注塑機合模機構(gòu)設(shè)計要點

1、目錄中文摘要 i第一章引言 11.1 注塑機整機的工作原理 11.2 注塑機的結(jié)構(gòu)組成 2第二章合摸機構(gòu)方案設(shè)計 42.1 .合模機構(gòu)的類型和選擇 42.2 .液壓肘桿式合模機構(gòu)的常見形式和選擇 62.3 .合模機構(gòu)的參數(shù)和尺寸計算 72.3.1 合模力的確定 72.3.2 模板尺寸及拉桿間距 82.3.3 動模板行程sm 92.4 肘桿機構(gòu)的尺寸參數(shù)確定 102.4.1 運動特性分析 112.4.2 力學(xué)特性分析 122.4.3 肘桿機構(gòu)自鎖及正常運動條件 142.4.4 肘桿機構(gòu)的速度分析 142.4.5 肘桿機構(gòu)的尺寸參數(shù)確定 182.5 具體速度和加速度分析 20第三章內(nèi)翻式合摸機構(gòu)機

2、械結(jié)構(gòu)設(shè)計 253.1 合摸機構(gòu)裝配圖和主要的零件設(shè)計圖 253.2 肘桿機構(gòu)的強度校核 253.3 較軸的剪切強度校核 253.4 注塑機的調(diào)模機構(gòu) 26第四章注塑機的液壓系統(tǒng) 27第五章其它機構(gòu) 305.1 注塑機的機械保險裝置 305.2 注塑機的注射裝置 305.2.1 ,注塑機的注塑油缸數(shù)類型的選擇與確定 305.2.2 ,注塑機的注塑裝置的其他部件 31參考文獻 32總結(jié) 33第一章引言塑料工業(yè)是國民經(jīng)濟重要工業(yè)部門， 又是一個新興的綜合性很強的工業(yè)體系， 這 在很大程度上涉及到塑料加工的設(shè)備的先進與否。所以為塑料制品行業(yè)提供加工裝備 的塑料機械行業(yè)，近幾年發(fā)展迅速，其發(fā)展速度與所

3、創(chuàng)主要經(jīng)濟指標在機械工業(yè)的 194個行業(yè)中名列前茅。塑料機械年制造能力約 20萬臺（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，主要有注塑機、擠出 機、中空吹塑成型機及其輔助設(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，又稱注塑機。注塑成型的特點是：可一次成型外形復(fù)雜、尺寸精確、表面光澤的塑料制件；模 具可以快速更換，以便制造適應(yīng)市場需求的產(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。合模機構(gòu)是注塑機的重要部件之一，因為合模機構(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。

4、 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)在社會對塑料制品的需求量 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幾乎包含了社會生產(chǎn)生活中的各個領(lǐng)域。但平常用的最多的，較常見的是 小型機。1.1 注塑機整機的工作原理注塑機利用塑料的熱物理性質(zhì)，把物料從料斗加入料筒中，料筒外由加熱圈加熱，使物料熔融；在料筒內(nèi)裝有在外動力馬達作用下驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的螺桿，物料在螺桿的作用下，沿著螺槽向前輸送并壓實，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，當螺桿旋轉(zhuǎn)時，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，

5、與此同時，螺桿在物料的反作用下后退，使螺桿頭部形成儲料 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。通俗點來說，注塑機的工作原理與打針用的注射器相似，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進行的。圖1-1注塑機工作程序框圖1.2 注塑機的結(jié)構(gòu)組成注塑成型機主要由合模部件、注射部件、

6、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、機身、加熱系 統(tǒng)、加料裝置等組成。如圖1-2所示。圖1-2注塑機組成示意圖由圖1-2可大致地看到注塑機是一個機電一體化程度很高的設(shè)備，其中合模性 能對提高制品質(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)這四個方面展開具體的結(jié)構(gòu)分析和有關(guān)參數(shù)確定。1.3 合模裝置配套的注塑機機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 的不斷增長，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也引起 了人們的廣泛關(guān)注?；谶@一點，本注塑機主

7、要用于生產(chǎn)食品包裝、電子產(chǎn)品包裝、 商用機器殼體以及醫(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150-170170-190165-180160-17030-6080-13040-605-1020-30根據(jù)用途和制品塑料品種，該注塑機注塑多類形狀的制品，要求能方便地更換模 具，

