注塑機(jī)雙曲肘合模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（機(jī)械CAD圖紙）

1、本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文CAD圖紙 QQ 401339828 注塑機(jī)雙曲肘合模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)學(xué) 生： 指導(dǎo)老師: 摘 要：注塑機(jī)關(guān)鍵是合模機(jī)構(gòu)部分。合模機(jī)構(gòu)是注塑機(jī)最重要的機(jī)械部件，注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)形式很多，常用的機(jī)構(gòu)主要可分三種：全液壓式，液壓-機(jī)械式，電子機(jī)械式。液壓機(jī)械合模機(jī)構(gòu)是目前使用最為普遍的合模機(jī)構(gòu)。液壓機(jī)械合模機(jī)構(gòu)通常有移模液壓缸和曲肘連桿兩部分串聯(lián)而成，習(xí)慣上也稱(chēng)為肘桿式合模機(jī)構(gòu)。在開(kāi)合模過(guò)程中，這種機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)慢-快-慢的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，提高了合模速度，節(jié)約了能耗并提高了效率1。關(guān)鍵詞：合模機(jī)構(gòu)；雙曲肘；開(kāi)合模；液壓Design Of Clamping Machanism For Plast

2、ic Injection MachineStudent： Teacher： Abstract: Clamping mechanism is the Key part of the Injection molding machine. Clamping mechanism is the most important component of Injection molding machine, Clamping mechanism has many forms, but commonly used can be divided into three types: hydrostatic tran

3、smission, hydraulic-mechanical and electronic mechanical. Hydraulic mechanical is most widely used now. hydraulic-mechanical Clamping mechanism is always consist of Hydraulic cylinder and song cubits connecting rod. It also be called Cubits long pole type shut the mould institutions. In the process

4、of combining a model , this mechanism can achieve slow -fast-slow s speed movement process; improve the speed of spotting and it also can save energy consumption and Improve efficiency.Keyword: Clamping Mechanism; Hyperbolic cubits; Spotting; Hydraulic目 錄摘要1關(guān)鍵字11 前言11.1 液壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)11.2 注塑機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展21.3 研

5、究意義31.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀32 鎖模裝置43 合模裝置的形式53.1 液壓式合模裝置53.1.1 直壓式合模裝置53.1.2 增壓式合模裝置63.1.3 穩(wěn)壓式合模裝置63.1.4 充液式合模裝置73.2 液壓-機(jī)械式合模裝置73.2.1 單曲肘合模裝置73.2.2 雙曲肘合模裝置73.3 電動(dòng)機(jī)械式合模裝置83.4 液壓式合模機(jī)構(gòu)與液壓-機(jī)械式合模機(jī)構(gòu)的對(duì)比93.5 方案的確定104 各種可能方案的形成105 PT80B注塑機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)116 鉸鏈尺寸的確定127 鉸鏈的受力分析137.1 L1的受力分析137.2 L2的受力分析147.3 L3的受力分析148 機(jī)械保險(xiǎn)裝置159 鎖模

6、裝置中關(guān)鍵受力部件的強(qiáng)度校核159.1 關(guān)鍵受力部件的強(qiáng)度校核159.1.1 機(jī)鉸部分強(qiáng)度校核159.1.2 四根拉桿16 9.1.3 大鎖軸、小鎖軸16 9.1.4 模板19 9.1.5 頂出活塞桿19 9.1.6 主/副頂出桿1910 結(jié)論20參考文獻(xiàn)20致謝201 前言1.1 液壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)液壓傳動(dòng)作為一種傳動(dòng)方式，由于具備功率密度高，結(jié)構(gòu)小巧，配置靈活，組裝方便，可靠耐用等獨(dú)到的特點(diǎn)，已成功地用于一切需要中等以上功率輸出，且需對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行靈活控制和調(diào)節(jié)的地方，是現(xiàn)代化傳動(dòng)與控制的關(guān)鍵技術(shù)之。21世紀(jì)是一個(gè)高度自動(dòng)化的社會(huì)，隨著科技的發(fā)展和人類(lèi)的新需要，大型智能型行走機(jī)器人將應(yīng)運(yùn)而

7、生。資料表明，液壓技術(shù)作為能量傳遞或做功環(huán)節(jié)是其中必不可少的一部分。故無(wú)論現(xiàn)在還是將來(lái)，液壓技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中都占有重要的一席之地，發(fā)揮著無(wú)法替代的作用?，F(xiàn)代液壓技術(shù)與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、傳感技術(shù)等為代表的新技術(shù)緊密結(jié)合，形成一個(gè)完善高效的控制中樞，成為包括傳動(dòng)、控制、檢測(cè)、顯示乃至校正、預(yù)報(bào)在內(nèi)的綜合自動(dòng)化技術(shù)。它是中大功率機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化不可缺少的基礎(chǔ)技術(shù)，應(yīng)用面極其廣泛。未來(lái)我國(guó)液壓技術(shù)的發(fā)展方向?qū)⒅饕性陟o液壓傳動(dòng)及負(fù)荷傳感技術(shù)、電液伺服比例技術(shù)、氣動(dòng)智能及模塊化集成應(yīng)用技術(shù)、液壓系統(tǒng)污染控制及密封技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域，同時(shí)液壓產(chǎn)品也將呈現(xiàn)高壓化、小型化、集成化和復(fù)合化的特

