喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== XXX XX設計說明書 設計（論文）題目：注塑機結構設計與制造工藝研究 姓 名 學 號 院 系 專 業(yè) 指導教師 20XX 年 6 月 27 摘要 該項設計對FST200si-II型注塑機合模裝置的結構進行設計，合模裝置結構主要采用雙曲肘撐板式結構，模板、肘桿機構材料均為QT500-7A，拉桿為40CrMoA。首先，根據(jù)注塑機工作原理及運動方式，確立合模裝置運動形式，根據(jù)需求及條件選定合模裝置結構。然后進行設計，其過程及內(nèi)容主要為： 1）根據(jù)客戶需求及條件進行方案確定； 2）根據(jù)合模裝置的工作原理進行相應材料、結構選則； 3）主要零部件設計，本文主要介紹了前固定板、拉桿的設計分析過程，其他部件類似可得； 4）利用三維軟件進行零部件三維模型建立； 5）對合模裝置進行運動分析及結構受力分析； 6）最后確立方案，并用CAD等軟件進行零件、裝配體二維制圖。 該項設計主要是對注塑機的合模裝置進行設計計算及工藝分析，講述了FST200si-II合模裝置的設計制造過程，優(yōu)化和標準了其設計。 關鍵字：注塑機，合模裝置，雙曲肘桿式，結構設計 Abstract The design of FST200si-II type injection molding machine combined mold device structure design, mold closing device structure mainly adopts double toggle supporting plate structure, template, toggle mechanism materials are QT500-7A bar for 40CrMoA. Firstly, according to the working principle and motion process of the injection molding machine, the motion form of the clamping device is established, and the structure of the die is selected according to the requirements and conditions.. Then design, the process and the main content of ： 1) According to customer's needs and conditions for the program to determine; 2) According to the working principle of the mold device, the material and structure are selected; 3) The main parts design, this paper mainly introduces the former fixed plate, tie rod design analysis process, other parts similar to; 4) Using 3D software to build 3D model of parts; 5) Motion analysis and structure analysis of the clamping device; 6) The final establishment of the program, and CAD and other software parts, assembly body two-dimensional graphics. This design mainly carries on the design computation and the process analysis to the injection molding machine mold, the FST200si-II mold equipment design manufacture process, the optimization and the standard design. Keywords: injection molding machine, clamping device, double toggle, structure design II 目錄 摘要 I Abstract II 第一章 緒論 1 1.1研究背景 1 1.2注塑機的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 2 1.2.1國外注塑機發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 2 1.2.2國內(nèi)注塑機發(fā)展現(xiàn)狀 3 1.3注塑機結構概述 4 1.3.1射膠裝置概述 4 1.3.2合模裝置的構成 5 1.3.3國內(nèi)合模裝置的研究現(xiàn)狀 6 1.4論文主要內(nèi)容 7 1.5章末小結 7 第二章 注塑機合模裝置設計流程分析 8 2.1注塑機設計流程分析 8 2.2 FST200sI-II注塑機合模機構的設計 9 2.3章末小結 10 第三章 合模裝置的結構設計與分析 11 