2011注塑機(jī)鎖模裝置設(shè)計(jì)

1、注塑機(jī)鎖模裝置設(shè)計(jì)學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：塑料機(jī)械0301班姓名：邱華指導(dǎo)教師：劉俊萍摘要：鎖模裝置可保證成型模具可靠的閉合和開(kāi)啟及頂出制品。作者重點(diǎn)分析和計(jì)算了雙肘桿機(jī)構(gòu)的特性并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用AutoCAD作圖解決了較為復(fù)雜的計(jì)算問(wèn)題。最后設(shè)計(jì)了調(diào)模裝置。關(guān)鍵詞：注塑機(jī)；雙肘桿鎖模機(jī)構(gòu)；圖解法TheDesignofClosed-moldDevicefortheInjectionMoldingMachineAbstractTheclosed-molddeviceisusedtoensuretheprocessofclosingandopeningofthemouldandtoejec

2、ttheproducts.Theauthormainlyanalyzedandcalculatedthecharacterofdouble-togglemechanismanddesignedthestructure.BymeansofAutoCAD,theauthormappedandsolvedmorecomplexcalculationproblems.Finally,thedevicetoadjustmouldisdesigned.Keywordsinjectionmoldingmachine;double-toggleclampingmechanism;graphicalmethod

3、1鎖模機(jī)構(gòu)的類型與選則鎖模裝置的種類較多，按工作原理分，主要有液壓式（直壓式）和肘桿式（機(jī)械式）兩大類型。他們都是由模板、拉桿、鎖模機(jī)構(gòu)、頂出機(jī)構(gòu)及其它附屬裝置組成。肘桿式又分單曲肘和雙曲肘式雙曲肘機(jī)構(gòu)按組成曲肘的錢鏈數(shù)可分為四孔型和五孔型；如按曲肘排列位置又分為斜排式和直排式。目前最多采用的是五孔斜排形式，由于這種雙曲肘式結(jié)構(gòu)對(duì)稱，結(jié)構(gòu)緊湊，增力作用大，運(yùn)動(dòng)圖2運(yùn)動(dòng)行程與各參數(shù)的圖解圖特性好，所以選擇雙肘桿式鎖模裝置。機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1。L2,圖1五孔斜排式雙曲肘機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖2肘桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和特性分析2.1肘桿機(jī)構(gòu)的參數(shù)確定當(dāng)動(dòng)模板的行程Sm給定后，綜合考慮使機(jī)構(gòu)具有較小的軸向尺寸、較大的增力作

4、用、較高的速度及可平穩(wěn)變速，確定了各桿件的尺寸11=210mm,l2=262.5mm,14=125mm,15=190mmimin=5,=15,ed=189mm,e=41.2mm,桿長(zhǎng)比九=0.8。2.2肘桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)行程與最大起始角1amax機(jī)構(gòu)在某一位置時(shí)，模板彳T程sm可表達(dá)為:sm(11,12)COS71min-LCOS,工max2221.12-11Sin:maxCOSUmax(1)其中sinr-(2)2221icos:工2-1isin已知移模行程Sm=315mm,如何求得機(jī)構(gòu)的最大起始角？如果將S代入(1)式求是非常困難的。這里采用了AutoCAD作圖解決了這個(gè)問(wèn)題，作圖過(guò)程如圖2,將

5、315mm分為5等份，從閉模狀態(tài)開(kāi)始逐個(gè)畫出各桿件對(duì)應(yīng)的確定位置，最后到開(kāi)模位置，得桿1兩個(gè)極限位置的夾角即是最大起始角，為89°。同是也得到了移模油缸的行程S0=377mm與不同位置對(duì)應(yīng)的諸多角度，為下面計(jì)算模板速度與機(jī)構(gòu)放大倍數(shù)做好了準(zhǔn)備。將作圖得到的amax重新帶回公式(1)、(2)計(jì)算，得到Sm=314.82mm,相對(duì)誤差僅為0.057%,所以CAD的作圖精度完全能夠滿足設(shè)計(jì)要求。2.3 動(dòng)模板的運(yùn)動(dòng)速度將各位置對(duì)應(yīng)的參數(shù)代入相應(yīng)的速度計(jì)算公式，可得模板的速度列表1。從表1可看出：移模油缸剛啟動(dòng)時(shí)，移模速度從零開(kāi)始逐漸變快；中間速度較高且平穩(wěn)；即將閉模時(shí)快速減至零。符合我們對(duì)

6、模板速度的要求。2.4 肘桿機(jī)構(gòu)力的放大倍數(shù)肘桿機(jī)構(gòu)具有力的放大能力，力的放大倍數(shù)M表示在合模過(guò)程中移模力Pm與油缸推力P0之比。移模過(guò)程中，力的放大倍數(shù)隨移模行程不斷變化，在行程終點(diǎn)最大，證明機(jī)構(gòu)在合模時(shí)有較大的增力作用，符合設(shè)計(jì)要求。結(jié)果列表1。表1機(jī)構(gòu)放大倍數(shù)和動(dòng)模板速度動(dòng)模行程(mm)063126189252315模板移動(dòng)速度0292Va299Va288Va234Va0放大倍數(shù)1.100.820.7030.700.8883注：Va為移模油缸的速度2.5 臨界角“°和變形力的計(jì)算肘桿、動(dòng)模、定模、后固定模板與拉桿組成了一個(gè)封閉框架，合模時(shí)，油缸通過(guò)肘桿機(jī)構(gòu)推動(dòng)動(dòng)模板前移，當(dāng)動(dòng)模

