注塑机合模部分设计--毕业设计

摘摘 要要 注塑机关键是合模机构部分 合模机构是注塑机最重要的机械部 件 注塑机的合模机构形式很多 常用的机构主要可分三种 全液压式 液压 机械式 电子机械式 液压机械合模机构是目前使用最为普遍的合模机构 液 压机械合模机构通常有移模液压缸和曲肘连杆两部分串联而成 习惯上也称为 肘杆式合模机构 在开合模过程中 这种机构能实现慢 快 慢的运动过程 提 高了合模速度 节约了能耗并提高了效率 1 关键词关键词 合模机构 双曲肘 开合模 液压 Design Of Clamping Machanism For Plastic Injection Machine 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 transmission 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 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 1 前言 1 1 液压技术的发展趋势 液压传动作为一种传动方式 由于具备功率密度高 结构小巧 配置灵活 组装方便 可靠耐用等独到的特点 已成功地用于一切需要中等以上功率输出 且需对运动过程进行灵活控制和调节的地方 是现代化传动与控制的关键技术 之 21 世纪是一个高度自动化的社会 随着科技的发展和人类的新需要 大型 智能型行走机器人将应运而生 资料表明 液压技术作为能量传递或做功环节 是其中必不可少的一部分 故无论现在还是将来 液压技术在国民经济中都占 有重要的一席之地 发挥着无法替代的作用 现代液压技术与微电子技术 计算机控制技术 传感技术等为代表的新技 术紧密结合 形成一个完善高效的控制中枢 成为包括传动 控制 检测 显 示乃至校正 预报在内的综合自动化技术 它是中大功率机械设备实现自动化 不可缺少的基础技术 应用面极其广泛 未来我国液压技术的发展方向将主要集中在静液压传动及负荷传感技术 电液伺服比例技术 气动智能及模块化集成应用技术 液压系统污染控制及密 封技术及计算机技术等领域 同时液压产品也将呈现高压化 小型化 集成化 和复合化的特点 2 1 2 注塑机的现状与发展 从五十年代技术创新推出了螺杆式塑料注射成型机至今已有五十多年的历 史 目前在工程塑料业中 80 采用了注射成型 近年来由于汽车 建筑 家用 电器 食品 医药等产业对注射制品日益增长的需要 推动了注射成型技术水 平的发展和提高 出现了以注射制品为主导的新格局 我国塑料机械的年销售 额平均在 50 亿元人民币左右 以台数计约合 8 5 万台 其中 40 是注射成型机 产品 从美国 日本 德国 意大利 加拿大等主要生产国来看 注塑机的产 量都在逐年增加 塑料注射成型机的技术水平及发展趋势 从注塑机问世起 锁模力在 1000 5000KN 注射量在 50 2000g 的中小型注塑机占绝大多数 到了七十年 代后期 由于工程塑料的发展 特别是在汽车 船舶 宇航 机械以及大型家 用电器方面的广泛应用 使大型注塑机得到了迅速发展 美国最为明显 在 1980 年全美国约有 140 台 10000KN 以上锁模力的大型注塑机投入了市场 到 1985 年增至 500 多台 日本名机公司已经成功地制造了当今世界最大的注塑机 其锁模力达到 120000KN 注射量达到 92000g 八十年代以来 CAD CAE CAPP CAM 计算机应用技术在塑机制造业的广泛采 用 促进了我国注塑机研发和制造水平的高速发展 以宁波海天股份有限公司 为代表的一批国家级高新技术企业都相继引进了美国 U G S 和 PTC 公司的计算 机辅助设计和分析等软件 实现了三维立体参数化建模 机构运动仿真 对主 关件进行有限元分析 对高应力区的应力分布 应力峰值 危险区域等进行准 确的计算 