3.1合模裝置方案分析與選擇 11 3.2合模裝置結構設計及工藝計算 12 3.2.1前固定板的結構設計與工藝計算 13 3.2.2拉桿結構設計與工藝計算 14 3.3注塑機合模裝置三維模型的建立 17 3.4合模裝置運動學分析和力學分析 19 3.5章末小結 24 第四章 總結 24 致謝詞 26 參考文獻 27 第一章 緒論 在這章里主要介紹了課題的研究背景，講述了注塑機的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，簡要說明了注塑機合模裝置的構成及其重要性，分析了注塑機合模裝置的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，并概括了此項研究的來源及研究說明的主要內(nèi)容。 1.1研究背景 這幾年以來，建筑業(yè)、汽車業(yè)、食品業(yè)、醫(yī)藥業(yè)、家用電器行業(yè)等產(chǎn)品對塑料制件的日益需求的增長，導致對塑料加工市場的需求也越來越的增加。據(jù)美國權威調(diào)研機構調(diào)查發(fā)布的報告顯示：隨著塑料制品需求的增加和固定資產(chǎn)的上漲，在未來的三年里全球的塑料機械需求量將以每年6.9%的速率上漲。前瞻產(chǎn)業(yè)研究業(yè)發(fā)布的報告可以看出我國塑料產(chǎn)品消費總量雖已高居全球第二名，但人均塑料消費量與諸如美國、德國、日本等國家相比差距還是比較大的。塑鋼比，作為衡量一個國家塑料工業(yè)發(fā)展水平的重要指標之一，在我國，此項比率僅為30:70，遠不及諸如美國等發(fā)達國家的70:30，而世界平均為都為50:50。但這也從側(cè)面說明我國塑料機械行業(yè)和塑料制品有著較大發(fā)展空間。 塑料制件的需求有效的推動了塑料加工業(yè)的發(fā)展，也促進了塑料機械的發(fā)展，作為塑料成型中的重要設備——注塑機，其需求更是相較其他塑料成型設備需求增加，其基本的結構形式如圖1-1所示。當然，近年來，世界上發(fā)達國家的注塑機生產(chǎn)技術均取得了較大進步，在中國，注塑機更是塑料機械中發(fā)展速度較快且技術水平與發(fā)達國家差距較小的產(chǎn)品之一。但這僅限于普通注塑機，而超大型、精密微細化型和各種特專用的型號方面尚屬空白。 圖1-1注塑機示意圖 合模裝置是注塑機的重要組成部分之一,它的作用主要有三個方面:一、能穩(wěn)定實現(xiàn)模具的開合運動和設定的行程;二、在注塑和保壓的過程中,能提供鎖緊模具不被熔料擠出來的鎖模力;三、在開模時,能提供把制造的產(chǎn)品完好落料的要求。合模裝置基本由撐板(分固定和移動兩部分)、拉桿、液壓缸、調(diào)模機構、頂出裝置等部分組成。 此前注塑機的合模裝置主要依靠實物測繪和以往經(jīng)驗來設計的，具體做法為參考現(xiàn)有的合模裝置的尺寸或是結構進行設計。因此，這樣的參數(shù)大多摻雜個人主觀意念，不能表現(xiàn)機構的真實參數(shù)。這意味著不同的人就有不同的設計，甚至一個零件都會有多種不同的規(guī)格，這對系列化、標準化的建立是相當不利的，更不能真正達到注塑機的使用目的，也不利于設計乃至注塑機生產(chǎn)水平的提高。 近些年來，隨著人類科技的進步與發(fā)展，計算機技術也相應得到了提高，很多研究者發(fā)現(xiàn)，將有機整體分解到小單元分析，不僅可以從特俗形態(tài)推測出普遍和整體特征，還可以簡化研究。因此，一種以有限單元為數(shù)學近似物理模擬分析的方法逐漸的發(fā)展了起來，即有限元分析法。這種情況下，以往比較復雜而不能進行分析的工程結構的分析就變得比較簡單，很多問題也迎刃而解。而且此方法求得的結構通常較為準確，誤差相比人為定義較小，可以客觀的反應研究對象的，并且節(jié)約成本，更為現(xiàn)在工程研究提供了一種有效的途徑。 1.2注塑機的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 1.2.1國外注塑機發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 1872年，海雅特和他的兄弟艾賽注冊了世界上第一部柱塞式注射機的專利權。這個機器比我們現(xiàn)在用的機器相對地簡單。它基本地像一個巨大的注射器針頭，通過一個加熱的圓筒注射塑料到模具里。1946年，美國發(fā)明家詹姆斯沃森亨德利建造了第一臺真正意義的注塑機，因為它可實現(xiàn)讓原料被徹底混合、熔膠，注入模腔的過程【17】。注塑機的發(fā)明至今已有140多年的歷史，但真正的被行業(yè)認可是在近50年代的事。 1951年第一臺螺桿式注塑機的問世，以其注射速率穩(wěn)定、經(jīng)濟等特點替代了柱塞式注塑機，而后，隨著技術的提升，往復螺桿式更是很好的解決了效率等問題，直至今日都還被廣泛受用。近年，在環(huán)保的理念下，一些環(huán)保、能耗低的注塑機越來越受到行業(yè)的青睞，因此全電式注塑機逐漸走入人們的視線。但現(xiàn)有的全電式注塑機對結構要求比較嚴格，主要采用滾珠絲桿傳動，滾珠絲桿價格相較昂貴，并且損耗較快，長久以后成本較高。由此，部分廠家推出了一種油電復合式注塑機，它結合了全電式注塑機加工及運行精度高、消耗的功率低的特點，還具備了傳統(tǒng)油壓機推力高的特點，在減小噪音、降低能耗的同時提高了精度，也節(jié)約了成本。