7、與定模接觸時(shí)，兩肘桿尚未伸直為一直線，此時(shí)的«稱臨界角。肘桿繼續(xù)運(yùn)動(dòng),各構(gòu)件產(chǎn)生彈性變形，動(dòng)模板、肘桿受壓，拉桿受拉。機(jī)構(gòu)變形力為肘桿機(jī)構(gòu)在鎖緊模具過(guò)程中，因系統(tǒng)發(fā)生彈性變形而形成的實(shí)際鎖緊力，它取決于合模機(jī)構(gòu)變形量的大小。封閉框架形成的預(yù)緊力可保證塑料熔體充模后動(dòng)、定模不分離，從而使制品具有較高的精度。變形力是移模油缸的負(fù)荷，合模時(shí)油缸推動(dòng)肘桿機(jī)構(gòu)，因機(jī)構(gòu)有增力作用，產(chǎn)生移模力克服變形力將模具鎖緊，這也是肘桿機(jī)構(gòu)正常工作的條件。經(jīng)計(jì)算臨界角為5.15。變形力在臨界角內(nèi)的計(jì)算值見(jiàn)表2,肘桿完全伸直時(shí)，變形力等于合模力，即Pc=1100kN,滿足設(shè)計(jì)要求。6567Pcm臨界角：%(3)

8、,1i(1)c機(jī)構(gòu)變形力PC=L（1一2c（:-02二2）（4）6567表2機(jī)構(gòu)變形力a()011.522.533.544.555.15Pc(kN)1100105810069338407265914362606302.6 油缸推力油缸推力在合模過(guò)程中是變化的，開(kāi)始與最后均為零，在中間有最大值。經(jīng)計(jì)算理論值為67kN,考慮效率和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等緣故，合模油缸拉力最后選定為95kN。3肘桿機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度校核3.1 肘桿的疲勞強(qiáng)度校核肘桿在工作時(shí)處于反復(fù)的拉伸-壓縮狀態(tài)，所以要進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核。肘桿的截面積為45cm2,選肘桿的材料為45調(diào)質(zhì)（840°C淬火，510C回火），查表得：仃=405MPa

9、取n=1.6,k仃=1.8,kT=1經(jīng)計(jì)算：肘桿的計(jì)算應(yīng)力仃=122.16MPa材料的耐疲勞許用應(yīng)力b=140.63MPa疲勞強(qiáng)度校核通過(guò)3.2 超載時(shí)的靜強(qiáng)度驗(yàn)算0b=934MPa,安全系數(shù)n=1.8，載荷系數(shù)為1.431.4Pcm1.4110010月寸桿的取大拉應(yīng)力crtmax=171.11MPaZF0245y934.材料的許用應(yīng)力Lt1=518MPa靜強(qiáng)度校核通過(guò)n1.83.3 銷軸和軸套設(shè)計(jì)銷軸和軸套是保證肘桿機(jī)構(gòu)正常工作的重要零件。由于銷軸和軸套在設(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，所以它又是肘桿合模機(jī)構(gòu)中最容易損壞的部件。當(dāng)承受較大載荷時(shí)，常

10、用的結(jié)構(gòu)是采用多剪切面的銷軸。多剪切面的銷軸可使結(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)，選擇銷軸和軸套的材料為40Cr。銷軸直徑為30mm,軸套外徑為40mm。設(shè)計(jì)四個(gè)剪切面，每個(gè)銷軸均有潤(rùn)滑油口。3.3.1 剪切強(qiáng)度校核銷軸的強(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Ｒ虼?，銷軸的強(qiáng)度可按純剪切考慮，設(shè)計(jì)為4個(gè)剪切面。經(jīng)計(jì)算：剪切應(yīng)力=107MPa許用剪切應(yīng)力i=112MPa剪切強(qiáng)度校核通過(guò)3.3.2 軸套接觸應(yīng)力計(jì)算因?yàn)殇N軸和軸套是在高壓和低潤(rùn)滑速度（0.05-0.1m/s）情況下工作，當(dāng)接觸負(fù)荷高到一定程

11、度之后，接觸面之間的油膜遭到破壞，而出現(xiàn)摩擦面局部金屬粘著，造成表面金屬剝落。所以在一般情況下，銷軸尺寸不取決于剪切強(qiáng)度條件，而由銷軸和軸套的接觸應(yīng)力所決定。經(jīng)計(jì)算：接觸應(yīng)力Q=256.38MPa許用接觸應(yīng)力Q=300MPa接觸強(qiáng)度校核通過(guò)4調(diào)模裝置設(shè)計(jì)調(diào)模裝置是用來(lái)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，選擇拉桿螺母調(diào)距。此結(jié)構(gòu)是通過(guò)改變后固定模板的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)整的。結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3,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)。圖3雙曲肘鎖模裝置簡(jiǎn)圖1-移模油缸；2-后固定模板；3-后肘桿4-前肘桿；5-動(dòng)模板；6-定模板；7-拉桿；8-頂出油缸；9-液壓馬達(dá)；10-軸承；11-調(diào)模螺母；12-大齒圈。5總結(jié)著重對(duì)雙肘桿機(jī)構(gòu)的特性進(jìn)行了分析與計(jì)算，嘗試運(yùn)用圖解與計(jì)算相結(jié)合的方式，