8、點(diǎn)。21.2 注塑機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展從五十年代技術(shù)創(chuàng)新推出了螺桿式塑料注射成型機(jī)至今已有五十多年的歷史。目前在工程塑料業(yè)中，80%采用了注射成型。近年來(lái)由于汽車(chē)、建筑、家用電器、食品、醫(yī)藥等產(chǎn)業(yè)對(duì)注射制品日益增長(zhǎng)的需要，推動(dòng)了注射成型技術(shù)水平的發(fā)展和提高，出現(xiàn)了以注射制品為主導(dǎo)的新格局。我國(guó)塑料機(jī)械的年銷(xiāo)售額平均在50億元人民幣左右，以臺(tái)數(shù)計(jì)約合8.5萬(wàn)臺(tái)。其中40%是注射成型機(jī)產(chǎn)品。從美國(guó)、日本、德國(guó)、意大利、加拿大等主要生產(chǎn)國(guó)來(lái)看，注塑機(jī)的產(chǎn)量都在逐年增加。塑料注射成型機(jī)的技術(shù)水平及發(fā)展趨勢(shì)，從注塑機(jī)問(wèn)世起，鎖模力在10005000KN，注射量在502000g的中小型注塑機(jī)占絕大多數(shù)。到了七十

9、年代后期，由于工程塑料的發(fā)展，特別是在汽車(chē)、船舶、宇航、機(jī)械以及大型家用電器方面的廣泛應(yīng)用，使大型注塑機(jī)得到了迅速發(fā)展。美國(guó)最為明顯。在1980年全美國(guó)約有140臺(tái)10000KN以上鎖模力的大型注塑機(jī)投入了市場(chǎng)，到1985年增至500多臺(tái)。日本名機(jī)公司已經(jīng)成功地制造了當(dāng)今世界最大的注塑機(jī)，其鎖模力達(dá)到120000KN，注射量達(dá)到92000g。八十年代以來(lái)，CAD/CAE/CAPP/CAM計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)在塑機(jī)制造業(yè)的廣泛采用，促進(jìn)了我國(guó)注塑機(jī)研發(fā)和制造水平的高速發(fā)展。以寧波海天股份有限公司為代表的一批國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)都相繼引進(jìn)了美國(guó)U.G.S和PTC公司的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和分析等軟件。實(shí)現(xiàn)了三維

10、立體參數(shù)化建模，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真，對(duì)主關(guān)件進(jìn)行有限元分析，對(duì)高應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力分布、應(yīng)力峰值、危險(xiǎn)區(qū)域等進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算。幫助設(shè)計(jì)人員迅速地了解、評(píng)估和修改設(shè)計(jì)方案。保證重要零件結(jié)構(gòu)合理性和可靠性達(dá)到完美結(jié)合。針對(duì)機(jī)械式鎖模部件的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)特征進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，繪制特性曲線圖，通過(guò)曲線的分析比較，找到一個(gè)速度和力變化的最佳點(diǎn)，保證合模機(jī)構(gòu)省力、快速、節(jié)能、平穩(wěn)、低噪音，同等條件下系統(tǒng)的剛性最好。對(duì)注射部件的設(shè)計(jì)能根據(jù)用戶(hù)使用的制品材料，幾何形狀特征，日產(chǎn)量合理地選擇螺桿直徑、長(zhǎng)徑比、壓縮比等主參數(shù)。經(jīng)參數(shù)優(yōu)化確定螺桿全部最佳幾何參數(shù)。在整機(jī)概念設(shè)計(jì)方面，全面推行了系列化、通用化、組合化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的現(xiàn)

11、代設(shè)計(jì)方法，規(guī)范產(chǎn)品系列型譜。努力提高零部件通用化程度，用發(fā)展變型產(chǎn)品和特殊機(jī)、專(zhuān)用機(jī)來(lái)滿足不同用戶(hù)的需求。建全通用零部件、單元和模塊的數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)市場(chǎng)應(yīng)變保持著很高的敏捷反應(yīng)能力。為了保證高質(zhì)量的設(shè)計(jì)輸出到高質(zhì)量的產(chǎn)品輸出，舊的加工方式已經(jīng)很難適應(yīng)技術(shù)、質(zhì)量競(jìng)爭(zhēng)的要求。海天公司按照滾動(dòng)發(fā)展的科學(xué)方法，累積投資2億元人民幣組建了加工中心分廠。新建了5萬(wàn)平方米的大型裝配分廠。10萬(wàn)平方米的鈑金和結(jié)構(gòu)件加工分廠。新建了一萬(wàn)平方米的試驗(yàn)車(chē)間和實(shí)驗(yàn)室。新建了5928個(gè)庫(kù)位的立體自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)。購(gòu)置了德國(guó)OKUMA二條柔性加工線，加入到40多臺(tái)加工中心組成的機(jī)群中。實(shí)施了國(guó)家863計(jì)劃-浙江海天CIMS工程，成

12、功應(yīng)用K3系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)計(jì)劃、物料、成本等計(jì)算機(jī)集成管理。引進(jìn)IMAN系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品技術(shù)數(shù)據(jù)創(chuàng)建和跟蹤，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和版本，產(chǎn)品屬性和關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的查詢(xún)和向K3系統(tǒng)的信息傳遞等計(jì)算機(jī)集成管理。31.3 研究意義隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，塑料制品在各行各業(yè)中都有越來(lái)越廣的應(yīng)用。當(dāng)今，在一些高新尖端技術(shù)上，各種塑料制品的技術(shù)要求越來(lái)越高，壁厚超薄、外形尺寸超精密、重量超清，以及生產(chǎn)加工時(shí)的超高速循環(huán)、對(duì)價(jià)格昂貴的模具有很好的保護(hù)等要求，不但對(duì)注射成型加工工藝方法提出高的要求。鎖模裝置是注塑機(jī)的最主要的部件，它在合模速度、合模精度、鎖模力上達(dá)到相關(guān)的要求才能滿足這些制品的生產(chǎn)，因此在傳統(tǒng)液壓、三模板、有拉桿注塑