因此，油壓復合式注塑機越來越受到行業(yè)的肯定。 目前，國外注塑機制造商歐美品牌主要有米拉克龍、德馬格、赫斯基、阿博格、克勞斯瑪菲和恩格爾；日韓品牌主要有日制鋼、發(fā)那科、LS、東芝、東洋機械金屬和住友等。 1.2.2國內(nèi)注塑機發(fā)展現(xiàn)狀 我國注塑機的研究起步較晚，雖然國內(nèi)已有部分制造商取得技術上的突破，但與國外知名注塑機制造商相比仍存在較大的差距。加上技術的封鎖，關鍵零部件的生產(chǎn)技術難于突破，仍依靠從國外進口，這在一定程度上制約了我國注塑機的發(fā)展速度和制造水平。國內(nèi)相較國外的技術差別體現(xiàn)在多個方面，控制系統(tǒng)的采用是程度比較大的差別之一，歐美等國家基本已實現(xiàn)程序控制或是微機自控，并配合以都傳感器、控制器等裝置；而在我國大部分仍使用行程開關、繼電器等實現(xiàn)控制，這樣的控制系統(tǒng)體積大，而缺乏靈活性，功能單一，穩(wěn)定性較差。國內(nèi)部分制造商均采用積極地態(tài)度提高自身技術，以寧波海天機械為代表的制造商，積極采用與國外注塑機生產(chǎn)商合作的方式，引進國外先進技術，提高自身制造水平，使得我國的注塑機生產(chǎn)有路可尋。中國加入世界經(jīng)貿(mào)組織(WTO)后，國外的機械制造業(yè)加速對華轉(zhuǎn)移，世界一些知名的注塑機企業(yè)，如德國德馬克、克虜伯、巴登菲爾，日本住友重工等公司先后“進駐”中國。國外注塑機制造商的進入給中國注塑機行業(yè)帶來了發(fā)展活力。 目前國內(nèi)注塑機制造商主要有：海天、震雄、科仕特、伊之密、海達、力勁、博創(chuàng)、捷揚、東華、霸州機械等。 從近年的國際塑料橡膠工業(yè)展覽會上可看出，全電式注塑機參展數(shù)量較前幾年相比均有提高，此現(xiàn)象在歐美、日本的國家尤為突出，而大部分國家仍然以油壓式或是油電復合式為主，普遍還比較偏于經(jīng)濟化。 1.3注塑機結構概述 1.3.1射膠裝置概述 塑料在轉(zhuǎn)動螺桿的連續(xù)推進過程中，實現(xiàn)物理狀態(tài)的變化，最后呈熔融狀態(tài)而被注入模腔，因此，注塑裝置室完成均勻塑化，定量注射的核心部件。其主要有熔膠機構、料管機構、射膠機構、落料機構組成。 其工作原理如下：原料從料斗落入料筒的加料口，依靠螺桿的轉(zhuǎn)動將其拽入并向前輸送，同時，通過料筒的加熱和螺桿的剪切和摩擦作用逐漸塑化；塑化的熔料被送到螺桿前端，隨著螺桿的轉(zhuǎn)動，塑料不斷被塑化，塑化的熔料在噴嘴處越積越多，壓力越來越大，在熔料壓力的作用下，螺桿邊轉(zhuǎn)邊退，螺桿后退的背壓可以根據(jù)塑料的品種和成型工藝的要求通過背壓閥進行調(diào)節(jié)；當螺桿的前端的熔料達到所需注射量時，撞擊行程開關使螺桿停止轉(zhuǎn)動；開始射膠：注射的壓力油進入注射液壓缸的右腔推動活塞，帶動螺桿以一定的速度和壓力將熔料注入模腔，進行保壓補料，開模取件，隨后胡開始第二次循環(huán)。 1.3.2合模裝置的構成 合模裝置是注塑機的重要組成部分之一，它的作用主要有三個方面：一、能穩(wěn)定實現(xiàn)模具的開合運動和設定的行程；二、在注塑和保壓的過程中，能提供鎖緊模具不被熔料擠出來的鎖模力；三、在開模時，能提供把制造的產(chǎn)品完好落料的要求。目前國內(nèi)采用較多的合模裝置主要以液壓—機械復合的方式較為居多，當然此裝置主要用于熱塑性加工注塑機，這種合模裝置主要依靠合模油缸的推動，并輔以肘桿的放大作用實現(xiàn)模具的開合。 因該項研究主要以雙曲肘撐板式合模裝置為研究對象，在此主要以比較典型的三撐板式合模裝置為圖舉例。如圖1-2所示。雙曲肘撐板式合模裝置主要由前后的定模板（也稱頭板和尾板）、中間的動模板（也稱二板）、肘桿鉸鏈、拉桿（也稱導柱）、油缸、頂出裝置等組成。 圖1-3雙曲肘撐板合模裝置示意圖 1-鎖模油缸 2-后固定板 3-上勾鉸 4-上長鉸 5-小鉸 6-十字頭 7-動模板 8-導柱 9-前定模板 撐板 即合模三塊板，分前固定板（頭板）、后固定板（尾板）、動模板（二板）三塊。三板安裝在導柱上，同時與機架通過螺釘連接，使三者成為一體，構成注塑機其余裝置的載體。頭板主要用于模具的裝載，是合模裝置與射膠裝置的匯集處；二板主要為機鉸裝置、模具、頂出裝置的載體，并完成開合模的動作；尾板主要為調(diào)模裝置、機鉸裝置的載體。 調(diào)模裝置 其設置主要為適應用于不同的模具厚度。調(diào)模行程的大小表示的是了可裝載模具的最大與最小厚度。調(diào)模裝置也有多種形式，常見的主要有：螺紋肘桿調(diào)距、改變合模液壓缸調(diào)距、拉桿螺母調(diào)距、動模板間相接的大螺母調(diào)距等多種形式。 頂出裝置 頂出裝置是為了頂出模具中的塑料制品而設置的機構，其方式主要有液壓式頂出裝置、機械式頂出裝置、氣動式頂出裝置三種類型。 1.3.3國內(nèi)合模裝置的研究現(xiàn)狀 就目前而言，國內(nèi)注塑機的合模裝置主要以曲肘撐板式居多，這種結構的鎖模裝置運動特性好、具由増力作用，并且能夠自鎖，但這種結構的鎖模裝置鎖模力、合模速度都不容易調(diào)節(jié)，這就在使用性與適應性上有所欠缺。加之曲肘結構長期在扭轉(zhuǎn)、摩擦等作用條件下工作，結構極易磨損，這對加工精度要求較高的設施來說是致命的。 