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1、 宋體，小四號，單倍行距 摘要要求羅馬數(shù)字 黑體，四號，加粗 目 錄 中文摘要 Ⅰ 第一章 引言 1 1.1注塑機整機的工作原理 1 1.2注塑機的結(jié)構(gòu)組成 2 第二章 合摸機構(gòu)方案設(shè)計 4 2.1．合模機構(gòu)的類型和選擇 4 2.2．液壓肘桿式合模機構(gòu)的常見形式和選擇 6 2.3．合模機構(gòu)的參數(shù)和尺寸計算 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動模板行程Sm 9 2.4肘桿機構(gòu)的尺寸參數(shù)確定 10 2.4.1運動特性分析 11 2.4.2力學(xué)特性分析 12 2.4.3肘桿機構(gòu)自鎖及正常運動條件 14 2.4.4肘

2、桿機構(gòu)的速度分析 14 2.4.5肘桿機構(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)翻式合摸機構(gòu)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 25 3.1合摸機構(gòu)裝配圖和主要的零件設(shè)計圖 25 3.2肘桿機構(gòu)的強度校核 25 3.3鉸軸的剪切強度校核 25 3.4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) 30 5.1注塑機的機械保險裝置 30 5.2注塑機的注射裝置 30 5.2.1．注塑機的注塑油缸數(shù)類型的選擇與確定 30 5.2.2．注塑機的注塑裝置的其他部件 31 參考文獻 32 總結(jié) 3四號，黑體，加粗 3 第一章引 言 塑料

3、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)展速度與所創(chuàng)主要經(jīng)濟指標(biāo)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

4、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。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

5、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(dāng)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，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

6、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。 閉模 注射座前進 注射 保壓 冷卻 啟模 制品頂出 螺桿轉(zhuǎn)動 塑化退回 停止塑化 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、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。 注塑機 注射部件裝置 塑化部件 螺桿 料筒 螺桿頭 噴嘴 注射座 注射油缸 座移油缸 液壓馬達 合模部件 合模裝置 調(diào)模裝置 頂出裝置 機 身 液壓系統(tǒng) 泵、液壓馬達、閥 蓄能器、冷卻器、管路等油路控制 加

7、熱系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 動作程控 料筒溫度控制 液壓泵電機控制 故障檢測報警控制 安全保護 加料裝置 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

8、的小型注射成型機也引起了人們的廣泛關(guān)注。基于這一點，本注塑機主要用于生產(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1.38）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∕℃ 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

9、 80-130 40-60 5-10 20-30 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，且制品尺寸較?。ㄗ畲?80mm180mm），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。其特點是注射總成的中心線與合?？偝傻闹行木€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

10、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。 現(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，這是一種非常簡單的合模機構(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)，鎖模動作由液壓油升壓來完成。這種合模機構(gòu)不滿足合模機構(gòu)的運

11、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、漏油、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

12、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)，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：

13、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(dāng)成型

14、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)，效率較高 移模力、 鎖模力 在整個行程范圍內(nèi)，移模力和鎖模力均為常數(shù) 與構(gòu)件的材料、尺寸精度、質(zhì)量、速度有關(guān)，對鎖模力

15、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)剛性較好，在脹模力作用下，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 下面主要以雙曲肘五支鉸連桿合模機構(gòu)展開論述計算，其主要結(jié)構(gòu)為內(nèi)翻式和外翻

16、式兩種。 （1）雙曲肘內(nèi)翻式五支鉸連桿機構(gòu)，如圖2- 1所示。 圖2- 1雙曲肘內(nèi)翻式 1—合模油缸；2—調(diào)模裝置；3—后模板；4—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，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

17、比較有代表性的，是目前應(yīng)用最為普遍的合模機構(gòu)。 （2）雙曲肘外翻式五支鉸連桿機構(gòu)，如圖2-2所示。 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鉸靠近中心布置，啟模時雙曲肘相對于軸線向外翻轉(zhuǎn)，減小了支鉸跨度，增加了動模板的支承剛性，減小了撓度，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

18、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(dāng)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L1與水平線的夾角（合模角）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)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(dāng)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 其中 Fm——合模力； ——安

19、全系數(shù)，一般取1.1-1.6，此處取1.2； ——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； ——制品在分型面上的投影面積（）； 根據(jù)制品最大尺寸180mm180mm，代入上式 由于合模力不足時會產(chǎn)生“飛邊”，所以要確保機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120t。 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，拉桿間。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