13、機(jī)鎖模裝置的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了全電動(dòng)、二板式、無(wú)拉桿注塑機(jī)等注塑機(jī)新機(jī)種。41.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀注塑機(jī)的鎖模裝置，伴隨著50年代注塑機(jī)的出現(xiàn)，結(jié)構(gòu)就一直在不斷創(chuàng)新發(fā)展。最由最初的直壓式至70年代末出現(xiàn)了肘桿式、單缸充液式等。當(dāng)時(shí)這類(lèi)鎖模裝置得到了快速的發(fā)展，但一直受到既要鎖模力大，又要快速、節(jié)能這一矛盾的制約。盡管全液壓式注塑機(jī)存在液壓油的可壓縮性問(wèn)題，但是液壓在靜止的時(shí)候壓力處處相得，所以模板和模具受力都相當(dāng)均勻，而且具有開(kāi)合模精度，不需調(diào)模，不需加潤(rùn)滑，磨損較少，開(kāi)合模行程長(zhǎng)等特點(diǎn)。這些與單缸液壓式鎖模機(jī)構(gòu)相比，已經(jīng)得到了非常快的發(fā)展。80年代末我國(guó)廣東順德泓利機(jī)器有限公司開(kāi)發(fā)的四缸差動(dòng)注塑機(jī)

14、，是世界上第一臺(tái)外循環(huán)直壓型兩板機(jī)的雛型。其后他們?cè)诖嘶A(chǔ)上開(kāi)發(fā)出了全液壓四缸直鎖二板式注塑機(jī)。該機(jī)采用了獨(dú)特的合模機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了鎖模力和注射力的自適用和模具定位的自適用，使產(chǎn)品具有節(jié)能、精密可靠、運(yùn)行平穩(wěn)等諸多優(yōu)點(diǎn)。在國(guó)內(nèi)的精密注塑機(jī)發(fā)展史上具有非常重要的意義。目前這種合模機(jī)構(gòu)已經(jīng)被應(yīng)用到新開(kāi)發(fā)的光盤(pán)注塑機(jī)上。80年代末5鉸點(diǎn)斜排列肘桿式的發(fā)明充分展示了肘桿式注塑機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。電動(dòng)式注塑機(jī)起步較晚，從20世紀(jì)80年代開(kāi)始發(fā)展起來(lái)。日精樹(shù)脂公司于1983年率先向市場(chǎng)推出型號(hào)為MM5電動(dòng)式注塑機(jī)。由于伺服電動(dòng)機(jī)的成熟應(yīng)用和價(jià)格的大幅度下降，近年來(lái)全電動(dòng)式注塑機(jī)越來(lái)越為市場(chǎng)青睞，越來(lái)越多的注塑

15、機(jī)商，如日精、法那克、東洋機(jī)械金屬公司、新瀉鐵工所、住友、等公司，都進(jìn)行了開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，但是主要廠家還是集中于日本。90年代初以德國(guó)為首的歐洲推出了許多新的全液壓式注塑機(jī)，其中二板直壓式是這類(lèi)結(jié)構(gòu)的代表。而日本卻把重點(diǎn)放在開(kāi)發(fā)全電動(dòng)式注塑機(jī)上，并取得了相當(dāng)大的成果。由著名的加拿大Engel公司首先開(kāi)發(fā)成功的無(wú)拉桿注塑機(jī)，標(biāo)志著注塑機(jī)的發(fā)展又上了一個(gè)新的水平。52 鎖模裝置鎖模裝置是保證成型模具可靠地閉合、實(shí)現(xiàn)模具開(kāi)閉動(dòng)作以及頂出制品的部件。鎖模裝置主要由固定模具的前固定模板、移動(dòng)模板和連接前后固定模板的拉桿、鎖模油缸、制品頂出裝置等組成。鎖模裝置是注塑機(jī)的重要組成部分之一，它的主要任務(wù)是提供足夠

16、的鎖模力，使其在注射時(shí)，保證模具可靠鎖緊；同時(shí)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)以一定的速度閉合和打開(kāi)模具；頂出制品，它的結(jié)構(gòu)和性能不僅影響制件的質(zhì)量而且影響機(jī)器的生產(chǎn)效率。因此，對(duì)鎖模裝置有以下要求：1) 應(yīng)有足夠大的鎖模力；保證模具在注射時(shí)不致因模腔壓力的作用而張開(kāi)，以免形成溢邊，影響制品精度。2) 應(yīng)有足夠大的模板面積，模板行程和模板間距，以適應(yīng)成型不同尺寸和不同形狀的制品要求。3) 應(yīng)有較高的開(kāi)模和閉模速度，在閉模時(shí)，應(yīng)該先快后慢；在開(kāi)模時(shí)，應(yīng)該先慢后快，而后再慢。以滿足制品頂出平穩(wěn)，模板運(yùn)行安全以及生產(chǎn)效率高的要求。4) 應(yīng)有制品頂出調(diào)節(jié)模板間距和側(cè)面抽芯等附屬裝置。5) 結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單緊湊、便于維修

17、。鎖模裝置的形式可根據(jù)實(shí)現(xiàn)鎖模力的方式不同將其分為機(jī)械式、液壓式和液壓-機(jī)械式等三種；按結(jié)構(gòu)方式來(lái)分又可分為立式和臥式。結(jié)合此次所要設(shè)計(jì)機(jī)型對(duì)鎖模裝置的要求，選擇了臥式液壓型。注塑機(jī)的鎖模結(jié)構(gòu)形式有多種，但是不管怎樣的形式，鎖模機(jī)構(gòu)必須能達(dá)到額定鎖模力，有盡快的移模速度和有足夠的模板行程。注塑機(jī)的鎖模裝置主要由鎖模機(jī)構(gòu)、調(diào)模裝置、頂出裝置、連桿結(jié)構(gòu)、安全保護(hù)裝置、模板、拉桿等組成。后模板及前模板由四根拉桿和螺母鎖緊構(gòu)成受力封閉的的整體框架、模具的動(dòng)、定模分別固定在后模板和前模板上，動(dòng)模板在鎖模液壓缸的作用下，通過(guò)鎖模機(jī)構(gòu)帶動(dòng)模板沿拉桿實(shí)現(xiàn)啟模運(yùn)動(dòng)，并產(chǎn)生鎖模力。啟模后由頂出裝置將模具中的制品頂