我國對注塑機的鉆研起步較晚，以致在合模裝置的設計與優(yōu)化拓新中也略顯落后。起初，主要以經(jīng)驗模仿設計為主，遇到的問題廣泛而艱難，處理問題的方法也比較局限、單一。后來，在與實際結合的過程中，研究者逐漸發(fā)現(xiàn)，注塑機在生產(chǎn)塑料產(chǎn)品的時候，機械各部分都在受到一定程度的應力作用，作為合模裝置，更是不停的開閉模具，在循環(huán)應力的作用下，疲勞失效就形成了合模裝置或者說是注塑機部件的主要失效形式。特別像模板、拉桿系類稱重及受力比較大的部件就更突出。也因此，合模裝置的研究有部分就被轉(zhuǎn)移到了對這些主要受力部件或是重要部件的研究上來，這也避免了研究的盲目性。張友根【1】利用解析法從注塑機的肘桿合模裝置的彈性形變的特征進行研究，分析了拉桿和曲肘之間的受力關系，并對模板、銷軸等部件進行形變計算，提出了以拉伸剛度和抗彎撓度為設計準則的理論依據(jù)。近來，由于計算機技術得以發(fā)展，計算機輔助設計應用也得以滲透到機械設計中，許多原本比較復雜而沒法直接進行測量研究的工程機械，在計算機的輔助之下得以解決。有限元分析法的引入，不僅對大型機械結構性能的分析得以實現(xiàn)，更直觀的分析的效果表達出來，大大方便了人們的研究，更結合工程建模軟件的使用，不僅得以模擬實物現(xiàn)象，更是避免了實驗帶來的浪費，節(jié)約了成本。邵珠娜【2】運用ANSYS軟件先對已有注塑機前固定板進行有限元分析，得出對應應力及變形的分布，再將由拓補優(yōu)化法得到的另一前固定板進行同樣的有限元分析，講得出的結果原有模板進行比較，得出在滿足最大剛度的同時，達到結構輕量化的目的。石峰【3】在PRO/E和ANSYS軟件的輔助分析下，根據(jù)有限元分析和拓補優(yōu)化注塑機模板，對合模裝置的前固定板提出了一種改造，改進后最大應力降低了37%以上，變形減少了3.3%左右，質(zhì)量減少了7.3%，利于降低成本。有限元分析主要為獲得機械中的應力分布，從而讓研究人員從中判定零件中的危險部位而進行相應結構優(yōu)化，與傳統(tǒng)的方法相比，有限元分析法避免了經(jīng)驗法研究的盲目性，提高了精度及設計質(zhì)量。 1.4論文主要內(nèi)容 因時間及文章篇幅有限，在此，筆者主要以注塑機的合模裝置為主要對象進行分析研究。本文以FST200si-II注塑機的雙曲肘五點斜排列撐板式為鉆研對象，進行了合模裝置的運動分析和機構的有限元分析等研究內(nèi)容，本文的主要內(nèi)容有： 第一章主要介紹了課題的研究背景，講述了注塑機的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，簡明扼要的說明了注塑機合模裝置的組成形式及其重要性，分析了注塑機合模裝置的國內(nèi)研究現(xiàn)狀，并概括了此項研究的來源及研究說明的主要內(nèi)容。 第二章主要根據(jù)注塑機的功能設計要求，提出了注塑機合模裝置的設計進行步驟的流程圖，并明細了設計步驟及內(nèi)容。 第三章主要采用解析法對合模裝置進行設計與結構確定，并對前固定板、拉桿進行結構設計與分析，再利用三維軟件進行結構建模，再進行了簡單的運動學分析和合模裝置的有限元靜態(tài)分析，一次驗證方案的可行性。 第四章主要對該項研究進行總結，分析了論文研究取得的成果得出研究結論，總結研究工作中的不足之處，警示自己下次研究中注意避免。 1.5章末小結 介紹了課題的研究背景，講述了注塑機的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，簡單的說明了注塑機合模裝置的組成形式及其重要性，分析了注塑機合模裝置的我國和外國的研究現(xiàn)狀，并概括了此項研究的來源及研究說明的主要內(nèi)容。 第二章 注塑機合模裝置設計流程分析 【提要】根據(jù)客戶需求，提出注塑機合模裝置設計流程，并依據(jù)設計理論及依據(jù)，進行流程明細，再將FST200機型參數(shù)進行簡要分析介紹。 2.1注塑機設計流程分析 根據(jù)客戶需求，在滿足各項設計準則和產(chǎn)品規(guī)格的基礎上，筆者提出了注塑機的合模裝置的設計進程圖，具體如圖2-1所示： 產(chǎn)品功能需求 最終方案 資料庫、數(shù)據(jù)庫 已有產(chǎn)品為例 機構運動分析、 強度分析 結構、參數(shù) 檢驗 再修改 相應問題修改 設計方案確認及可行性分析 合模裝置結構選擇與參數(shù)計算 注塑工作原理及工藝 配置、確定功能 選擇需改進的對象 校核 圖2-1 注塑機合模裝置設計流程圖 在此步驟中，需要說明的是： a） 合模裝置的選擇、參數(shù)的運算和具體機構的設計。 一般公司的設計均可從公司數(shù)據(jù)庫或?qū)嵗龓熘羞x擇參考進行改進設計。研究者只需根據(jù)需求確定產(chǎn)品類型，在確定類型的基礎上進行參數(shù)和結構的再設計。所選合模裝置只需具備或基本具備：1)滿足或基本滿足客戶的需求；2)具備或基本具備相應的功能；3)產(chǎn)品參數(shù)有表有圖有依據(jù)可查； b） 所設計合模裝置的是否可行的檢測分析。 主要從運動性能、疲勞強度等多方面進行分析。分析方法可采用解析法、作圖法，并可利用計算機輔助軟件進行模擬分析。 c) 檢查。 檢查主要是對指參數(shù)、結構之間約束關系的可運行性檢查。通常包括尺寸、結構、制造條件等的可行性分析檢查。