帮助设计人员迅速地了解 评估和修改设计方案 保证重要零件结 构合理性和可靠性达到完美结合 针对机械式锁模部件的运动和动力学特征进 行参数优化 绘制特性曲线图 通过曲线的分析比较 找到一个速度和力变化 的最佳点 保证合模机构省力 快速 节能 平稳 低噪音 同等条件下系统 的刚性最好 对注射部件的设计能根据用户使用的制品材料 几何形状特征 日产量合理地选择螺杆直径 长径比 压缩比等主参数 经参数优化确定螺杆 全部最佳几何参数 在整机概念设计方面 全面推行了系列化 通用化 组合 化 模块化 标准化的现代设计方法 规范产品系列型谱 努力提高零部件通 用化程度 用发展变型产品和特殊机 专用机来满足不同用户的需求 建全通 用零部件 单元和模块的数据库 对市场应变保持着很高的敏捷反应能力 为 了保证高质量的设计输出到高质量的产品输出 旧的加工方式已经很难适应技 术 质量竞争的要求 海天公司按照滚动发展的科学方法 累积投资 2 亿元人 民币组建了加工中心分厂 新建了 5 万平方米的大型装配分厂 10 万平方米的 钣金和结构件加工分厂 新建了一万平方米的试验车间和实验室 新建了 5928 个库位的立体自动仓库 购置了德国 OKUMA 二条柔性加工线 加入到 40 多台加 工中心组成的机群中 实施了国家 863 计划 浙江海天 CIMS 工程 成功应用 K3 系统 实现了生产计划 物料 成本等计算机集成管理 引进 IMAN 系统实 现了产品技术数据创建和跟踪 产品结构和版本 产品属性和关联数据的查询 和向 K3 系统的信息传递等计算机集成管理 3 1 3 研究意义 随着塑料工业的发展 塑料制品在各行各业中都有越来越广的应用 当今 在一些高新尖端技术上 各种塑料制品的技术要求越来越高 壁厚超薄 外形 尺寸超精密 重量超清 以及生产加工时的超高速循环 对价格昂贵的模具有 很好的保护等要求 不但对注射成型加工工艺方法提出高的要求 锁模装置是 注塑机的最主要的部件 它在合模速度 合模精度 锁模力上达到相关的要求 才能满足这些制品的生产 因此在传统液压 三模板 有拉杆注塑机锁模装置 的基础上开发了全电动 二板式 无拉杆注塑机等注塑机新机种 4 1 4 国内外研究现状 注塑机的锁模装置 伴随着 50 年代注塑机的出现 结构就一直在不断创新 发展 最由最初的直压式至 70 年代末出现了肘杆式 单缸充液式等 当时这类 锁模装置得到了快速的发展 但一直受到既要锁模力大 又要快速 节能这一 矛盾的制约 尽管全液压式注塑机存在液压油的可压缩性问题 但是液压在静 止的时候压力处处相得 所以模板和模具受力都相当均匀 而且具有开合模精 度 不需调模 不需加润滑 磨损较少 开合模行程长等特点 这些与单缸液 压式锁模机构相比 已经得到了非常快的发展 80 年代末我国广东顺德泓利机 器有限公司开发的四缸差动注塑机 是世界上第一台外循环直压型两板机的雏 型 其后他们在此基础上开发出了全液压四缸直锁二板式注塑机 该机采用了 独特的合模机构和液压系统 实现了锁模力和注射力的自适用和模具定位的自 适用 使产品具有节能 精密可靠 运行平稳等诸多优点 在国内的精密注塑 机发展史上具有非常重要的意义 目前这种合模机构已经被应用到新开发的光 盘注塑机上 80 年代末 5 铰点斜排列肘杆式的发明充分展示了肘杆式注塑机的 优点 电动式注塑机起步较晚 从 20 世纪 80 年代开始发展起来 日精树脂公 司于 1983 年率先向市场推出型号为 MM5 电动式注塑机 由于伺服电动机的成熟 应用和价格的大幅度下降 近年来全电动式注塑机越来越为市场青睐 越来越 多的注塑机商 如日精 法那克 东洋机械金属公司 新泻铁工所 住友 等 公司 都进行了开发和生产 但是主要厂家还是集中于日本 90 年代初以德国 为首的欧洲推出了许多新的全液压式注塑机 其中二板直压式是这类结构的代 表 而日本却把重点放在开发全电动式注塑机上 并取得了相当大的成果 