔料注入模腔，注射液壓缸的前進(jìn)速度取 決于單向節(jié)流閥22的開度。此時(shí)螺桿頭部作用于熔料上的注射壓力（一次壓力）由 直動(dòng)式溢流閥8調(diào)節(jié)。 注射液壓回路屬于容積節(jié)流聯(lián)合調(diào)速，變量葉片泵1輸出的流量取決于節(jié)流閥的 開度，泵輸出的流量一直與負(fù)載所需流量相匹配，功率損失較小。 4）保壓 由于低溫模具的冷卻作用，使注入模腔的熔料產(chǎn)生收縮，

57、為制得質(zhì)地致密的制品， 應(yīng)對(duì)熔料保持一定的壓力補(bǔ)縮，為此在注射行程最后，壓下行程開關(guān) SQ18,使電磁 鐵18YA通電，此時(shí)，注射液壓缸III的J腔壓力改由壓力閥9控制，調(diào)節(jié)改閥可以 使螺桿作用于熔料的保壓壓力（二次壓力）獲得不同值。在保壓時(shí)，螺桿因補(bǔ)縮而有 少量的前移。 5）制品的冷卻和預(yù)塑 當(dāng)保壓到模腔的熔料失去從澆口流回的可能性時(shí)，注射液壓缸 III內(nèi)的保壓可以 卸去（此時(shí)合模液壓缸內(nèi)的高壓也可以撤除），使制品在模具內(nèi)冷卻定型。此時(shí)，電 磁鐵13YA通電，二位四通電磁換向閥 6切換至右位，液壓泵的壓力油經(jīng)單向閥 11 及插裝閥12和節(jié)流閥18組成的溢流節(jié)流閥，進(jìn)入預(yù)塑7壓馬達(dá)V,

58、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)螺桿轉(zhuǎn) 動(dòng)（轉(zhuǎn)動(dòng)速度由插裝閥12和節(jié)流閥18組成的溢流節(jié)流閥調(diào)定和穩(wěn)速），將來自料斗 的粒狀塑料向前輸送并使其塑化。 由于螺桿頭部熔料壓力的作用，使螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)又發(fā)生后退，螺桿的后退量表 示了螺桿頭部所積存的熔料體積量。當(dāng)回退到計(jì)量值時(shí)，行程開關(guān) SQ19被壓下，電 磁鐵13YA斷電，螺桿停止轉(zhuǎn)動(dòng)，準(zhǔn)備下一次注射。 制品冷卻與螺桿塑化在時(shí)間是重疊的， 在一般情況下，螺桿塑化計(jì)量時(shí)間少于制 品冷卻時(shí)間。 液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)螺桿工作期間，由于溢流節(jié)流閥的作用，既保證了螺桿轉(zhuǎn)速恒定和 重復(fù)計(jì)量精度，又使液壓泵的工作壓力始終跟負(fù)載壓力變化，從而實(shí)現(xiàn)了壓力匹配。 6）注射裝置后退和開模頂出制品

59、 待螺桿塑化計(jì)量完畢后，為了使噴嘴不至于因長(zhǎng)時(shí)間和冷模接觸而形成冷料等 緣故，經(jīng)常需要將噴嘴撤離模具，即注射裝置后退。為此行程開關(guān) SQ19發(fā)訊使電磁 鐵5YA通電，換向閥4切換至右位，液壓泵的壓力油經(jīng)閥 4進(jìn)入注射裝置液壓缸II 的F腔，帶動(dòng)整個(gè)注射裝置后退。噴嘴后退到位后，壓下行程開關(guān) SQ15,使電磁鐵 6YA通電，換向閥3切換至左位，模具打開，開模到位后，壓下行程開關(guān) SQ25,使 電磁鐵10YA通電，液壓泵的壓力油經(jīng)閥23和單向節(jié)流閥25進(jìn)入頂出液壓缸V的左 腔，推動(dòng)頂出桿將制品從模具內(nèi)頂出，完成整個(gè)工作循環(huán)。注塑機(jī)液壓原理圖詳見設(shè) 計(jì)圖注塑機(jī)-00 第五章其它機(jī)構(gòu) 5.1

60、 注塑成型機(jī)的機(jī)械保險(xiǎn)裝置 為保證人、機(jī)和模具的絕對(duì)安全，除應(yīng)設(shè)置電氣、液壓保險(xiǎn)外，還應(yīng)設(shè)置機(jī)械保 險(xiǎn)裝置。 為防止誤動(dòng)作，萬一電氣、液壓的安全保險(xiǎn)裝置或程序失靈時(shí)，在安全門未關(guān) 閉的狀態(tài)下，動(dòng)模板失去合模能力。即當(dāng)合模油缸剛啟動(dòng)的時(shí)候，全安全門未關(guān)閉一 一保險(xiǎn)擋板(圖-22)未被壓下一一保險(xiǎn)擋板擋住前模板上的安全通孔一一保險(xiǎn)桿直 接定在了保險(xiǎn)擋板上一一實(shí)現(xiàn)機(jī)械強(qiáng)制保險(xiǎn)。 值得一提的是，在合模油缸剛啟動(dòng)的時(shí)候，即合模轉(zhuǎn)角 a =113邛寸，力的放大 比M M _ L5sin( ： u ) cos _ 110sin(113 5 15 10 )cos34 一 L1sin(二 二■) c