筆者在該FST200注塑機合模裝置設計中，主要采用solidworks、ANSYS等輔助軟件進行分析驗證。 按照以上設計流程便會產(chǎn)生新的設計方案。將方案中的參數(shù)等信息的集成到設計的結構中，即為設計產(chǎn)品的參數(shù)。 不同的客戶需求就會有不同的產(chǎn)品設計，不同的設計師也會因為設計習慣的不同而產(chǎn)生不同的設計效果，但是所有的產(chǎn)品能過成為系列化、標準化是因為有一定的章法可循的，而且設計本身也是在符合產(chǎn)品規(guī)格、設計原則等要求下的創(chuàng)作。在原有產(chǎn)品的基礎上再做新的以滿足客戶需要或工程需求來鉆研設計，是現(xiàn)在普遍采用的方法，這是既節(jié)省時間又能在前人的基礎上完善設計的好方法。這樣既繼承了前面產(chǎn)品的優(yōu)良性能，在再設計中又能對缺陷的地方進行改進，使產(chǎn)品更趨于合理化。 2.2 FST200sI-II注塑機合模機構的設計 根據(jù)廣東科仕特精密機械有限公司原有FST200sI為基礎，將它作為設計的一個參考。FST200sI注塑機合模裝置的主要功能與參數(shù)如表2-1所示： 表2-1 200SI合模裝置的參數(shù)表 參數(shù)項目 單位 主要技術參數(shù) 合 模 裝 置 鎖模結構形式 用頭板有四個鎖模結構的三板機 合模行程 mm 480 鎖模力 KN 2000 模板尺寸(水平×垂直) mm 765x765 連接柱內(nèi)距 (水平×垂直) mm 510x510 容模量(最小——最大) mm 180-550 模具裝夾方式 按科仕特公司標準布置的螺釘孔及T型槽 模具定位方式 定位環(huán)及定位銷 主要功能配置 1、快速移模油缸；2、快速鎖定與解鎖裝置； 3、動模板滑腳；4、潤滑系統(tǒng)。 頂 出 裝 置 頂出布置方式 主頂針桿立中間、其他8根兩兩分于四周 頂出桿數(shù)量 9 頂出行程 mm 150 頂出力 KN 67 主要功能配置 1、液壓頂出方式；2、設保護裝置 合模裝置是注塑機的重要組成部分，此類五點斜排列雙曲肘合模裝置移模速度較快，循環(huán)周期短動力費用小，并具有自鎖性能，但該結構模板行程小而一定、磨損零件較多需設潤滑系統(tǒng)，需有專門的調(diào)模裝置。 2.3章末小結 主要根據(jù)注塑機的功能設計要求，提出了注塑機合模裝置的設計流程圖，并明細了設計步驟及內(nèi)容。 第三章 合模裝置的結構設計與分析 【提要】主要采用解析法對合模裝置進行設計與結構確定，并對前固定板、拉桿進行結構設計與分析，再利用三維軟件進行結構建模，再進行了簡單的運動學分析和合模裝置的有限元靜態(tài)分析，一次驗證方案的可行性。 3.1合模裝置方案分析與選擇 要確立該合模裝置的結構形式，首先就得先了解注塑機的工作方式、原理以及合模裝置的工作流程及原理。 注塑機的工作原理及過程：注塑成型就是在一定的條件下，借助于注塑機等加工機械，利用塑料可塑性的原理，制造出所需的產(chǎn)品。其過程按時間順序如下：電腦控制終端發(fā)送試合模訊號，合模裝置進行高壓低速鎖緊，此時，注射座前進完成注塑動作，保壓，制件冷卻，與此同時，不同的注塑機會選擇不同的注塑座運動方式，有的會先塑化后退回，有的則先退回再塑化，可有的注塑機也會根本不退回，進行塑化。此后，合模裝置開啟模具，頂出裝置頂出產(chǎn)品，產(chǎn)品落下檢測，并繼續(xù)發(fā)送試合模訊息，如此循環(huán)。 方案一:采用全電式合模裝置，傳動裝置采用伺服電機驅(qū)動，滾珠絲桿和滾柱螺母安裝于合模結構中部，由滾珠絲桿通過軸承裝配于層板中心，滾珠螺母通過螺釘直接過定于十字頭中心。伺服電機驅(qū)動滾珠絲桿轉(zhuǎn)動，絲桿轉(zhuǎn)動帶動滾珠螺母作直線運動，從而帶動整個機構運動。 方案二：采用液壓—單曲肘合模裝置，當壓力油從合模裝置液壓缸的上部進入時，推動活塞向下，迫使兩根連桿伸展為一條直線，從而鎖緊模具。開模時，壓力油從液壓缸下部進入使連桿屈曲【4】。 方案三：采用液壓—五點斜排列雙肘撐板式合模裝置，壓力油從合模液壓缸左邊的腔進入，活塞右移，從而推動活塞桿相連的十字頭，十字頭再通過鉸鏈與動模板、后固定模板上的鉸鏈相連，從而使上下鉸鏈伸直，動模板前移，鎖緊模具，開模時做相反過程即可。 根據(jù)以上三種方案，進行分析如下： 1) 方案一：為使伺服電機產(chǎn)生更大的鎖模力，電動注塑機合模結構一般采用擴大比大、行程小的肘桿機構形式，結構單一，不適應加工復雜的模腔形狀。在傳動機構上，其由滾珠絲桿傳遞動力的，滾珠絲桿易磨損其比將影響機器的使用性能。電動注塑機僅限于單機簡單螺桿一種型式，束縛了其注塑成型的范圍。 2) 方案二：單曲肘式這類的合模裝置，由于是單臂，易使模板受力不勻，影響鎖模效果和制件質(zhì)量。 3) 方案三：雙曲肘撐板式合模裝置，相比單肘式來說，可適應面積較大的模板，在合理的結構設計下，可有増力和自鎖作用。其運動特性好，能耗低，液壓系統(tǒng)簡單，成本也客觀。 針對以上三種方案，綜合考慮選擇第三種。 合模裝置的工作原理及過程：該研究設計主要以五點斜排列雙曲肘式合模裝置為例，而此種機構主要以油壓驅(qū)動機構運動。因此當液壓油流入鎖模油缸，活塞桿被驅(qū)動，另一端與活塞桿相連的十字頭沿導桿向前推動小鉸，小鉸再推動上（下）直鉸和上（下）勾鉸，曲肘機構展開，推動動模板（即二板）向前移動，完成合模過程。此時，因直鉸和勾鉸在一條直線上，而產(chǎn)生自鎖作用，對模具進行鎖緊。