20、品最大尺寸180mm180mm，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=，拉桿間距=，如圖2-3表示。 圖2-3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 (mm)表示。移動模板行程一般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。 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 式中 ——脫模間隙； ——料把高度； ——最大制品高度。 根據(jù)最大制品高度=15

21、0mm、料把高度=30mm、取脫模間隙=15mm，由上式 =195mm =300mm 在實際生產(chǎn)中，為了縮短一次制品的循環(huán)時間，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： 圖2-5肘桿機構(gòu)運動簡圖 L1—后連桿長度； L2——前連桿長度； L4—小連桿長度； L5—后連桿上的支桿長度 E—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； —后連桿轉(zhuǎn)角，也稱合開模轉(zhuǎn)角； —前連桿轉(zhuǎn)角； —后連桿上主桿與支桿的夾

22、角，即L1與L5的夾角； —斜排角，即L1與L2共線時,L1與過A點的水平線的夾角； —小連桿與過C點的水平線的夾角； —鎖模狀態(tài)下，小連桿與過C點的水平線的夾角； —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； —開模到最大行程的狀態(tài)下的開模轉(zhuǎn)角； —合模油缸活塞的行程； —動模板的移動行程； 以A為原點，建立如圖所示的XAY坐標(biāo)系。 2.4.1運動特性分析 （1）合模行程——動模板的移動行程 當(dāng)合模轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)到任意角度時，B點所處的位置點為 （4-1） 從上式得出 （4 -2） 從

23、而得到 其中，稱為桿長比，代入四.<1>式得 下面分析合模轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)到極限位置時，的值 ① 當(dāng)時，，即L1與L2共線時，肘桿合模機構(gòu)處于鎖模狀態(tài)，有最大值 ② 當(dāng)時，即L1處于坐標(biāo)系XOY的第四象限，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)是在合模轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)到一定位置時的值，即達到 動模板行程300mm的設(shè)計要求的值，此時有最小值 所以動模板的行程 （2）合模油缸活塞的行程 由圖-7所知，當(dāng)十字頭滑塊從初始位置（開模起始點），變化到終點位置（開模終點）時，可得到合模油缸活塞的行程 偏心度

24、 （4-3） 2.4.2力學(xué)特性分析 圖-8 力的特性分析 ——小連桿（二力桿）上的C點受到得桿向力； ——支點A到小連桿的距離； ——前連桿（二力桿）上的F點受到得桿向力； ——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 其中 ——合模油缸的推力 ——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M （因為兩者的轉(zhuǎn)矩相等） 其中、的關(guān)系式可以通過幾何分析得到 由式4.<2>得 由式4.<3>得 從而得到

25、力的放大倍數(shù)M （4-4） 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 （4-5） 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： (假設(shè)值) 即肘桿機構(gòu)正常運動條件： 從而得到最大合模角 2.4.4肘桿機構(gòu)的速度分析，如圖2-7 （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 (由得到) 所以動模板的移動速度與合模油缸活塞的移動速度之比

26、 化解整理得到 3.1<1> 比較分析式3.1<1>與式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。 下面在對式3.1<1>進行分析，分子分母同乘以，則的表達式可以表達為的形式： 其中前一部分表達式 為與之比，即 后一部分表達式 為與之比，即 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 其中 ——驅(qū)動速度，即合模油缸活塞的移動速度； ——后連桿上的D點以半徑L5繞支點A的絕對速度； ——的水平分量； ——后連桿上的F點以半徑L1繞支點A的絕對速度； ——合模速度，即動模板的移動速度； ——前連桿上的B點

27、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)角很小的范圍內(nèi)，總的速度傳動比i是由式3.1<1>中的所決定的。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。所以在合模角很小的范圍 內(nèi)， 總的速度傳動比式3.1<1>中的所決定的。因為相對于和很大，當(dāng)合模轉(zhuǎn)角趨近于0時，，，，，此時有 即此時總的速度傳動比已經(jīng)

28、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(dāng)然上述分析是理想狀態(tài)下，實際效果是，當(dāng)主肘桿在伸展位置時，分速度傳比中的分子表達式趨向于0，分速度傳比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)角很大時，總的速度傳動i比是由式3.1<1>分母中的所決定的。開模趨向于終點時，即（）趨向于1800，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)束時位伸展?fàn)顟B(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，即