61、os : - 180sin(113 5 34 )cos10 = 0.659 顯然，肘桿機(jī)構(gòu)在這時(shí)反而將合模油缸的推力縮小了， 即動(dòng)模板的推力相對(duì)鎖模力來 說很小，從而達(dá)到機(jī)械保險(xiǎn)的動(dòng)作要求。 5.2 注塑成型機(jī)的注射裝置 5.2.1 注塑機(jī)的注塑油缸數(shù)類型的選擇與確定 目前，常見的注塑裝置有單缸形式和雙缸形式， 并通過液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)螺桿注 塑。下面就對(duì)單缸形式和雙缸形式作簡(jiǎn)單的分析比較。 (1)單缸注射裝置 單缸注射裝置的原理與雙缸注射裝置基本上相同，只是在結(jié)構(gòu)布置上有所差異而 已，具體原理在雙缸注射裝置中闡述。 單缸注射裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，在注射活塞與活 塞桿之間布置有滾

62、動(dòng)軸承和徑向軸承，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。由于螺桿、油馬達(dá)、注射油缸是 一線式排列，導(dǎo)致軸向尺寸加大，注射座的尾部偏差因素加大，影響其穩(wěn)定性。 (2)雙缸注射裝置 雙缸注射裝置的原理是：如圖 5-1。預(yù)塑時(shí)，在塑化部件1中的螺桿，通過液壓 馬達(dá)4驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，主軸一端與螺桿鍵連接，另一端與液壓馬達(dá)軸鍵連接。螺桿旋 轉(zhuǎn)時(shí)，物料塑化并將塑化好的熔料推到料筒前端的儲(chǔ)料室中， 與此同時(shí)，螺桿在物料 的反作用下后退，使注射液壓缸3后退，完成計(jì)量。注射時(shí)，注射液壓缸 3的桿腔進(jìn) 油帶動(dòng)螺桿以高壓高速將頭部熔料注入模具型腔。 圖5-1雙缸注射 1-塑化部件；2-注射座；3-注射液壓缸；4-液壓馬達(dá)

63、5.2.2注塑成型機(jī)的注塑裝置的其他部件 1）螺桿 螺桿是塑化部件中的關(guān)鍵部件，和塑料直接接觸，塑料通過螺槽的有 效長(zhǎng)度，在其表面經(jīng)過很長(zhǎng)的熱歷程，要經(jīng)過從玻璃態(tài)到黏彈態(tài)再到黏流態(tài)的轉(zhuǎn)變， 最后在注射液壓缸的作用下將熔料通過噴嘴注入模腔。根據(jù)最初的機(jī)型確定、材料性 質(zhì)以及產(chǎn)品質(zhì)量要求，選擇用通用型螺桿。 2）螺桿頭，在注射螺桿中，螺桿頭的作用是：預(yù)塑時(shí)，能將塑化好的熔體放流 到儲(chǔ)料室中，而在高壓注射時(shí)，又能有效地封閉螺桿頭前部的熔體，防止倒流。根據(jù) 產(chǎn)品注塑用塑料為PVC,其熱穩(wěn)定性較差，可用無止逆環(huán)型尖頭形螺桿頭。 3）料筒，它是塑化部件的重要零件，內(nèi)裝螺桿外裝加熱圈，起加熱料使用料從

64、 完成玻璃態(tài)到黏彈態(tài)再到黏流態(tài)的轉(zhuǎn)變，同時(shí)還承受復(fù)合應(yīng)力和熱應(yīng)力的作用。 4）噴嘴，噴嘴是連接塑化裝置與模具流道的重要部。其作用有：預(yù)塑時(shí)，建立 背壓，驅(qū)除氣體，防止熔體流涎，提高塑化能力和計(jì)量精度；注射時(shí)，與模具主澆套 形成接觸壓力，保持噴嘴與澆套良好接觸，形成密閉流道，防止塑料熔體在高壓下外 溢；保壓時(shí)，便于向模具制品中補(bǔ)料，而冷卻定型時(shí)增加回流阻力，減小或防止模腔 中熔體向回流等。根據(jù)產(chǎn)品注塑用塑料為 PVC,選用直通式螺桿。 參考文獻(xiàn) [1]吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].3版.北京：高等教育出版社，2006. [2]濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].8版.北京：高等教育出版社,20

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