反之，即為開模過程，期間增加頂出裝置的運動，而頂出裝置也使用液壓油缸驅(qū)動，工作方式與鎖模油缸相似，此處，活塞桿另一端與頂針導板相連，而頂針均設于導板之上與導板一起運動。 3.2合模裝置結構設計及工藝計算 該研究設計FST200SI-II型標準注塑機合模裝置，合模裝置部分參數(shù)可根據(jù)標配和需求確定，如表3-1： 表3-1 合模裝置參數(shù)表 技術項目 單位 參數(shù) 最大鎖模力 KN 2000 開模行程 mm 480 模板尺寸 mm 765x765 模板最大距離 mm 1030 容模量（最大-最?。? mm 180-550 頂出行程 mm 150 頂出力 KN 67 頂針數(shù) 根 9 3.2.1前固定板的結構設計與工藝計算 模板是組成注塑機合模裝置的重要零件，它不僅是模具在注塑機上的直接載體更是整個合模裝置的主要骨架。模板，特別是前固定板和動模板是鎖模力直接的承力部分，因此，模板的強度一直是注塑機合模裝置設計必研究的問題之一。通常人們的做法是選擇強度高材料或做各種增加強度的工藝處理也或直接加厚模板以提高其強度，這些方法在一定程度上解決了強度問題，但成本花費較高，不再被人們所采用。因此，人們就從經(jīng)濟、使用性、耐用性等多方面進行考慮，在材料上，主要選擇球墨鑄鐵（QT500）為模板材料居多，因為球墨鑄鐵本身具有良好的剛性和硬度，并且球墨鑄鐵易于切削加工，工藝制造可采用增加筋板等手段，這樣既節(jié)省成本減輕模板自身質(zhì)量，又可以達到預定的剛度，是制造商特別是中小型企業(yè)，比較青睞的材料。 在五點斜排列雙曲肘式合模裝置中，前固定板是比較容易出現(xiàn)斷裂的零件之一。中空挖取的太大或是鑄件存在鑄造缺陷均會成為出現(xiàn)問題的原因。在前固定板的設計中，中孔直徑D與拉桿（又有稱導柱）間距（如圖3-1）存在這如表3-2的關系： 圖3-1前固定板中孔直徑與拉桿直徑關系圖 表3-2前固定板中孔直徑D與拉桿間距的關系（單位mm） 拉桿間距（H0） 180~224 224~280 280~355 355~450 450~560 注射孔直徑（D） 100 125 160 160 160 表3-3模板大小與拉桿內(nèi)徑關系 序號 拉桿內(nèi)徑 最大模厚 最小模厚 模板尺寸 注射量 機器型號 1 460X460 460 150 700 296 160T 2 510X510 550 180 765 341 200T 3 580X580 580 200 800 541 260T 由表3-1和表3-3可得： 拉桿間距H0為510x510，在450~560范圍內(nèi)，故， 注射孔直徑D選擇160mm。 3.2.2拉桿結構設計與工藝計算 拉桿，在整個合模裝置特別是系統(tǒng)運動及力的傳遞方面起著至關重要的作用，它不僅是連接三塊模板的支撐體，更是鎖模力承載體。其在不同的公司或地方也有不同的叫法，亦稱作導柱或是哥林柱。拉桿作為合模裝置的重要零件之一，同樣是合模裝置在設計研究中比較熱門的研究話題。拉桿的材料一般采用 42CrMoA，這樣具有一點耐磨性與剛度、強度等。 拉桿直徑計算公式【5】： （1） 式中，X——鎖模力,Y——拉桿光桿直徑,Z——拉桿數(shù)量,[σ]——材料許用拉伸應力 由此可得，Y=85mm。 因拉桿在工作過程中，承受著彎曲、拉伸、擠壓、剪切等多重形式應力作用而發(fā)生疲勞、過載、脆性等方式的斷裂，因此，拉桿的剛性分析是研究設計的要點也是難點。注塑機拉桿（即導柱）兩端設有螺紋，一端為三角形的螺紋，一般為前端，用于與頭板（前固定板）固定使用。一端為梯形螺紋，用于調(diào)模使用。拉桿在工作式，承受著多種應力形式的作用，鎖模時，拉桿主要呈拉伸狀態(tài)，又因模板受力而產(chǎn)生變形，造成拉桿受剪切作用。開模時亦然。在長期的作用下即會形成疲勞斷裂等。拉桿的斷裂主要出現(xiàn)在固定螺桿的細頸處，而且具體到第一道螺紋線處。分析可知，在工作中，此處承受著多種復合作用，價值結構突變等是斷裂的主要集中區(qū)。 為解決此類問題，設計者采用在螺紋端處增加卸荷槽等方式，卸荷槽的作用是將螺紋根部截面的彎曲應力轉(zhuǎn)移到卸荷槽之中，并且卸荷槽的直徑越小這個效果越好，但卸載槽直徑過小也會容易發(fā)生斷裂。 卸荷槽基本參數(shù)計算公式： 1）、糟底直徑與螺紋根部截面直徑的關系為: d=0.85d1，得d=75mm （2） 2）、槽寬 : H=0.5d1，得H=100mm （3） 3）、過渡連接圓弧 : r=0.25d,得r=18.75mm （4） 拉桿的前端三角螺紋的設計： 圖3-2合模裝置拉桿三角螺紋示意圖 三角螺紋的設計可根據(jù)GB/T196-2003為基礎牙型，即如圖所示。具體參數(shù)運算如下： （1）牙根圓角半徑： （1） （2） 式中：t--牙槽偏移量 （2）螺紋中徑： （3） （3）約束條件： （4） 得螺距p=4mm，螺紋長度bm=130mm，圈數(shù)N=32.5，d2=85mm。 3.3注塑機合模裝置三維模型的建立 在機械類的工程建模中，自頂向底的方式去建模是人們喜歡采用的方式，這是一種先定義部件與部件的裝配關系，再綜合考慮其他約束條件，然后再由裝配體——部件——零件的順序分解到最小處的建模方式。在該項設計研究中，筆者主要采用的就是自頂?shù)降椎慕７绞?，這利于設計者對繁多的圖紙的管理，部件間的結構關系清晰明朗。 