29、（）要小于155。 （3）影響速度傳動比的主要參數(shù) a. 夾角的變化對速度傳動比的影響 是影響分速度傳動比的主要因素，既影響速度傳動比的最大值和最小值，也影響合模轉(zhuǎn)角的極限值的位置。速度傳動比的最大值隨著的增大而減小，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)角時達到。通過改變角，改變分速度傳動比來達到調(diào)節(jié)總的速度傳動比，使其不超過所要求的極限值。一般選取。 b. E在角為定值情況下的變化對速度傳動比的影響 若，則合模時，在L5和L4間的伸展位置的分速度傳動比在合模開始時遞減，當(dāng)傳動半徑L5達到回轉(zhuǎn)角（）=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

30、動運動。就是說，絕對驅(qū)動速度與繞A點的D點轉(zhuǎn)動速度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)計要求的一個很小的值。 若，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)角在負(fù)范圍內(nèi)運動，當(dāng)L4在C點的軌跡上回轉(zhuǎn)時，分速度傳動比在到達轉(zhuǎn)折點前經(jīng)過一個最小值。在（）＞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（）＜90范圍內(nèi)，且分速度傳動比大于1時出現(xiàn)?？偟乃俣葌鲃颖仍冢ǎ?0范圍內(nèi)，在分速度傳動比以下獲得其最小值；而在（）＜90范圍內(nèi)，在分速度傳動比以上獲得其最大值。 綜合考慮以上兩方面，選擇。 2.4.5肘桿機構(gòu)的尺寸參數(shù)確定

31、 （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；斜排角；；；當(dāng)支連桿L4在回轉(zhuǎn)角時，支連桿L4的回轉(zhuǎn)角不能超過，以防止干涉。有關(guān)長度取值范圍：動模板的移動行程與合模油缸活塞的行程之比為1.3～1.4；；；；力的放大倍數(shù)M約為16~22倍。 （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，動模板的移動行程，預(yù)計實現(xiàn)力的放大倍數(shù)M為20倍 ；確定下斜排角，，。 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)：

32、 動模板的移動行程 代入數(shù)值得： 解得： 偏心度 代入數(shù)值得： 圓整得到E=90。 合模油缸活塞的行程 代入數(shù)值得： 解得： 所以得到動模板的移動行程與合模油缸活塞的行程之比： 力的放大倍數(shù)M為： 代入數(shù)值得： 圓整可得到，即達到設(shè)計要求，從而得到合模油缸所需提供的力為 根據(jù)以上計算得出肘桿尺寸圖，如圖2-8所示 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，而壓力油經(jīng)溢流閥調(diào)壓后得到，則可以計算出合模油缸缸徑D 根據(jù)缸徑和活塞

33、桿的運動形式，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 7t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 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，則合模油缸活塞的平均速度 位置0：合模起點，當(dāng)合模轉(zhuǎn)角時，如圖2-9。 圖2-9 因為是合模起點，所以速度和加速度。 位置1：當(dāng)合模轉(zhuǎn)角時，如圖2-10。 圖-12 設(shè)定此時合模油缸活塞的速度 由式3.1<1> 位置2：當(dāng)合模轉(zhuǎn)角時，如圖2-11 圖2-11 同理可得 ，

34、， 位置3：當(dāng)合模轉(zhuǎn)角時，如圖-14 圖2-12 同理可得 ，， 位置4：當(dāng)合模轉(zhuǎn)角時，如圖2-13。 圖2-13 同理可得 ，， 位置5：當(dāng)合模轉(zhuǎn)角時，如圖2-14。 圖2-14 同理可得 ，， 位置6：當(dāng)合模轉(zhuǎn)角時，圖略 合模終點，所以這時跟合模起點一樣，速度和加速度，而動模板剛好走完全部行程，即。 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)于合模角的曲線圖， 如圖2-15—2-17所示。 圖2-15 合模行程曲線圖 圖2-16 動模板速度曲線圖 圖2-17 動模板加速度曲線圖

35、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。其中合模角這一階段，動模板移動速度逐漸較快增大，過了后速度緩慢增大，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。 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