18、出；模具厚度的調(diào)整由調(diào)模裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。此次設(shè)計(jì)節(jié)能型注塑機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)采用肘桿式。且為雙曲肘五連桿內(nèi)翻式。鎖模時(shí)鎖模液壓缸通過(guò)兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的曲肘連桿機(jī)構(gòu)將模板快速前移，在模具將閉合時(shí)，曲肘連桿撐直使鎖模機(jī)構(gòu)產(chǎn)生系統(tǒng)彈性變形，達(dá)到鎖模力。此種形式在中小型注塑料機(jī)上應(yīng)用較普遍。此外，此種結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)剛性好，有力的放大特性，省能，當(dāng)模具接近閉合時(shí)，有自動(dòng)減速的功能。這些都符合設(shè)計(jì)意圖。鎖模裝置的作用有三方面：1) 保證模具可靠地安裝、固定和調(diào)整；2) 實(shí)現(xiàn)快速開(kāi)閉模運(yùn)動(dòng)、低壓低速安全閉模保護(hù)模具和高壓鎖模；3) 頂出制品。53 合模裝置的形式合模裝置的分類(lèi)方式有很多：按照主模板的數(shù)目可分為三板式和兩板式；

19、按照合模架形式可分為有拉桿式和無(wú)拉桿式；按外形特征分為立式和臥式合模機(jī)構(gòu)；按鎖模力的實(shí)現(xiàn)方式可分為全液壓式、液壓機(jī)械式和電動(dòng)式合模機(jī)構(gòu)。3.1 液壓式合模裝置全液壓式合模機(jī)構(gòu)可分為直壓式、增壓式、穩(wěn)壓式和充液式。3.1.1 直壓式合模裝置直動(dòng)式合模機(jī)構(gòu)的特點(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，這是一種非常簡(jiǎn)單的合模機(jī)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(lái)實(shí)現(xiàn)，鎖模動(dòng)作由液壓油升壓來(lái)完成。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。 圖1單缸直壓式機(jī)構(gòu)Fig 1 Direct compression cylinder body3.1.2 增壓式合模裝

20、置增壓式合模機(jī)構(gòu)是由合模油缸、充液閥、穩(wěn)壓油缸和增壓缸組成。合模時(shí)壓力有進(jìn)入合模油缸1中，動(dòng)模板隨合模油缸活塞一并運(yùn)動(dòng)，使模具合閉。鎖模時(shí)，增壓油缸2進(jìn)入高壓油，使增壓油缸的活塞桿向合模油缸1中推進(jìn)，由于活塞與活塞面積差的作用，造成兩端的壓力差，使合模油缸中的壓強(qiáng)提高，達(dá)到額定合模力。鎖模力的大小與增壓油缸、合模油缸的結(jié)構(gòu)有關(guān)，因而此類(lèi)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)。3.1.3 穩(wěn)壓式鎖模機(jī)構(gòu)穩(wěn)壓式鎖模裝置的特點(diǎn)是使用了小直徑快速易模油缸和大直徑短行程的穩(wěn)壓油缸。其工作原理是當(dāng)快速閉模時(shí)，壓力油進(jìn)入閉模油缸的D室，推動(dòng)動(dòng)模板快速前移。當(dāng)模具靠攏后，帶有

21、螺紋的兩塊閘板將帶有外螺紋的閉模油缸抱合住，然后向鎖模油缸的B室通入壓力油，由于鎖模油缸的直徑較大，產(chǎn)生了很大的鎖模，它通過(guò)鎖?；钊?、閘板和閉模油缸傳遞到動(dòng)模板上，使模具可靠鎖緊。開(kāi)模時(shí)，B室和D室與回油路接通，閘板和閉模油缸脫離，壓力油進(jìn)入閉模油缸的A室，動(dòng)模板便迅速后移?？梢?jiàn)，鎖模活塞的作用就是產(chǎn)生足夠的鎖模力。由于鎖模油缸的活塞行程很短，所以，可以減輕機(jī)器的重量，縮短升壓時(shí)間，但它更適合應(yīng)用與3000-5000KN以上的鎖模裝置，故不符合所設(shè)計(jì)機(jī)型的要求。圖2穩(wěn)壓式鎖模機(jī)構(gòu)Fig 2 Regulator-type mode-locked body3.1.4 充液式合模裝置充液式合模裝置能

22、夠滿足注塑機(jī)對(duì)合模裝置提出的速度和力的要求，實(shí)現(xiàn)了快速移模和加大鎖模力。合模時(shí)，液壓油首先進(jìn)入快速移模液壓缸1內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速移模，當(dāng)模具合緊時(shí)，高壓油進(jìn)入鎖模液壓缸2內(nèi)實(shí)現(xiàn)模具的可靠緊閉；開(kāi)模時(shí)，液壓油進(jìn)入到鎖模液壓缸的右端實(shí)現(xiàn)快速開(kāi)模。在快速移模時(shí)，鎖緊活塞跟著動(dòng)模板快速移動(dòng)，進(jìn)而造成鎖模液壓缸內(nèi)供油不足形成負(fù)壓，充液油箱3內(nèi)的油就進(jìn)入到鎖模液壓缸內(nèi)。3.2 液壓-機(jī)械式合模裝置液壓機(jī)械式合模機(jī)構(gòu)是目前使用最為普遍的合模機(jī)構(gòu)。液壓機(jī)械式合模機(jī)構(gòu)通常有移模液壓缸和曲肘連桿兩部分串聯(lián)而成，習(xí)慣上也稱(chēng)為肘桿式合模機(jī)構(gòu)。它是通過(guò)液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)曲肘連桿機(jī)構(gòu)來(lái)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