8、且制品尺寸較小（最大180m儲180mm,質(zhì)量較輕，屬于日常用品，小型機便能 達到要求，故選擇臥式螺桿式注塑機。具特點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。它的優(yōu)點是重心低、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。第二章合摸機構(gòu)的方案設(shè)計2.1合模機構(gòu)的類型和選擇合模機構(gòu)是注塑機的重要部件之一， 其功能是實現(xiàn)啟閉運動，使模具閉合產(chǎn)生系 統(tǒng)彈性變形達到鎖模力，將模具鎖緊。對于一個比較好的合模機構(gòu)應(yīng)該具備三個方面 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

9、程；3）快速的移模速度及較慢的合緊模具速度，移模時要具備慢 -快-慢的運動特性?，F(xiàn)按鎖模力的實現(xiàn)方式討論全液壓式、液壓肘桿式和電動式合模機構(gòu)的優(yōu)缺點。（1）全液壓式全液壓式合模機構(gòu)可分為直動式、增壓式和充液式。1）直動式合模機構(gòu)。其特33這是一種非常簡單的合模機鎖模動作由液壓油升壓來完點是啟閉模動作和合模力的產(chǎn)生都由合模油缸直接完成, 構(gòu)。合模機構(gòu)的合模動作由液壓油作用在活塞上來實現(xiàn), 成。這種合模機構(gòu)不滿足合模機構(gòu)的運動特性， 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

10、塑機。3）充液式合模機構(gòu)。這種開合方式模精度高、模板受力均衡、不需調(diào)模、不需加油潤滑、磨 損較少、開合模行程長；但容易內(nèi)泄造成升壓時間長、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)動曲肘連桿機構(gòu)來實現(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，這種機構(gòu)能實現(xiàn)慢-快-慢的運動過程，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，肘桿式合模機構(gòu)的運動速度優(yōu)于其它形式的合模機構(gòu)

11、，如在相同的尺寸和運動速 度下，肘桿式合模的輸入功率比全液壓式約節(jié)省10%-20%。另外，肘桿式合模機構(gòu)的開模力通常是有限的，這一點在小噸位機器上更為明顯。液壓肘桿式是目前使用最 為普遍的合模機構(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 加速機器損壞，例如：銷軸和拉桿斷裂、模板開裂、調(diào)模螺母咬死等。（3）電動式電動式合模機構(gòu)指用電機作動力源來驅(qū)動模版移動而實現(xiàn)合模、鎖模的合模機構(gòu)。目前，較流行的是全電動肘桿式即所謂電動機械式合

12、模機構(gòu)。全電動肘桿式合模機構(gòu)使用伺服電機配以滾珠絲杠、齒形帶等元件替代液壓系統(tǒng)驅(qū)動曲肘連桿機構(gòu)來實 現(xiàn)模具的啟閉和鎖緊，整個裝置的調(diào)模、頂出均采用伺服電機來執(zhí)行的合模機構(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。但不足的是滾珠絲杠會 帶來新的問題：1）滾珠絲杠的磨損會導(dǎo)致精度下降；2）對制造、裝配的要求較高，若兩者的精度不夠，則會在滾珠絲杠上出現(xiàn)附加的徑 向力，從而加速滾珠絲杠的磨損；3）當成型面積較大時，如果在肘桿未完全撐直時就開始注射，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)，在目前注塑機技術(shù)條件下，市場普及度較低。表1-2為全液

13、壓式和肘桿式（液壓肘桿式和全電動肘桿式） 合模機構(gòu)的性能對比。 綜述以上三種類型合模裝置的對比分析，本設(shè)計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，在整個移模行程中，速度可設(shè)定為常數(shù)速度較快，在整個移模行程中是 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)，對鎖模力有放大作用對模具適 應(yīng)性對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) 生追加合模力，超載時制品易形 成飛邊合模狀態(tài)機械系統(tǒng)剛性

14、較好，在 脹模力作用卜，產(chǎn)生追加合模力， 允許適量短時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入自鎖，液壓 油可卸掉，節(jié)能噪音在合模穩(wěn)壓時，易產(chǎn)生流體噪音開合模時，易產(chǎn)生啟動的機械噪音2.2液壓肘桿式合模機構(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構(gòu)展開論述計算，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；4一連桿機構(gòu)；5動模板；6拉 桿；7前模板動作原理：啟閉模時，合模油缸1進油，推動雙曲肘連桿機構(gòu)4帶動動模板5及 其模具實現(xiàn)啟閉模運動；模具接觸時，

15、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 入自鎖為止。模具接觸時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)整的其特點是，啟模時，雙曲肘相對于軸線向內(nèi)翻轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)較外翻式簡單、緊湊，較 適用于中小型機，是比較有代表性的，是目前應(yīng)用最為普遍的合模機構(gòu)。圖2-2雙曲肘外翻式1 合模油缸；2曲肘連桿機構(gòu)動作原理：啟閉運動原理和鎖模原理與外翻式相同， 所不同的是結(jié)構(gòu)特點，在后 模板和前模板上的支較靠近中心布置， 啟模時雙曲肘相對于軸線向外翻轉(zhuǎn)，減小了支 較跨度，增加了動模板的支承剛性，減小了撓度