由 著名的加拿大 Engel 公司首先开发成功的无拉杆注塑机 标志着注塑机的发展 又上了一个新的水平 5 2 锁模装置 锁模装置是保证成型模具可靠地闭合 实现模具开闭动作以及顶出制品的 部件 锁模装置主要由固定模具的前固定模板 移动模板和连接前后固定模板 的拉杆 锁模油缸 制品顶出装置等组成 锁模装置是注塑机的重要组成部分之一 它的主要任务是提供足够的锁模 力 使其在注射时 保证模具可靠锁紧 同时 在规定的时间内以一定的速度 闭合和打开模具 顶出制品 它的结构和性能不仅影响制件的质量而且影响机 器的生产效率 因此 对锁模装置有以下要求 1 应有足够大的锁模力 保证模具在注射时不致因模腔压力的作用而张 开 以免形成溢边 影响制品精度 2 应有足够大的模板面积 模板行程和模板间距 以适应成型不同尺寸 和不同形状的制品要求 3 应有较高的开模和闭模速度 在闭模时 应该先快后慢 在开模时 应该先慢后快 而后再慢 以满足制品顶出平稳 模板运行安全以及 生产效率高的要求 4 应有制品顶出调节模板间距和侧面抽芯等附属装置 5 结构应尽量简单紧凑 便于维修 锁模装置的形式可根据实现锁模力的方式不同将其分为机械式 液压式和 液压 机械式等三种 按结构方式来分又可分为立式和卧式 结合此次所要设计 机型对锁模装置的要求 选择了卧式液压型 注塑机的锁模结构形式有多种 但是不管怎样的形式 锁模机构必须能达 到额定锁模力 有尽快的移模速度和有足够的模板行程 注塑机的锁模装置主要由锁模机构 调模装置 顶出装置 连杆结构 安 全保护装置 模板 拉杆等组成 后模板及前模板由四根拉杆和螺母锁紧构成受力封闭的的整体框架 模具 的动 定模分别固定在后模板和前模板上 动模板在锁模液压缸的作用下 通 过锁模机构带动模板沿拉杆实现启模运动 并产生锁模力 启模后由顶出装置 将模具中的制品顶出 模具厚度的调整由调模装置来实现 此次设计节能型注塑机的锁模机构采用肘杆式 且为双曲肘五连杆内翻式 锁模时锁模液压缸通过两个对称的曲肘连杆机构将模板快速前移 在模具将闭 合时 曲肘连杆撑直使锁模机构产生系统弹性变形 达到锁模力 此种形式在 中小型注塑料机上应用较普遍 此外 此种结构紧凑 系统刚性好 有力的放 大特性 省能 当模具接近闭合时 有自动减速的功能 这些都符合设计意图 锁模装置的作用有三方面 1 保证模具可靠地安装 固定和调整 2 实现快速开闭模运动 低压低速安全闭模保护模具和高压锁模 3 顶出制品 5 3 合模装置的形式 合模装置的分类方式有很多 按照主模板的数目可分为三板式和两板式 按照合模架形式可分为有拉杆式和无拉杆式 按外形特征分为立式和卧式合模 机构 按锁模力的实现方式可分为全液压式 液压机械式和电动式合模机构 3 1 液压式合模装置 全液压式合模机构可分为直压式 增压式 稳压式和充液式 3 1 1 直压式合模装置 直动式合模机构的特点是启闭模动作和合模力的产生都由合模油缸直接完 成 这是一种非常简单的合模机构 合模机构的合模动作由液压油作用在活塞 上来实现 锁模动作由液压油升压来完成 这种合模机构不满足合模机构的运 动特性 耗能大 精度低 目前已经很少应用 图 1 单缸直压式机构 Fig 1 Direct compression cylinder body 3 1 2 增压式合模装置 增压式合模机构是由合模油缸 充液阀 稳压油缸和增压缸组成 合模时 压力有进入合模油缸 1 中 动模板随合模油缸活塞一并运动 使模具合闭 锁 模时 增压油缸 2 进入高压油 使增压油缸的活塞杆向合模油缸 1 中推进 由 于活塞与活塞面积差的作用 造成两端的压力差 使合模油缸中的压强提高 达到额定合模力 锁模力的大小与增压油缸 合模油缸的结构有关 因而此类 合模机构的锁模力受液压系统和密封的限制 固增压有限 主要用于中小型注 塑机 3 1 3 稳压式锁模机构 稳压式锁模装置的特点是使用了小直径快速易模油缸