23、過(guò)肘桿機(jī)構(gòu)的力的放大作用來(lái)獲得較大的鎖模力。在開(kāi)合模過(guò)程中，這種機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)慢-快-慢的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，提高了合模速度，節(jié)約了能耗并提高了效率。按照肘桿機(jī)構(gòu)類(lèi)型和曲肘個(gè)數(shù)，可將肘桿式合模機(jī)構(gòu)分為單曲肘、雙曲肘及其它特殊型。 3.2.1 單曲肘合模裝置單曲肘合模裝置由模板，拉桿，單曲肘機(jī)構(gòu)，頂出和調(diào)模裝置，移動(dòng)油缸等組成。模具的開(kāi)合動(dòng)作時(shí)壓力油推動(dòng)油缸活塞使曲肘機(jī)構(gòu)伸直或回曲來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其特點(diǎn)是結(jié)果簡(jiǎn)單、外形尺寸小、制造容易，主要用于1000KN小型機(jī)上。3.2.2 雙曲肘合模裝置雙曲肘合模機(jī)構(gòu)由模板、拉桿、雙曲肘機(jī)構(gòu)、頂出和調(diào)模裝置，移動(dòng)油缸等組成。其特點(diǎn)是：增力作用大、機(jī)械機(jī)構(gòu)復(fù)雜、模板行程較短。3.

24、3 電動(dòng)機(jī)械式合膜裝置全電動(dòng)式鎖模機(jī)構(gòu)有肘桿式和直桿式兩種，目前應(yīng)用最多的是肘桿式，即電動(dòng)機(jī)械式鎖模機(jī)構(gòu)。電動(dòng)機(jī)械式鎖模機(jī)構(gòu)是指使用伺服電動(dòng)機(jī)，配以滾珠絲桿，齒形帶等元器件來(lái)驅(qū)動(dòng)的鎖模機(jī)構(gòu)。與液壓機(jī)械式鎖模機(jī)構(gòu)相比，它只是用伺服電動(dòng)機(jī)，滾珠絲桿來(lái)代替原來(lái)的液壓系統(tǒng)，因此力學(xué)特性和運(yùn)動(dòng)特性與液壓機(jī)械鎖模機(jī)構(gòu)。電動(dòng)機(jī)械鎖模機(jī)構(gòu)有全電動(dòng)機(jī)械鎖模機(jī)構(gòu)，及以電動(dòng)驅(qū)動(dòng)為主，液壓驅(qū)動(dòng)為輔的電動(dòng)機(jī)械鎖模機(jī)構(gòu)兩種。目前全電動(dòng)機(jī)械鎖模機(jī)構(gòu)是電動(dòng)機(jī)械鎖模機(jī)構(gòu)的主要類(lèi)型，整個(gè)機(jī)構(gòu)的開(kāi)模，調(diào)模，鎖模，及定出動(dòng)作均采用伺服電機(jī)來(lái)執(zhí)行。近年來(lái)，隨著高精度薄壁注塑件應(yīng)用范圍和需求量的擴(kuò)大， 以及綠色環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)，電動(dòng)式

25、鎖模機(jī)構(gòu)以其優(yōu)越的性能得到了認(rèn)識(shí)。相比液壓式鎖模機(jī)構(gòu)，電動(dòng)式鎖模機(jī)構(gòu)具有如下明顯的優(yōu)勢(shì)：（1）節(jié)能節(jié)能目前是衡量一臺(tái)機(jī)器性能的重要指標(biāo)。傳統(tǒng)的液壓傳動(dòng)機(jī)械，由于全部動(dòng)作都需通過(guò)油路來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此必然會(huì)存在油壓，管道，閥等所造成的損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，液壓式注塑機(jī)由高壓節(jié)流造成的能量損失高達(dá)3668，而且油壓系統(tǒng)在待機(jī)狀態(tài)下仍有上述損失。在注塑產(chǎn)品的成本過(guò)成中，電費(fèi)也占了相當(dāng)?shù)谋壤?，注塑機(jī)的液壓泵電動(dòng)機(jī)耗電兩量占整個(gè)設(shè)備耗電量的比例高達(dá)5065.因此非常有必要進(jìn)行節(jié)能。電動(dòng)式鎖模機(jī)構(gòu)將伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)滾珠絲桿轉(zhuǎn)成直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鎖模機(jī)構(gòu)的開(kāi)鎖模，而滾珠絲桿的摩擦阻力遠(yuǎn)低于液壓缸，因此整個(gè)效率

26、要超過(guò)液壓機(jī)械。（2）控制精度和重復(fù)精度高相對(duì)于液壓式鎖模機(jī)構(gòu)，全電動(dòng)式鎖模機(jī)構(gòu)避免了因液壓油可能的泄漏，和液壓油特征參數(shù)隨溫度變法造成精度控制的下降。滾珠絲桿具有精度高，重復(fù)性高等特點(diǎn)，因此比較容易實(shí)現(xiàn)精度控制，進(jìn)行精度注射。由于伺服電動(dòng)機(jī)本身轉(zhuǎn)矩大而且控制精度高，滾珠絲桿與鎖模系統(tǒng)剛性連接；因此保證了開(kāi)鎖模動(dòng)作的速度，位置及運(yùn)動(dòng)推力的精度的相應(yīng)提高。滾珠絲桿位置精度控制可以提高達(dá)到0.003mm，控制了模板在運(yùn)動(dòng)中慣性產(chǎn)生的位移偏差，提高了低壓護(hù)模的可靠性和響應(yīng)精度，進(jìn)一步保護(hù)了精密模具。對(duì)液壓式鎖模機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，由于液壓油的很多物理性能隨環(huán)境變法較大，因此精度就得不到保障。（3）效率高最能直