16、，較適用于大型機。綜上所述，比較雙曲肘內(nèi)、外翻式的特點，結(jié)合本注塑機為小型機，所以選擇雙 曲肘內(nèi)翻式合模機構(gòu)。2.3合模機構(gòu)的參數(shù)和尺寸計算2.3.1 合模力的確定合模力也稱鎖模力，其含義為合模機構(gòu)鎖模后，熔料注入模腔時，模板對模具形 成的最終鎖緊力。.液壓肘桿式合模機構(gòu)的合模力是通過合模油缸產(chǎn)生的推力借助曲 肘連桿機構(gòu)的傳遞和放大，作用在動模板上，然后使模具產(chǎn)生合模的力。具體原理是，當模具剛接觸時（還未產(chǎn)生明顯的彈性變形），由于曲肘連桿尚未 完全伸直，即在圖-3中l(wèi)1與水平線的夾角（合模角儀）接近3。時，產(chǎn)生曲肘鎖模 角及連桿角，開始進入鎖模狀態(tài)。此時繼續(xù)油缸施加推力，那么整個合模機構(gòu)就要發(fā)

17、 生彈性變形，產(chǎn)生變形力。最大變形力是曲肘連桿機構(gòu)在伸直后進入自鎖狀態(tài)下發(fā)生的，此時進入鎖模狀態(tài)的鎖模力等于變形力。當熔料以一定注射壓力和流速進入模具空腔時，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；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 年=972 kn =97.2t由于合模力不足時會產(chǎn)生“飛邊”，所以要確保機

18、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h0(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，模板面積約為注塑機最大成型面積的4-10倍，為便于模具從上往下安裝，設(shè)計模板的長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 機最大成型面積的 7倍計算，定模板尺寸 h (mm)m v(mm)= 550父450 ,拉桿間距 h0(mm)mv0(mm)=370 m270 ,如圖 2-3 表示。370圖2-

19、3模版尺寸及拉桿間距2.3.3動模板行程sm動模板行程是指動模板能夠移動的最大距離， 用sm (mm)表示。移動模板行程- 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模板行程1-定模板；2-固定陰模；3-制品；4-動模板動模板行程的關(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 :=195mmsm - 2l =300mm在實際生產(chǎn)中，為了縮短一次制品的循環(huán)時

20、間，提高生產(chǎn)效率，減少機器磨損和 動力消耗，成型時盡可能使用最短的模板行程。此處取動模板行程300mm。2.4肘桿機構(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)，繪制出運動簡圖如下圖2-5:fso»sm圖2-5肘桿機構(gòu)運動簡圖l1一后連桿長度；l2前連桿長度;l4一小連桿長度；l5一后連桿上的支桿長度e一偏心度，即十字頭上的滑動點 c與支點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,l1與過a點的水平線的夾角；中一小連桿與過c點的水平線的夾角；，一鎖模狀態(tài)下，小連桿與過 c點

21、的水平線的夾角；q一開模到最大行程的狀態(tài)下，小連桿與過 c點的水平線的夾角;口max一開模到最大行程的狀態(tài)下的開模轉(zhuǎn)角；so一合模油缸活塞的行程；sm一動模板的移動行程；以a為原點，建立如圖所示的xay坐標系。2.4.1 運動特性分析(1)合模行程一一動模板的移動行程 sm當合模轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)到任意角度口時，b點所處的位置點為x c(4-1)(4 -2)xc = l1cos() l2cos :l1sin(：二)=l2sin ： (l1 l2)sin 二從上式得出l1sin( ： m) - (l1 l2)sinl2從而得到cos - - , 1 - sin2 : = . 1 一 ' sin(：二

22、)一(1 + ； )sin 12一. i 1 .其中九=三，稱為桿長比，代入四.<1>式得l2xc = l1cos(:)l2.1 一 sin(:')-(1 )sin 寸2卜面分析合模轉(zhuǎn)角s轉(zhuǎn)到極限位置時，xc的值當口 =0時，p =日，即l1與l2共線時，肘桿合模機構(gòu)處于鎖模狀態(tài)，人有最大值xcmaxcmaxxcmax = l1cos 二 l2. 1 - sin 1-（1 - ）sin 12= （l1 l2）cos 1 當otnotmax時，即l1處于坐標系xoy勺第四象限，理論值是在l5與l4共線 狀態(tài)下，但是這是不可能達到的，現(xiàn)amax是在合模轉(zhuǎn)角a轉(zhuǎn)到一定位置時的值，