36、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(dāng)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 材料為45調(diào)質(zhì)（840C淬火，600C回火），查表得： ， 當(dāng)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 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 而許用應(yīng)力 式中為材料安全系數(shù)，取值為1.5。顯然，即校核通過。 3.3鉸軸的剪切強度校核 由于鉸軸設(shè)計時尺寸受限，工作條件較惡劣，制造與安裝精

37、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(dāng)承受較大載荷時，常用的結(jié)構(gòu)是采用多剪切面的鉸軸。多剪切面的鉸軸可使結(jié)構(gòu)緊湊、接觸面上的負(fù)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，選擇鉸軸的材料為40Cr，直徑為38mm。鉸軸的強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(dāng)?shù)男拚涂梢浴Ｒ虼?，鉸軸的強度可按純剪切考慮，設(shè)計為6個剪切面。 也是當(dāng)后連桿與前連桿共線進入鎖模狀態(tài)時，剪切應(yīng)力為 而許用應(yīng)力 顯然，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

38、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(dāng)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。 圖3-1 大齒圈固定

39、方式 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—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—注射液壓缸；IV—頂出液壓缸；V—單向定量液壓馬達；VI—增壓器；VII—雙向定量液壓馬達；B1-B4—壓力表；F1—濾油器； F2—水冷卻器； SQ—行程開關(guān) 圖4-1所示為該注塑

40、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。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

41、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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)動模版

42、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?？焖俸夏５乃俣瓤梢酝ㄟ^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

43、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(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，為制得質(zhì)地致密的

44、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(dāng)保壓到模腔的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)塑液壓馬達V，馬達驅(qū)動螺桿轉(zhuǎn)動（轉(zhuǎn)動速度由插裝閥12和節(jié)

45、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(dāng)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(zhǔn)備下一次注射。 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(fù)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

46、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-0。  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

47、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(dāng)合模油缸剛啟動的時候，若安全門未關(guān)閉——保險擋板（圖-22）未被壓下——保險擋板擋住前模板上的安全通孔——保險桿直接定在了保險擋板上——實現(xiàn)機械強制保險。 值得一提的是，在合模油缸剛啟動的時候，即合模轉(zhuǎn)角時，力的放大比M 顯然，肘桿機構(gòu)在這時反而將合模油缸的推力縮小了，即動模板的推力相對鎖模力來說很小，從而達到機械保險的動作要求。 5.2注塑成型機的注射裝置 5.2.1 注塑機的注塑油缸數(shù)類型的選擇與確定 目前，常見的注塑裝置

48、有單缸形式和雙缸形式，并通過液壓馬達直接驅(qū)動螺桿注塑。下面就對單缸形式和雙缸形式作簡單的分析比較。 （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)特點是，在注射活塞與活塞桿之間布置有滾動軸承和徑向軸承，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。由于螺桿、油馬達、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，在塑化部件1中的螺桿，通過液壓馬達4驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，主軸一端與螺桿鍵連接，另一端與液壓馬達軸鍵連接。螺桿旋轉(zhuǎn)時，物料塑化并

49、將塑化好的熔料推到料筒前端的儲料室中，與此同時，螺桿在物料的反作用下后退，使注射液壓缸3后退，完成計量。注射時，注射液壓缸3的桿腔進油帶動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 5.2.2 注塑成型機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度， 在其表面經(jīng)過很長的熱歷程，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

50、桿頭的作用是：預(yù)塑時，能將塑化好的熔體放流到儲料室中，而在高壓注射時，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，起加熱料使用料從完成玻璃態(tài)到黏彈態(tài)再到黏流態(tài)的轉(zhuǎn)變，同時還承受復(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，建立背壓，驅(qū)除氣體，防止熔體流涎，提高塑化能力和計量精度；注射時，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，便于向模具制品中補料，而冷卻定型時增加

51、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 [1]吳宗澤.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊[M].3版.北京：高等教育出版社,2006. [2] 濮良貴.機械設(shè)計[M].8版.北京：高等教育出版社,2007. [3] 孫桓.機械原理(第七版). 北京：高等教育出版社,2006. [4] 廖念釗.互換性與技術(shù)測量[M].4版.北京：中國計量出版社,2006. [5] 陳青葵.注塑成型. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2007. [6] 王興天.注塑技術(shù)與注塑機. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2005. [7] 楊衛(wèi)明.注塑成型新技術(shù).北

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