27、接體現(xiàn)電動(dòng)式鎖模機(jī)構(gòu)效率的就是精度和速度。日本住友公司Se-Di-rect系列鎖模機(jī)構(gòu)的開(kāi)鎖模最高速度可以達(dá)到1200mms。鎖模動(dòng)作的高精度使高速、低壓動(dòng)作距離加長(zhǎng)，鎖模速度更快，因此效率也更高。對(duì)于全電動(dòng)式鎖模機(jī)構(gòu)，開(kāi)鎖模和頂出都是又各自的伺服電動(dòng)機(jī)完成，因此各個(gè)動(dòng)作之間沒(méi)有相互影響，可以同步進(jìn)行減少了頂出動(dòng)作的時(shí)間。電動(dòng)式鎖模機(jī)構(gòu)不會(huì)像液壓式鎖模機(jī)構(gòu)那樣，因液壓原件的老化、腐蝕或因污染進(jìn)入等原因，造成精度下降，影響機(jī)器的性能。電動(dòng)注塑機(jī)本身動(dòng)作的重復(fù)精度很高，性能穩(wěn)定，對(duì)制品的精度要求有保證。（4）環(huán)保清潔伺服電動(dòng)機(jī)噪聲低、慣性低，速度易控制。一般全電動(dòng)式注塑機(jī)比液壓式注塑機(jī)的噪聲低10

28、15Db.全電動(dòng)事鎖模機(jī)構(gòu)不存在液壓系統(tǒng)的漏油、換油，液壓原件的更換等問(wèn)題，因此比較適合環(huán)境清潔有一定要求的醫(yī)療、IT制品的生產(chǎn)。電動(dòng)式鎖模機(jī)構(gòu)以其優(yōu)越的特性獲得了人們的認(rèn)可，但是問(wèn)題同樣存在。電動(dòng)式鎖模機(jī)構(gòu)是由伺服電動(dòng)機(jī)和滾珠絲桿取代液壓機(jī)械式鎖模機(jī)構(gòu)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，因此肘桿式鎖模機(jī)構(gòu)存在的問(wèn)題在電動(dòng)式鎖模機(jī)構(gòu)中仍然存在，如加工精度要求高、易磨損、調(diào)模困難等。同時(shí)伺服電動(dòng)機(jī)和滾珠絲桿的應(yīng)用也帶來(lái)一些新的問(wèn)題：1) 采用伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)滾珠絲桿，滾珠絲桿的磨損會(huì)導(dǎo)致精度的下降。2) 機(jī)器的制造裝配精度不高或模具安裝面不平行，那么在滾珠絲桿上就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)附加的徑向力，會(huì)加速滾珠絲桿的磨損。3) 如

29、果肘桿未完全撐直就開(kāi)始注射，當(dāng)成型面積較大時(shí)就有很大的軸向力作用在滾珠絲桿上，超載時(shí)就有可能導(dǎo)致?lián)p壞。因此電動(dòng)式鎖模機(jī)構(gòu)在使用壽命上不如液壓式鎖模機(jī)構(gòu)。53.4 液壓式合模機(jī)構(gòu)與液壓-機(jī)械式合模機(jī)構(gòu)的對(duì)比但從技術(shù)角度，全液壓式合模機(jī)構(gòu)與肘桿式合模機(jī)構(gòu)還是有一些區(qū)別的。表1 PT-80型注塑機(jī)液壓式合模機(jī)構(gòu)與液壓-機(jī)械式合模機(jī)構(gòu)的對(duì)比Table 1 PT - 80 type injection mold institutions and the hydraulic and mechanical and hydraulic - comparison of mold institutions肘桿式全

30、液壓式移動(dòng)速度速度較快，在整個(gè)移模行程中是變化的，并處于較高的速度速度較慢，在整個(gè)移模行程中，速度可設(shè)定為常數(shù)移模力、鎖模力與構(gòu)件的材料、尺寸精度、質(zhì)量、在整個(gè)行程范圍內(nèi)，移模力和 肘桿式續(xù)表1全液壓式速度有關(guān)，對(duì)鎖模力有放大作用鎖模力均為常數(shù)對(duì)模具適應(yīng)性調(diào)整要求高，合模力的調(diào)整與顯示較復(fù)雜對(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)系統(tǒng)剛性自鎖性噪音合模狀態(tài)機(jī)械系統(tǒng)剛性較好，在脹模力作用下，產(chǎn)生追加合模力，允許適量短時(shí)間的超載工作合模后曲肘連桿進(jìn)入自鎖，液壓油可卸掉，節(jié)能開(kāi)合模時(shí)，易產(chǎn)生啟動(dòng)的機(jī)械噪音合模狀態(tài)液壓剛性較弱，難于產(chǎn)生追加合模力，超載時(shí)制品易形成飛邊不能自