23、即達 到動模板行程300mm的設(shè)計要求的值，此時xc有最小值xcminxcmin =l18s（二 max ） l2- 1- ' sin（二 max l）-（1 '5冶 寸 所以動模板的行程sm -xcmax 一 xcmin二 （l1 l2）cos 二-l1cos（： max ） - l2,1 - sin（： max ）-（1 ' ）sin2（2）合模油缸活塞的行程s0由圖-7所知，當十字頭滑塊從初始位置（開模起始點）a=0f=max,變化到終 點位置（開模終點）口=4,*,邛=中0時，可得到合模油缸活塞的行程s0s0 =l4cos 0 l5cos180 -（二 max

24、?） l5cos（，）- l4cos max: l4cos 0 - l4cos max l5cos（1）-l5cos（： max）偏心度e = l4sin 中 + l5sin（3+8 + ?）（4-3）s。=、.、l42二e=l5singmax）2 一 . l42= e-l5sin（v-）2l5cosc ） -cos（： max f .）2.4.2力學(xué)特性分析x圖-8力的特性分析fci 小連桿（二力桿）上的c點受到得桿向力；hd 支點a到小連桿的距離；ffi 前連桿（二力桿）上的f點受到得桿向力；hf 支點a到前連桿的距離。（1）力的放大倍數(shù)m,即動模板的合模力與合模液壓缸的推力的比值m =

25、-mfo其中fo 合模油缸的推力fm 動模板的合模力（鎖模力）若不計機構(gòu)在運動中的摩擦力、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mfo- 2fd cos = 0fcihd - ffh =0 （因為兩者的轉(zhuǎn)矩相等）f cos :一 n=02其中hd、hf的關(guān)系式可以通過幾何分析得到hd = l5sin（：二 ）hf = l1sin（：二-）由式4.<2>得:=arcsin ' sin（: 二）一（1 + ；，）sin 1由式4.<3>得e -l5sin（二 二） : arcsinl4從而得到力的放大倍數(shù)mm _ fm _ 2ffic

26、os : hficos -（4-4）fo2fci coshd cosl5sin（:二 ）cos :l1sin（：1- ）cos 丁2.4.3 肘桿機構(gòu)自鎖及正常運動條件根據(jù)式4.<4>得到合模油缸的推力fo（4-5）l fm l1sin（ -二一）cos :f 二二 f m l5sin（：二 ：）cos :根據(jù)式4.<5>及摩擦圓理論（轉(zhuǎn)動副的自鎖條件為驅(qū)動力位于摩擦圓之內(nèi)）可確 定肘桿機構(gòu)自鎖條件：amax+e+y+q=155 （假設(shè)值）即肘桿機構(gòu)正常運動條件：:max。0-155從而得到最大合模角:max 三155 個 。）2.4.4 肘桿機構(gòu)的速度分析，如圖2-7

27、（1）肘桿機構(gòu)的速度傳動比圖2-7肘桿機構(gòu)速度分析根據(jù)圖-9的幾何關(guān)系得vc cos ：vd =sin（ 二：）vwd = vd cos（-i-90）=vdsin（：-）vf =vdl1（由得到 ffl1 = fdl5,ffvf =fdvd）l5vf sin（11 一）vb ;cos -所以動模板白移動速度vm與合模油缸活塞的移動速度v0之比vf sin（: 1 ） vm =vb _ cos :v0 vcvc cos:'sin（:二 ）化解整理得到l1sin（'： ）cos. .i =：33.1<1>l5sin（ : ）cos -比較分析式3.1<1>與

28、式2.1<1>,這結(jié)果與通過力的特性分析的得到的結(jié)果是一致的。卜面在對式3.1<1>進行分析，分子分母同乘以sin（a+6+¥）,則i的表達式可以 表達為i =ia，1的形式：l1sin（ -） cos ： sin（ ' ,：）i =：l5cos - sin（：二 ）sin（：二 ）其中前一部分表達式 一"sin，"-一為 vb與vwd之比，即ial5cos : sin（：二）vf sin（:1）vbcos:lisin（:1）i a =：vwdvdsin（:二） l5cos : sin（:二）后一部分表達式cos-；：）為vwd與v