建立合模裝置總體骨架 根據(jù)合模裝置的特點建立機構的骨架，再建立部件骨架，添加裝配體，以此類推，逐一完成各部分建模。具體流程如圖3-3所示： 后固定模板骨架 動模板骨架 前固定模板骨架 導柱骨架 調(diào)模裝置裝配體 鎖 緊 螺 母 擋 板 十 字 頭 機 鉸 頂 出 部 分 齒圈 膜螺母 其他零件 螺釘、螺母 油缸 滑腳 裝配 合模裝置 圖3-3 合模裝置繪制流程圖 FST200si-II注塑機合模裝置主要分為三大部分：鎖模的肘桿結構、產(chǎn)品的頂出結構和模具位置的調(diào)節(jié)裝置。將各部分逐一三維建模用于運動分析和有限元分析備用。此處即以導柱的建模順序為例進行分析介紹： （1） 先建立注塑機合模裝置草圖骨架如圖3-4所示： 圖3-4 注塑機合模裝置骨架模型 （2）在建立合模裝置框架后，既可以以此為基準逐步建立各部件的三維模型。此處以后定模板（亦稱尾板）為例進行三維模型建立過程介紹，流程如圖3-5至3-7所示： 圖3-5 合模裝置后固定板輪廓草圖 圖3-6后固定板拉伸圖 圖3-7后固定板三維視圖 按照以上步驟，再把其他剩余的零部件一一的進行三維建模，并組合裝配即可建立合模裝置的三維結構圖。如圖3-8至3-16所示： 27 圖3-8頂出油缸后蓋 圖3-9頂出油缸活塞桿 圖3-10小鉸三維視圖 圖3-11下勾鉸三維圖視圖 圖3-12鎖模油缸活塞桿三維圖 圖3-13主頂針桿三維圖 圖3-14頂針導板三維圖 圖3-15前固定板板 圖3-16 注塑機合模裝置三維模型圖 至此研究樣機合模裝置的建模基本完成，可以為下一步備用。三維模型的建立在設計研究中有著不可或缺的作用，特別是在利用軟件進行輔助設計時，三維模型的建立將為研究提供直觀的研究對象與環(huán)境，通過計算機模擬不僅可以直觀的看到實驗現(xiàn)象與研究結果，而且可以避免采用實物而造成的人力物力的浪費。 3.4合模裝置運動學分析和力學分析 合模裝置的運動學分析在整個設計中的作用尤為重要。這意味機構能否正常的運行并達到預期的效果。如前面研究分析，運動機構的不穩(wěn)定或設置不當，都會給合模裝置，甚至是整個注塑機帶來影響，比如，運動不穩(wěn)等可能使模具沒對準，造成射膠裝置不能準確對準模具接口，導致原料浪費，工藝品不合格等；或是造成拉桿變形加劇，模板斷裂等問題。而且合模裝置機構的運動力學分析對機構設計本身就是分不開的，只有在合理的分析下才能確定裝置的最佳結構和形態(tài)，才能達到預期的目的。 結合圖3-17，本節(jié)對五點斜排列雙曲肘進行如下內(nèi)容分析： 圖3-17 五點斜排列雙曲肘合模裝置運動分析圖 如圖所示，圖為五點斜排列雙曲肘結構合模裝置，因雙曲肘結構上下對稱，故此處只做上半部分分析，圖中A—動模板與上長鉸的結合點，B—上半側(cè)的長鉸與上勾鉸的連接點，C—后板與上勾鉸的連接點，D小鉸與上勾鉸的連接點，E為小鉸與十字頭的連接點，L1為AB的長度，L2為上長鉸的長度,L3為CD的長度，L4為DE的長度，Sm為動模板的路程，Sd為合模油缸的路程，H為后固定板與上勾鉸連接點中心到合模油缸導桿中心距離，θ為上勾鉸與上長鉸伸直時與水平線間的夾角。 （1）自由度計算：無高副和局部自由度及虛約束， 故該機構自由度為1； （2）機構鎖模力2000KN計算：若油泵提供的力為P油泵，油缸橫截面積為S， 則：合模油缸的推力即為：F油推=P油泵S，其中S=πr2 又有F鎖=F油推M，其中M取12~14，滿足以上關系即可。 （1） 合模油缸運動分析，及合模行程： （1） （2） （2）合模裝置運動路程分析： （3） （4） （5） 由運動學的知識可知，只需將路程進行時間求導就可得速度方程，因此動模板和合模油缸的速度就可由Sm和Sd求導得出，即： （6）和（7） 又因為： （8）和（9） 即可得： （10） 由此可得Vm與V0的關系： （11） 基于以上分析，筆者使用了一種注塑機合模裝置進行參數(shù)配置及測試，其結果如圖18-21所示： 圖18模板行程Sm-模板速度Vm圖 圖19 模板行程Sm-模板加速度Am 圖20 開模位置 圖21合模位置 合模裝置工作原理分析，如下合模裝置總裝圖所示： 1-合模油缸 2-調(diào)模螺母 3-后固定板 4-上勾鉸 5-小鉸 6-上長鉸 7動模板 8-拉桿 9-拉桿螺母擋板 10-拉桿螺母 11前固定板 12-滑腳 13-鋼套 14-塵封 圖3-22合模裝置總裝圖 合模裝置的工作原理及過程：該研究設計主要以五點斜排列雙曲肘式合模裝置為例，而此種機構主要以油壓驅(qū)動機構運動。因此當液壓油流入鎖模油缸，活塞桿被驅(qū)動，另一端與活塞桿相連的十字頭沿導桿向前推動小鉸，小鉸再推動上（下）直鉸和上（下）勾鉸，曲肘機構展開，推動動模板（即二板）向前移動，完成合模過程。此時，因直鉸和勾鉸在一條直線上，而產(chǎn)生自鎖作用，對模具進行鎖緊。反之，即為開模過程，期間增加頂出裝置的運動，而頂出裝置也使用液壓油缸驅(qū)動，工作方式與鎖模油缸相似，此處，活塞桿另一端與頂針導板相連，而頂針均設于導板之上與導板一起運動。 采用ANSYS軟件進行有限元分析是合模裝置設計中有效提高產(chǎn)品設計質(zhì)量、避免工藝缺陷、修改優(yōu)化設計的有效手段之一，在該項研究中筆者對該合模裝置進行了簡要的有限元分析，得出了機構的應力分布圖，證實了設計中預測到的問題，對優(yōu)化設計方案提供了依據(jù)。 