31、鎖，一般要繼續(xù)供應(yīng)液壓油，能耗較大在合模穩(wěn)定時(shí)，易產(chǎn)生流體噪音3.5 方案的確定基于以上分析，有兩種方案可行：方案一是全液壓式，方案二是液壓-雙曲肘合模機(jī)構(gòu)。通過(guò)對(duì)各種機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)的分析和國(guó)內(nèi)形式，并對(duì)上述技術(shù)層面的分析，決定設(shè)計(jì)為雙曲肘機(jī)構(gòu)的合模裝置形式。此套合模裝置是臥式液壓-機(jī)械式的。4 各種可能方案的形成就本機(jī)構(gòu)而言, 屬自由度為瓦特六桿鏈系, 與此等效的還有史蒂芬遜鏈系。通過(guò)鏈系桿件功能轉(zhuǎn)換、鉸點(diǎn)高低副替代這種雙曲肘機(jī)構(gòu)是一種較理想的類(lèi)型。機(jī)構(gòu)類(lèi)型確定后, 通過(guò)分析, 涉及機(jī)構(gòu)布置方案的形表, 及擺動(dòng)形式的形態(tài)綜合態(tài)有位置角, 機(jī)構(gòu)形狀角及機(jī)構(gòu)擺動(dòng)形式三個(gè)要素。將要素形態(tài)這些要素進(jìn)行

32、形態(tài)綜合可得到各種可能的機(jī)構(gòu)方案如表正零負(fù)所示。從理論上講存在種不同方案, 但實(shí)際上外擺與內(nèi), 正零負(fù)擺式存在倆倆對(duì)應(yīng)關(guān)系, 具有相同的計(jì)算公式及效果, 故只擺動(dòng)形式內(nèi)擺外擺有種獨(dú)立方案如圖所示。圖3 鉸鏈可能行程的方案Fig 3 hinge may visit the program經(jīng)過(guò)理論和實(shí)際的要求，本題目采用(a)方案。5 PT80B注塑機(jī)的參數(shù)注塑機(jī)各部分的設(shè)計(jì)根據(jù)給定的技術(shù)參數(shù)來(lái)進(jìn)行分析和計(jì)算，然后進(jìn)行力的受力分析以及各部分的強(qiáng)度和剛度的計(jì)算和校核，然后選擇最合適，最經(jīng)濟(jì)方案。同時(shí)，為了進(jìn)一步防止拉桿和模板產(chǎn)生過(guò)大的彈性變形，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化。表2 PT-80型注塑機(jī)技術(shù)參

33、數(shù)表Table 2 PT-80-type injection molding machine technology parameter table單位數(shù)據(jù)射料量g103 140螺絲直徑mm30 35射腔容積c.c.113 154射腔壓力Kg/cm21890 1390射料速度c.c./sec55 75螺絲長(zhǎng)徑比例20 20單位續(xù)表2數(shù)據(jù)螺絲行程mm160螺絲轉(zhuǎn)速r.p.m185塑化能力Kg/hr28.5 42射嘴行程mm230料斗容積Litre45鎖模力ton80容模量mm150-350模板最大間距mm350*357開(kāi)模行程mm280哥林柱內(nèi)距mm350*357模板面積mm545*535頂針行程

34、mm85頂針力ton2.8馬達(dá)功率Kw7.5系統(tǒng)工作壓力Kg/cm3140油缸容量Liter230電熱功率Kw5.3溫度控制區(qū)3+N循環(huán)時(shí)間s1.4機(jī)身尺寸m4.1*1*1.8裝箱尺寸m4.3*1.2*2.1機(jī)重ton2.76 鉸鏈尺寸的確定因開(kāi)模行程為280mm,拉桿的內(nèi)距為357mm通過(guò)CAD的繪圖得出各鉸鏈的尺寸如圖圖4鉸鏈尺寸圖Fig 4 hinge size chart7 鉸鏈的受力分析因模板給鉸鏈的脹模力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鉸鏈的自身重力，液壓缸的推力也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鉸鏈的自身重力，所以在分析鉸鏈的受力時(shí)不考慮鉸鏈的自重了。由圖可以看出鉸鏈?zhǔn)芰四０宓拿浤Ａ玩i模油缸推力,因鉸鏈的圖是：圖5 鉸鏈Fi

35、g 5 Hinge受力簡(jiǎn)化圖是圖6 鉸鏈的受力簡(jiǎn)圖Fig 6 of the hinge edge diagram7.1 L1的受力分析L1的受力簡(jiǎn)圖如圖7 L1的受力簡(jiǎn)圖Fig 7 L1 diagram of power由圖可等=80000×COS5°79695.6N （1）7.2 L2的受力分析L2的受力簡(jiǎn)圖如圖8 鉸鏈L2的受力簡(jiǎn)圖Fig 8 of the hinge edge diagram L2因L2受到L1和L3的合力由圖等=+ （2）=-cos53°+cos5°=-1887 cos53°+79696 cos5°=78257

36、N=-Sin53°+Sin5° =-1887 Sin53°+79696 Sin5° 5439N所以=+ =78445N7.3 L3受力分析L3的受力簡(jiǎn)圖如圖9 L3的受力簡(jiǎn)圖Fig 9 L3 diagram of powerL3的受力是液壓缸推動(dòng)十字頭傳給力的。液壓缸的推力是由液壓缸的大小和液壓缸的系統(tǒng)壓力，因系統(tǒng)壓力是140?？傻瘸?140×A×10N/Kg=140××10N/Kg （3） 9891N由圖得 =×COS79°1887N （4）8 機(jī)械保險(xiǎn)裝置在設(shè)計(jì)合模裝置的同時(shí)，還要考慮到機(jī)器