29、c之比，即ibsin（：二 :）vwd vd sin（:二）ib =vcvcvc cossin（:二）sin（:1）cos : sin（： 二）vcsin（: 1）所以總的速度傳動比可以表示為兩個分速度傳動比之積，即i =£ *ib其中vc 驅(qū)動速度，即合模油缸活塞的移動速度vo ；vd 后連桿上的d點以半徑l5繞支點a的絕對速度；vwdvd的水平分量；vf 后連桿上的f點以半徑l1繞支點a的絕對速度；vb 一合模速度，即動模板的移動速度；vbf 前連桿上的b點以半徑l2相對于f點的相對轉(zhuǎn)動速度。（2）速度傳動比的特性分析從上面的表達式分析可得出以下結(jié)論：a.總的速度傳動比i主要由后

30、連桿的長度l1與其支桿長度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a很小的范圍內(nèi)，總的速度傳動比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)值增長了近2倍。所以在合模角色很小的范圍內(nèi)，總的速度傳動比式3.1<1>中的cos平所決定的。因為平（-80 = 903相對于84口6口）和?（之15）很大，當合模轉(zhuǎn)角口趨近于0時，日=-p , cost 0 , cost 1 ,sinq

31、 ：【）.1,此時有. l1sin（:1-）cos :lim i =-二 0j0 l5cos sin（: 二 :）cos !：1即此時總的速度傳動比已經(jīng)沒有，這非常符合合模終點，模具剛好被鎖緊時防止速度 過快模具被沖擊的條件。當然上述分析是理想狀態(tài)下，實際效果是，當主肘桿在伸展 位置時，分速度傳比ia中的分子表達式sin（a+8 + b）趨向于0,分速度傳比ib在這種 情況下趨向于一個很小的值，但是一個有限的值，總的速度傳動比i在這種情況下同理趨向于一個很小的值。c.在合模轉(zhuǎn)角口很大時，總的速度傳動i比是由式3.1<1>分母中的 sin呢+ 8+ 了 +中所決定的。開模趨向于終點時

32、，即（a+8+t+中）趨向于180°,sin（ot+日+¥+中）趨向于零，總的速度比趨向于無窮大。 但這只有當后連支桿l5和小 連桿l4共線的情況下，即開模行程結(jié)束時位伸展狀態(tài)時才會出現(xiàn)。一般在設(shè)計的肘 桿系統(tǒng)中，不會有這種情況出現(xiàn)。根據(jù)前面肘桿機構(gòu)自鎖及正常運動條件 amax<155° -（十了 +支）即（a+8+¥+邛）要小于 155°。（3）影響速度傳動比的主要參數(shù)a.夾角k的變化對速度傳動比的影響九是影響分速度傳動比ia的主要因素，既影響速度傳動比的最大值和最小值，也 影響合模轉(zhuǎn)角口的極限值的位置。速度傳動比的最大值隨著 人的增大

33、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)角時達到。通過改變角九，改變分速度傳動比ia來達到調(diào)節(jié)總的速度傳動比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速度傳動比的影響若e<l5,則合模時，在l5和l4間的伸展位置的分速度傳動ib比在合模開始 時遞減，當傳動半徑l5達到回轉(zhuǎn)角（豆+日+不）=90°時，小連桿l4在這點上改變 了轉(zhuǎn)向，也涉及到c點，并作純移動運動。就是說，絕對驅(qū)動速度 必與繞a點的d 點轉(zhuǎn)動速度vd的水平分量是一致的。然后，分速度傳動比繼續(xù)降低，直至趨近于極 限，即設(shè)計要求的一個

34、很小的值。若el5,則合模時，小連桿l4就繞c點的軌跡回轉(zhuǎn)，就是說，小連桿 l4的 回轉(zhuǎn)角邛在負范圍內(nèi)運動，當l4在c點的軌跡上回轉(zhuǎn)時，分速度傳動比ib在到達轉(zhuǎn)折點前經(jīng)過一個最小值。在(a +6+90) >90°范圍內(nèi)，總的速度傳動比小于1;總 的速度傳動比最大值在(a +8 +y) <90°范圍內(nèi)，且分速度傳動比ib大于1時出現(xiàn)。 總的速度傳動比在(a+日+了)>90°范圍內(nèi)，在分速度傳動比ia以下獲得其最小值； 而在(ot+e+y) <90°范圍內(nèi)，在分速度傳動比ia以上獲得其最大值。綜合考慮以上兩方面，選擇 e < l

35、5。2.4.5肘桿機構(gòu)的尺寸參數(shù)確定(1)尺寸約束條件根據(jù)目前市場上的注塑機肘桿機構(gòu)尺寸和廣泛采用的設(shè)計經(jīng)驗即有關(guān)可得出相 關(guān)桿長尺寸和角度。有關(guān)角度取值范圍：后連桿l1和支連桿l4之間的夾角v&154; 斜排角日定4 0 6 口； «max +9 +0 <155° ;(日+中)=90 當支連桿l4在 (口+8+¥)=90 口回轉(zhuǎn)角時，支連桿l4的回轉(zhuǎn)角不能超過中=±750，以防止干涉。有 關(guān)長度取值范圍：動模板的移動行程sm與合模油缸活塞的行程 &之比(sm / s0)為1.31.4; e <l5； l1/l2 定0.80.

