2011注塑機(jī)鎖模裝置設(shè)計(jì)

1、2007屆優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要3注塑機(jī)鎖模裝置設(shè)計(jì)學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院專(zhuān)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The Design of Closed-mold Device for the Injection Molding MachineAbstract The closed-mold device is used to ensure the proces

2、s of closing and opening of the mould and to eject the products. The author mainly analyzed and calculated the character of double-toggle mechanism and designed the structure .By means of AutoCAD, the author mapped and solved more complex calculation problems. Finally, the device to adjust mould is

3、designed.Key words injection molding machine ; double-toggle clamping mechanism ;graphical method1鎖模機(jī)構(gòu)的類(lèi)型與選則鎖模裝置的種類(lèi)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(lèi)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)按組成曲肘的皎鏈數(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) 特性好，所以選擇雙肘桿式鎖模裝置。機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)

4、圖如圖1。圖2運(yùn)動(dòng)行程與各參數(shù)的圖解圖圖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、較大的增力作用、較高的速度及可平穩(wěn)變速，確定了各桿件的尺寸11 =210 mm , l2 =262.5 mm,14 = 125 mm ,15 =190 mm min =5 ,=15 , ed =189mm, e=41.2mm, 桿長(zhǎng)比丸=0.8。2.2肘桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)行程與最大起始角"'ax機(jī)構(gòu)在某一位置時(shí)，模板行程sm可表達(dá)為:mSm =。1 l2)C0S Umin - L COS ： max22

5、2'. 1 2 -11 Sin :- max Cos Umax(1)其中esin -f = 22211 cosx，2 h sin :S代入（1）式求是非常困難 將315mm分為5等份，從閉模 1兩個(gè)極限位置的夾角即是最大已知移模行程 Sm=315 mm,如何求得機(jī)構(gòu)的最大起始角？如果將 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, 狀態(tài)開(kāi)始逐個(gè)畫(huà)出各桿件對(duì)應(yīng)的確定位置，最后到開(kāi)模位置，得桿起始角，為89°。同是也得到了移模油缸的行程So=377mm與不同位置對(duì)應(yīng)的諸多角度，為下面討算模板速度與機(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

6、）、（2）計(jì)算，得到Sm=314.82 mm ,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)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

7、行程（mm）063126189252315模板移動(dòng)速度0292Va299 Va288 Va234 Va0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)模與定模接觸時(shí)， 兩肘桿尚未伸直為一直線，此時(shí)的口稱臨界角。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

8、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=1100 kN,滿足設(shè)計(jì)要求。Ji6567 Pcm臨界角： 0（3）1（1）c機(jī)構(gòu)變形力Pc = ll（1'"（I.。2 2）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

9、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95 kN。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45cm 2 ,選肘桿的材料為 45調(diào)質(zhì)（840°C淬火，510°C回火），查表得：痣 _1 = 405 MPa 取 n=1.6, k 心=1.8, k =1經(jīng)計(jì)算：肘桿的計(jì)算應(yīng)力。=122.16MPa材料的耐疲勞許用應(yīng)力Icr=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Cfb =934 MPa，安全系數(shù)n=1.8，載荷

10、系數(shù)為1.431.4 ?河1 .4 1100 10肘桿的取大拉應(yīng)力btmax = = =171.11 MPay 934材料的許用應(yīng)力Rt = = =518MPa靜強(qiáng)度校核通過(guò)3.3銷(xiāo)軸和軸套設(shè)計(jì)銷(xiāo)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(xiāo)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)，常用的結(jié)構(gòu)是采用多剪切面的銷(xiāo)軸。多剪切面的銷(xiāo)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(xiāo)軸和軸套的材料為40Cr。銷(xiāo)軸直徑為30mm,軸套外徑為4

11、0mm。設(shè)計(jì)四個(gè)剪切面，每個(gè)銷(xiāo)軸均有潤(rùn)滑油口。3.3.1剪切強(qiáng)度校核銷(xiāo)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?。因此，銷(xiāo)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 T =107MPa許用剪切應(yīng)力3=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(xiāo)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(xiāo)軸尺寸不取決于剪切強(qiáng)度條件，而由銷(xiāo)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

12、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