37、和操作人員的安全問(wèn)題，這是十分必須和重要的。正是基于對(duì)安全問(wèn)題的考慮，在設(shè)計(jì)注塑機(jī)合模裝置的同時(shí)，還特別設(shè)計(jì)了一套機(jī)械保險(xiǎn)裝置，它主要由保險(xiǎn)支桿、機(jī)械保險(xiǎn)壓塊和行程開(kāi)關(guān)等組成。它裝在頭板與二板之間，其工作原理如下：只有當(dāng)活動(dòng)門(mén)關(guān)閉時(shí)，裝在活動(dòng)門(mén)上的機(jī)械保險(xiǎn)壓板才會(huì)壓下機(jī)械保險(xiǎn)支桿，從而使機(jī)械保險(xiǎn)壓塊抬起脫離機(jī)械支桿，同時(shí)，活動(dòng)門(mén)在完全關(guān)閉的狀態(tài)下，機(jī)械保險(xiǎn)壓板會(huì)及時(shí)地觸動(dòng)裝在電腦控制箱內(nèi)的電氣開(kāi)關(guān)，使電路接通，這樣，機(jī)器就可以進(jìn)行正常工作了；反之，若活動(dòng)門(mén)沒(méi)有完全關(guān)閉，機(jī)械保險(xiǎn)壓板就不會(huì)壓下機(jī)械保險(xiǎn)支桿，也不可能觸動(dòng)裝在電腦控制箱內(nèi)的電氣開(kāi)關(guān)，使電路接通。9 鎖模裝置中關(guān)鍵受力部件的強(qiáng)度校核9

38、.1 關(guān)鍵受力部件的強(qiáng)度校核9.1.1 機(jī)鉸部分強(qiáng)度校核根據(jù)注塑機(jī)的參數(shù)，得知=80t=80×1000N；=140kg/S=28134400N；的夾角是5度，由此可以計(jì)算出=×=802756N；=27309770N機(jī)鉸的材料是45號(hào)鋼，=335Mpa經(jīng)校核，機(jī)鉸的強(qiáng)度都符合要求。9.1.2 四根拉桿d=64mm，材料為40Cr，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可查到540Cr為塑性材料，=785Mpa ，=2則=/=392.5Mpa， （5） =800KN由于合模力均勻的作用在四根拉桿上，那么分配到每根拉桿上的合模力F=200KN =4F/=4×200/3.14Mpa< （6

39、）故設(shè)計(jì)的拉桿滿足強(qiáng)度要求由于中模板需要往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以中模板的重量可以看作完全由四根拉桿來(lái)支撐而不是由導(dǎo)軌支撐，因此對(duì)拉桿的設(shè)計(jì)就必須有剛度要求；中模板的重力F=750KN，分配到每根拉桿上的重力=200KN，從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查出剛度也符合要求。9.1.3 大鎖軸、小鎖軸考慮到鎖模機(jī)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性，故只須對(duì)其上半部進(jìn)行分析既可。圖10是鎖模裝置正常工作狀態(tài)時(shí)的外形結(jié)構(gòu)以及各桿/軸的受力分析；圖11是模擬的鎖模裝置在不到位時(shí)的外形結(jié)構(gòu)以及各桿/軸的受力分析。兩圖受力對(duì)比，易知，在對(duì)大鎖軸/小鎖軸/鎖?；钊麠U的校核時(shí)只要選取其最大的受力便可。F1 F1是大鎖軸2在兩種不同狀態(tài)下受到的力；F2 ，F(xiàn)2是大

40、鎖軸1在兩種不同狀態(tài)下受到的力； F3 F3為小鎖軸受到的力。F=1/2F鎖;圖10外形結(jié)構(gòu)各桿受力分析Fig 10 The shape, structure the rod stress analysis圖11 鎖模裝置各桿的受力分析Fig 11 The clamping device of each stem analysis of stress 圖12 外形結(jié)構(gòu)各桿受力分析Fig12 The shape, structure the rod stress analysis圖13 鎖模裝置各桿的受力分析Fig 13 The clamping device of each stem anal

41、ysis of stress（1）大鎖軸由受力圖對(duì)比易知， F2 > F2,故大鎖軸1在F2的作用下受力最大，則可取之來(lái)校核大鎖軸。假設(shè)后連桿與兩個(gè)輔助后連桿以相等的力作用于大鎖軸上，經(jīng)受力分析可知，它主要受到剪切力的作用且在A-A和D-D截面上受到的剪切力最大F大= F2/3，它的材料為38CrMoAIA 圖14 受力分析Fig 14 Stress analysis為了安全，在校核時(shí)把安全系數(shù)nb取大一些，nb=3由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)5可查得38CrMoAIA為塑性材料 = 139 Mpa d大=60mm則1=4×F2/3d大2=4×754892.8/3×3.1

42、4×602=89.041 Mpa<故設(shè)計(jì)的大鎖軸滿足強(qiáng)度要求（2）小鎖軸同理，通過(guò)兩圖的受力分析可知，小鎖軸在F3的作用下受力最大，則可取之來(lái)校核小鎖軸。它主要受到剪切力的作用，剪切力F小= F3/2，其材料為38CrMoAIA為了安全，在校核時(shí)把安全系數(shù)nb取大一些，nb=3由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)5可查得38CrMoAIA為塑性材料 = 139Mpa d小=35mm則1=4 ×F3/2d小2=4×40565.6/2×3.14X×352=21.09Mpa< 故設(shè)計(jì)的小鎖軸滿足強(qiáng)度要求9.1.4 模板模板與模具的最小接觸面積S=75cm×225cm，合模力F=80KN，模板的材料為鑄鐵=F/S=47.7Mpa<故設(shè)計(jì)的模板滿足剛度要求。同時(shí)為了更加穩(wěn)定，可以在中板下面設(shè)計(jì)楔形塊，起到支撐中板的作用，更進(jìn)一步的保證拉桿的剛度，減少拉桿的彈性變形。9.1.5 頂出活塞桿 d=20mm，材料為40Cr,由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)5可查得40Cr為塑