36、9 ； sm / (l1 + l2)上 0.7 0.8;力的放大倍數(shù) m 約 為1622倍。l1 =(0.550.65)sml2 = (0.650.75)sm l4 =(0.17 0.19)sm l5-(0.55 0.65) l1 (2)尺寸計算確定根據(jù)產(chǎn)品定位和設(shè)計要求，已知數(shù)據(jù)為：鎖模力fm=120t,動模板的移動行程sm =300,預(yù)計實現(xiàn)力的放大倍數(shù)m為20倍；確定下斜排角日=5、 ¥ = 15°,%=80、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 = -sm- = -300 = 400mm0.75 0.75l1 = 0.55sm = 0.6

37、300 = 180mml2 =0.738m =0.73 300-220mml1l2180220= 0.82動模板的移動行程sm =(l1l2)cos 1 - l1cos(: max 與l2 1 一sin(=max-)二。一)sin百2代入數(shù)值得：200 = (180 220)cos5 - 180cos( ： max 5 ) -180.1 -0.82sin(二 max 5 ) -(1 0.82)sin 5 2解得：-：max = 113l4 = 0.177sm =0.177 300 = 53mml5 =0.61l1 =0.61 180 =110mm偏心度e = l4sin l5sin( ：1)代

38、入數(shù)值得：e =53sin80110sin(0515 )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(> )2l5cos(u) -cos(： max ')代入數(shù)值得：s0 =;/532 -90 110sin(113515 )2 - , 532 -90 -110sin(515 )2110cos(515 ) -cos(113515 )解得：s0 = 222mm所以得到動模板的移動行程sm與合模油缸活塞的行程s0之比：sm 300. _一 =1.35s0222力的放大倍數(shù)m為：m l5sin(

39、 一： ' ： 1 ： )cos :l1sin( -二一)cos :代入數(shù)值得:110sin(051580 )cos5180sin(055 )cos80""= 19.88 : 20圓整可得到m =20,即達到設(shè)計要求，從而得到合模油缸所需提供的力為f0 =fm歿=6t20根據(jù)以上計算得出肘桿尺寸圖，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合考慮設(shè)計要求，選擇額定油泵壓力 p=16mpa ,而壓力油經(jīng)溢流閥調(diào)壓后得4 60000n 二 14 106到 =14mpa ,則可以計算出合模油缸缸徑 d =0.074mm根據(jù)缸徑和活塞桿的運動形式，選擇單

40、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f0f0 =_ 2二 d22(80mm)14 106=7t47t較大與6t,不太符合設(shè)計要求，重新調(diào)解溢流閥，最后確定進入合模油缸腔的壓力為 p2 =11.94mpa根據(jù)生產(chǎn)力要求，合模時間t=5s,且已知合模油缸活塞的行程s0 =222mm,則 合模油缸活塞的平均速度vv 洛=222=44.4mm/s位置0:合模起點，當合模轉(zhuǎn)角a =113。時，如圖2-9圖 2-9 ：113因為是合模起點，所以速度 5。= 0和加速度am。= 0。位置1:當合模轉(zhuǎn)角口 =100叩寸，如圖2-10。圖-12 - -100設(shè)定此時合模油缸活塞的

41、速度v01 = 20mm/ sl1sin('：, )cos_l5sin( ： u )cos :由式3.1<1>180sin(100539)cos6=152110sin(1005156 )cos39vm1 =vc1i =20 1.52 = 30.4mm/ssm1 =300-274.6= 25.4mm2am1 = 31.75mm/s位置2:當合模轉(zhuǎn)角=801時，如圖2-11圖 2-11-80同理可得vm2 = 72.125mm/ s , sm2 = 83.1mm, am2 = 50.5mm/s2同理可得2vm3 = 91.5mm/s , sm3= 156.3mm, am3= 2