由于研究條件問題，筆者直接將整體進行分析，并且其中主要零部件材料及部分參數(shù)如下表所示： 表3-3合模裝置部件參數(shù)表 零部件 材料 彈性模量/GPa 泊松比 前固定板 QT500-7A 173 0.27 動模板 QT500-7A 173 0.27 后固定板 QT500-7A 173 0.27 拉桿 42CrMoA 206 0.29 肘桿 QT500-7A 173 0.27 具體分析結果如下圖所示： 圖3-23合模裝置整體形變圖 圖3-24 合模裝置拉桿變形圖 由圖中現(xiàn)象可看出合模裝置整體的變形量最大約為3.3mm，并且只要集中在拉桿與模板孔的連接處，這樣充分證明，前面章節(jié)研究的猜想，模板與拉桿均受到變形影響，在相接處應力和形變產(chǎn)生復合，加重了這一部分的形變與受力，在設計過程中，這是要進行優(yōu)化和改進的。 3.5章末小結 主要采用解析法對合模裝置進行設計與結構確定，并對重要零件結構設計與分析，再利用三維軟件進行結構建模，再進行了簡單的運動學分析和合模裝置的有限元靜態(tài)分析。 第四章 總結 因時間及文章篇幅有限，在此，筆者主要以注塑機的合模裝置為主要對象進行分析研究。為更好地完成本次畢業(yè)設計任務，在指導老師談芬芳老師的幫助下，我有幸到同校師兄從事的公司實習。在公司三個月的實習是我能完成畢業(yè)設計的關鍵。在實習過程中，我參與了注塑機溶膠裝置、射膠裝置、合模裝置、下架、鈑金等部分的安裝工作。與注塑機的直接接觸，讓我對注塑機結構和組成有了更能直接的了解，這對我后期完成畢業(yè)設計起到了至關重要的作用。 本項畢業(yè)設計主要內(nèi)容為注塑機合模裝置的結構設計，筆者以廣東某公司的200噸鎖模力的機型為例進行分析設計。筆者采用的合模裝置類型為五點斜排雙曲肘式合模裝置，此種合模裝置在我國很多注塑機企業(yè)被采用。注塑機合模裝置的設計主要進程：根據(jù)注塑機工作的原理方式及合模裝置工作內(nèi)在原理，分析并確定合模裝置設計方案；主要零部件配置及設計計算，主要有前固定模板、拉桿的設計及分析；零部件的三維建模和總體裝配；合模裝置運動學分析及力學分析；檢測并確立方案。經(jīng)筆者設計研究選擇FST200si-II的主要參數(shù)如下表4-1： 表4-1FST200si-II主要參數(shù)表 參數(shù)項目 單位 主要技術參數(shù) 合 模 裝 置 鎖模結構形式 用頭板有四個鎖模結構的三板機 合模行程 mm 480 鎖模力 KN 2000 模板尺寸(水平×垂直) mm 765x765 連接柱內(nèi)距 (水平×垂直) mm 510x510 容模量(最小——最大) mm 180-550 模具裝夾方式 按科仕特公司標準布置的螺釘孔及T型槽 模具定位方式 定位環(huán)及定位銷 頂 出 裝 置 頂出布置方式 主頂針桿立中間、其他8根兩兩分于四周 頂出桿數(shù)量 9 頂出行程 mm 150 頂出力 KN 67 主要功能配置 1、液壓頂出方式；2、設保護裝置 本次畢業(yè)設計不僅僅是完成學學習任務的過程，更是筆者完成查缺補漏的過程，在設計過程中，筆者糾正了很多不足之處： （1） 實踐不足，在實習過程發(fā)現(xiàn)，自己在處理很多實際問題時缺乏處理經(jīng)驗； （2） 對國內(nèi)外注塑機研究發(fā)展現(xiàn)狀認識不足； （3） 對設計流程認識不足，很多注意事項、要點沒有注意到； （4） 對合模裝置的認識還不夠全面； 注塑機是塑料機械加工的重要設備之一，合模裝置的設計關乎著注塑機性能優(yōu)良與否。我國注塑機的鉆研起步較晚，但在國內(nèi)研究人士的積極努力下，正取得一步步的進步，現(xiàn)我國的很多注塑機也已經(jīng)出口，說明中國人民的智慧、創(chuàng)造能力越來越受世界人們的認可。 致謝詞 為了完成本次畢業(yè)設計，老師特意安排我到相關公司實習學習。實習過程中，帶我的師龔學長給了極大的幫助與與支持，對我的問題總是耐心的進行講解，還常常探討問題。在設計中，作為指導老師的談芬芳老師，她始終對我細心指導，是談老師一直在給我的設計指引方向，指出我設計中的錯誤，并耐心地幫我搜集資料，再此，再次向談老師和龔學之學長致謝。同時，還要謝謝一直在給我?guī)椭呐笥押屯瑢W們。 通過此次畢業(yè)設計，使我學到了許多知識，比如說注塑機合模裝置的設計過程，其中還包括許多課本上學不到的知識，包括教會了我如何去自學。通過本次畢業(yè)設計，也使得我明白了團隊精神是多么的重要。更加培養(yǎng)了我的齊心協(xié)力、努力創(chuàng)新，自始至終，都抱著一顆堅定的信念,即如何做能使其工件更加美觀、精度更高、工作效率最高的心態(tài)。在項目設計過程中用到了很多以前上課時學的知識，尤其是老師上課教給我們的一些分析問題、解決問題的思想在這次項目中都得到了很好的印證，使我在這些方面能夠很快的領會。 為此，再次感謝談芬芳老師這么多天在設計過程中給予的幫助。感謝她為我指點論文中存在的不足。同時感謝我們這組的成員在這次設計中給予我的幫助！ 參考文獻 [1]何亞東.全電式注塑機的優(yōu)缺點分析及技術發(fā)展趨勢研究[J].現(xiàn)代塑料加工應用.2011 [2]王衛(wèi)衛(wèi).材料成型設備.[M].北京：機械工業(yè)出版社,2004.8(2011.1重印) [3]北京化工學院,華南工學院合編.塑料機械設計[M].北京：輕工業(yè)出版社，1982. 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