42、4.2mm/s位置4:當合模轉(zhuǎn)角a =40口時，如圖2-13。2vm4 =90.125mm/s, sm4 = 228.4mm, am4 =-1.4mm/s位置5:當合模轉(zhuǎn)角a =20叩寸，如圖2-14。222vm5=24mm/s, sm5 = 280.8mm, am5=82mm/s位置6:當合模轉(zhuǎn)角"=0事時，圖略合模終點，所以這時跟合模起點一樣，速度vm6=o和加速度£=0,而動模板 剛好走完全部行程，即sm6 = 300mm。根據(jù)以上對合模行程、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q的曲線圖，如圖2-152-17所示。圖2-15合模行程曲線圖圖2

43、-17動模板加速度曲線圖通過分析以上三張曲線圖能夠很清楚地看出，之前的肘桿尺寸參數(shù)的設(shè)計是合乎要求的。其中合模角113060這一階段，動模板移動速度逐漸較快增大，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°的時候下降的最快，過了 30。后速度下降變慢，直到減至 0,這時動模板剛好走完全部行程，即sm6 = 300mm。第三章內(nèi)翻式合模機構(gòu)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1 合模機構(gòu)機械結(jié)構(gòu)及主要零件設(shè)計圖根據(jù)第二章的分析及計算結(jié)果設(shè)計合模機構(gòu)機械結(jié)構(gòu)和主要零件注塑機調(diào)摸合模機構(gòu)裝配圖詳見設(shè)計圖注塑機 -1;后模板詳見設(shè)計圖注塑機-2; 動模板詳見設(shè)計圖注塑

44、機-3;前模板詳見設(shè)計圖注塑機-4;十字滑塊詳見設(shè)計圖注塑 機-5;液壓馬達座詳見設(shè)計圖注塑機-6;主后拉桿詳見設(shè)計圖注塑機-7;調(diào)模絲母詳 見設(shè)計圖注塑機-8;調(diào)模銷軸詳見設(shè)計圖注塑機-9;3.2 肘桿機構(gòu)的強度校核后連桿的靜強度校核當在鎖模狀態(tài)下時，肘桿所受的力最大，所以只校核肘桿在此狀態(tài)下的強度。后 連桿的橫截面積2a = 26mm 60mm = 15.6cm材料為45調(diào)質(zhì)（840°c淬火，600°c回火），查表得： =600mpa,os = 355mpa ,當后連桿與前連桿共線進入鎖模狀態(tài)時，在其二力桿方向受的力為f。cos :1200kncos5= 1204.6k

45、n因為肘桿機構(gòu)為完全上下對稱結(jié)構(gòu)，則后連桿受到的正應(yīng)力1204.6kn /215.6cm2= 386.1mpa而許用應(yīng)力二 b 600二='400mpans1.5式中ns為材料安全系數(shù)，取值為1.5。顯然仃 。,即校核通過。3.3 較軸的剪切強度校核由于較軸設(shè)計時尺寸受限，工作條件較惡劣，制造與安裝精度、潤滑條件等對其 壽命影響較大，所以它是肘桿合模機構(gòu)中最容易損壞的部件。 當承受較大載荷時，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、接觸面上的負荷分 布均勻，對摩擦面的工作條件也有較大改善。根據(jù)所設(shè)計的鎖模機構(gòu)特點，選擇較軸白材料為40cr,直徑為38mm。較軸的強

46、 度主要決定于剪切應(yīng)力，而彎曲應(yīng)力因影響較小，在計算中給予適當?shù)男拚涂梢?。因此，較軸的強度可按純剪切考慮，設(shè)計為6個剪切面。也是當后連桿與前連桿共線進入鎖模狀態(tài)時，剪切應(yīng)力為= 88.6mpafs 1204.6kn/2/6 二zt2a 二 d而許用應(yīng)力=120mpa顯然七 <可，即校核通過。3.4 注塑成型機的調(diào)模機構(gòu)調(diào)模裝置是用來調(diào)整動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]合模力大小和機構(gòu)的適應(yīng)性，選擇拉桿螺母調(diào)距。此結(jié)構(gòu)是通過改變后后模板的位置來實現(xiàn)調(diào)整的。結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，由液壓馬達驅(qū)動小齒輪，小齒輪帶動大內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)動，大齒圈再帶動四個調(diào)模螺母轉(zhuǎn)動，而

47、調(diào)模螺母內(nèi)孔與拉桿 為螺旋傳動，同時調(diào)模螺母固定在后固定模板上，它既轉(zhuǎn)動又移動，從而使整個肘桿機構(gòu)前后移動，達到調(diào)模的目的。大齒圈可使四個調(diào)節(jié)螺母同步調(diào)節(jié)。大齒圈固定方式，通過4個滾珠軸承以其內(nèi)圈進行定位，相當于大齒圈內(nèi)圈掛在 4個軸承外圈上，然后在通過4個滾珠軸承左右兩側(cè)的大軸套夾住大齒圈左右兩側(cè)， 從而進行軸向定位。調(diào)模絲母的尺寸參數(shù)詳見注塑成型機 -8。第四章液壓系統(tǒng)注塑成型機液壓系統(tǒng)及其工作原理圖4-1注塑機液壓系統(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

48、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；vi一增壓器；vii 一雙向定量液壓馬達；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 , 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回路等，以實現(xiàn)節(jié)能。整個系統(tǒng)共5個執(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 v）,增壓器vi用于合模裝置高壓鎖模，雙向定量 液壓馬達vii用于調(diào)模裝置。

49、頂出缸和注射裝置液壓缸的運動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)模裝置馬達由三位四通電磁換向閥 27控制， 其他液壓缸和液壓馬達的運動則由插裝閥及其電磁換向閥和先導(dǎo)壓力閥等元件控制， 電磁換向閥的信號源為有關(guān)執(zhí)行器上的行程開關(guān)。整個系統(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)模液壓回路當電磁鐵19ya和20ya無信號輸入時，三位四通電磁換向閥 27 "o”型機能， 油口 p、t、a、b封閉，保持模厚不變。當電磁鐵 19ya得電信號時，壓力油經(jīng)閥 27進入調(diào)模馬達vii的右腔，左腔油

50、經(jīng)閥27后至回油t,從而驅(qū)動馬達旋轉(zhuǎn)，將模 厚調(diào)大。同理，當電磁鐵20ya得電信號時，將模厚調(diào)大。2）合模和鎖模液壓回路液壓系統(tǒng)的整個工作循環(huán)從模具閉合開始。機器用按鈕啟動以后，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腔差動連接，故動模版快速前進。當動模版接近頂模版時，壓下行程開關(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

51、閥20進入鎖模增壓 器iv的左腔，增壓器右腔的高壓油進入液壓缸 i的a腔，將模具鎖緊。快速合模的 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，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，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 的壓力油經(jīng)閥4進入注射裝置液壓缸ii的e腔，帶動整個注射裝置前移，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進入注射液壓 缸iii的j腔，帶動螺桿以高壓高速將頭部熔料注入模腔，注射液壓缸

52、的前進速度取 決于單向節(jié)流閥22的開度。此時螺桿頭部作用于熔料上的注射壓力（一次壓力）由 直動式溢流閥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，為制得質(zhì)地致密的制品， 應(yīng)對熔料保持一定的壓力補縮，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，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，螺桿因補縮而有 少量的前移。5）制品的冷卻和預(yù)塑當保壓到模腔的

53、熔料失去從澆口流回的可能性時，注射液壓缸iii內(nèi)的保壓可以卸去（此時合模液壓缸內(nèi)的高壓也可以撤除），使制品在模具內(nèi)冷卻定型。此時，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，進入預(yù)塑7壓馬達v,馬達驅(qū)動螺桿轉(zhuǎn) 動（轉(zhuǎn)動速度由插裝閥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)動的同時又發(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。當回退到計量值時，行程開關(guān) sq19被壓下，電 磁鐵13ya斷電，螺桿停止轉(zhuǎn)動，準備下一次注射

54、。制品冷卻與螺桿塑化在時間是重疊的， 在一般情況下，螺桿塑化計量時間少于制 品冷卻時間。液壓馬達驅(qū)動螺桿工作期間，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)計量精度，又使液壓泵的工作壓力始終跟負載壓力變化，從而實現(xiàn)了壓力匹配。 6）注射裝置后退和開模頂出制品待螺桿塑化計量完畢后，為了使噴嘴不至于因長時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進入注射裝置液壓缸ii 的f腔，帶動整個注射裝置后退。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進入頂出液壓缸v的左 腔，推動頂出桿將制品從模具內(nèi)頂出，完成整個工作循環(huán)。注塑機液壓原理圖詳見設(shè) 計圖注塑機-00第五章其它機構(gòu)5.1 注塑成型機的機械保險裝置為保證人、機和模具的絕對安全，除應(yīng)設(shè)置電氣、液壓保險外，還應(yīng)設(shè)置機械保 險裝置。為防止誤動作，萬一電氣、液壓的安全保險裝置或程序失靈時，在安全門未關(guān) 閉的狀態(tài)下，動模板失去合模能力。即當合模油缸剛啟動的時候，全安全門未關(guān)閉一 一保險擋板(圖-22)未被壓下一一保險擋板擋住前模板上的安全通孔一一保險桿直 接定在了保險擋板上一一