机械毕业设计-2000KN冷室压铸机合模装置设计（全套含CAD图纸）
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毕业设计说明书 2014 届 题目 学生姓名 某某某 学 号 0407070000 系 别 工程与技术系 专业班级 机自 1000 指导教师 某某某 完成日期 2014 I 题目 摘要 摘要是论文不加注释和评论的简短陈述，具有独立性和自含性，摘要中有数据、有结论，是一篇完整的短文，可以独立使用和引用，论文摘要在写法上一般不分段落，常采用无人称 句。摘要中一般不用图表、化学反应式、数学表达式等，不能出现非通用性的外文缩略语或代号，不得引用参考文献。写作论文摘要时应注意能反映出以下几方面的内容：论文所研究的问题及其目的和意义；论文的基本思路和逻辑结构；问题研究的主要方法、内容、结果和结论。论文摘要一般 200 400 字。 设计说明书的摘要一般为 1000 2000 字，摘要应该包含论文中的基本信息，应说明本项研究工作的目的和意义、研究方法（实验方法）、结果和结论，重点是结果和结论。注意突出具有创新性的成果和新见解。 关键词 自动化立体仓库；堆垛机；设计 of of of by RM is in of 目录 摘要 . I . 言 . 1 1 量的理论基础 . 2 2 量的理论基础 . 2 参考文献 . 4 致谢 . 5 1 前言 前言是论文的第一章，是论文评阅人、答辩委员和读者了解论文研究背景和概况的主要篇章。主要目的是向论文评阅人、答辩委员和读者阐述论文中所要研究的问题以及与其有关的背景或对一些事项的说明。前言 通常应包括以下四个方面： 论文所研究的目标、国内外研究现状以及研究目的和意义； 论文使用的理论工具、研究方法及技术路线； 论文的基本思路和逻辑结构； 论文参考的文献资料、使用的符号、计算公式等需要说明的问题。前言在写法上不分章节，提倡无人称句。 2 1 量的理论基础 播粒子随流体运动的影响要素 论文正文是主体，一般由标题、文字叙述、图、表格和公式等五个部分构成。写作形 式可因课题性质不同而变化，一般可包括理论分析、数据资料、计算方法、实验和测试方法，经过整理加工的实验结果分析和讨论，与理论计算结果的比较，个人的论点以及本研究方法与已有研究方法的比较。要求实事求是、理论正确、逻辑清楚、层次分明、文字流畅、数据真实、公式推导计算无误。文中若有与导师或他人共同研究的成果，必须明确指出；如果引用他人的结论，必须明确注明出处，并与参考文献一致。 像分析 子图像分割 灰度的门限法由统计整个灰度图像的直方图开始。如果直方图统计显示具有两个不同 的峰点，则可选择与两个峰中间谷底对应的灰度作为门限值。因为这类直方图暗示了背景和目标占据了不同的灰度范围。凭直观感觉可以断定，选择谷底作门限，可以使错分概率减到最小。 2 量的理论基础 播粒子随流体运动的影响要素 论文正文是主体，一般由标题、文字叙述、图、表格和公式等五个部分构成。写作形式可因课题性质不同而变化，一般可包括理论分析、数据资料、计算方法、实验和测试方法，经过整理加工的实验结果分析和讨论，与理论计算结果的比较，个人的论点以及本研究方法与已有研究方法的比较。要求图 1灰度 图 3 实事求是 、理论正确、逻辑清楚、层次分明、文字流畅、数据真实、公式推导计算无误。文中若有与导师或他人共同研究的成果，必须明确指出；如果引用他人的结论，必须明确注明出处，并与参考文献一致。 4 参考文献 1孙家广，杨长青 M华大学出版社， 28 2李旭东，宗光华，毕树生，等 J2002， 28(3)： 249 252 5 致谢 对于提供各类资助、指导和协助完 成研究工作以及提供对论文写作各种工作有利条件的单位及个人表示感谢。致谢应实事求是，真诚客观。 毕业设计任务书 （ 2014 届） （题目） 学生姓名 学 号 系 别 专业班级 指导教师 填写日期 毕业设计（论文）任务的内容： 参考文献： 毕业设计（论文）撰写要求和各阶段进度计划： 指导教师（签名）： 年 月 日 系毕业设计（论文）工作领导小组审核意见： 主任（签名）： 年 月 日 毕业设计 外文文献翻译 （ 2014 届） 译文一： （中文题目） 译文二： （中文题目） 学生姓名 某某某 学 号 0407070000 系 别 工程与技术系 专业班级 机自 1000 指导教师 某某某 填写日期 2013 毕业设计 开题报告 （ 2014 届） 题目 学生姓名 某某某 学 号 0407070000 系 别 工程与技术系 专业班级 机自 1000 指导教师 某某某 填写日期 2013 开题报告的内容 一、本课题国内外状况，说明选题依据和意义 二、研究的基本内容、基本思路（方案）及解决的主要问题 三、课题研究方法和进度安排 四、主要参考文献 (需有外文文献 ) 五、指导教师审核意见 指导教师签名： 年 月 日 六、系毕业设计（论文）工作领导小组审核意见 （主要 审核课题的研究方法、 方案及 技术途径等是否科学合理， 审查预期教学效果能否达到对学生综合应用能力的培养以及实现人才培养目标的需求，同时 审查 文献查阅、外文资料翻译等完成情况。 ） 课题研究方法是否合理 好 较好 一般 较差 课题设计的技术途径是否可行 好 较好 一般 较差 设计方案能否实现培养目标需求 好 较好 一般 较差 文献查阅是否符合要求 好 较好 一般 较差 外文文献是否达到要求 好 较好 一般 较差 审查结果 : 通过 完善后通过 未通过 具体 修改意见： 负责人签名： 年 月 日 毕业设计 文献综述 （ 2014 届） 题目 学生姓名 某某某 学 号 0407070000 系 别 工程与技术系 专业班级 机自 1000 指导教师 某某某 填写日期 2013 热分析磨削 文摘 热损伤是磨削过程的主要局限性 因素 之一 ,所以 了 解影响磨削温度的因素 是非常重要 。本文 章 提出了一种来概述计算温度及其影响磨削热损伤 分析方法 。 建模的一般分析方法包括将磨削区作为一个热源沿工件表面移动 。 磨削温度计算的一个关键因素是能源分区 ,这是部分的磨削能量在磨削区以热能输送到工件。 这是一小部分的磨能源运输热的工件磨削区。与传统浅切磨砂轮 ,分区通常是 60% - 能量 。然而对于间歇进给磨削缓慢工作速度和剪切深度 ,能源分区只有约5%。这种低能源分区归因于磨削区的冷却液。热传导的谷物也可 以减少能源分区尤其是 效深磨 (用 提前预热材料磨削区移除连同芯片 ,从而降低 加工表面 温度。分析模型已经开发利用所有这些考虑在内的效应。需要更多的研究来更好地理解和量化磨削温度如何影响 已加工完的工件的 工件表面质量。 关键词 :研磨 温度 分析 1 正文 研磨过程需要高能源消耗 、 材料的移除单位体积 的过程 。几乎所有的能量以热能 的形式 在磨削区轮与工件 间 白白浪费掉了。这 样 轮与工件间 一 带 的高温可引起各种类型的工件的热损伤 ,如燃烧、冶金相转 换、软化 (回火 )与可能的硬化系统表层的残余拉应力 ,不宜 残余拉应力 ,裂缝 ,降低疲劳强度 1,2。热损伤的主要因素是在研磨过程中影响工件质量和限制了生产速度可通 ,所以 ,了 解底层因素影响 磨削温度 尤为重要 。 从地面硬化钢表面冶金调查报告 1950年 3,这是最终表明 ,大多数磨削损伤是热。第一次尝试把实际的磨削温度和工件结构冶金变化报道五年后 4。为此 ,嵌入式热电偶用于测量温度的工件在磨削淬硬轴承钢的地下。 其他很多的方法也被开发来 测量磨削温度或者使用热电偶或辐射传感器5,6。 虽然可能出现相当大的困难在解释这样 的测量由于极端温度梯度在表面附近的时间和空间 ,嵌入式热电偶和红外辐射传感器利用光纤已经被证明提供一个相当不错的工件温度附近的地面 (1、 6尺 11寸 )。发现了这两种测温技术给结果相互一致 ,也与表面温度的测量使用薄箔热电偶 12。 温度是在磨削过程中以部分的能量消耗的方式产生的。一般来说 ,能源或电力消耗 是一个不受控制的输出的磨削过程。 测温方法不提供实际方法来识别和在生产环境中控制磨削温度 ,一般局限于实验室使用 。进程内的监测磨削功率 ,当加上一个热分析的磨削过程中 ,可以提供一个更可行的方法评估磨削温度和控制热损伤。 热分析磨削过程通常是基于 移动热源的应用理论。 为了这个目的 ,磨削区以沿着工件的表面热源建模。所有的磨削能量消耗被认为是在磨削区轮与工件之间转化为热能的。需要一个临界参数计算温度响应能量分区到工件 ,这是部分的总磨削能量以热能输送到工件在磨削区。能源分区取决于磨削类型 ,轮和工件材料、和操作条件。 这篇文章的目的是提供一个全面的热分析用于磨削过程和磨削温度在热损伤区的影响概述。本文构建了一个移动热源分析用传统砂轮磨削圆柱和直表面浅横磨的磨削过程。能源分区是最初源自一个磨削能量模型 ,考虑了切屑形成、耕作、滑动能源的 部分进行加热工件。该模型忽略了磨削区冷却的液体 ,这可以证明当磨削温度超过倦怠温度的液体。通过反相的传热的解决方案 ,允许的功率对应于临界表面温度可以被指定的角度磨削参数 ,使过程控制的热损伤。计算温度还可以加上冶金反应速率动力学预测淬火和磨削的影响 ,为淬火硬钢。 与传统的浅切磨砂轮相比 ,能源分区通常 60 - 85%。相反能源分区间歇进给磨削缓慢共组速度和大深度削减就小得多 ,通常是 5%甚至更少。结果表明 ,这种低能源分区可以归因于在磨削区的冷却液。没有倦怠的流体有效冷却是对于间歇进给磨削至关重要的 ,以避免热损伤。复 合和单粒热模型提交给占上的影响在能源区的冷却效果。此外 ,工件通常是短的相对于长轮工件接触长度在间歇进给磨削 ,所以一个瞬态热分析也可能成为必要。 作为使用传统的氧化铝轮子浅切磨的热损伤与立方氮化硼超硬磨料轮子相比通常很少出现问题 13。 较低的温度和用立方氮化硼减少热损伤可能归因于非常高的热导率的磨料颗粒以至于这样更多的磨削热对砂轮进行而不是工件。能源分区通常是大约 20%甚至更低于陶瓷、电镀 将表明 ,这些影响可以被考虑使用上面提到的单粒模型。 本文结尾考虑高效深磨 ( 主要的过程利用了 与或大于对间歇进给磨削 ,也相对较快 ,与常规工作速度浅切磨。因此 ,热的角度来看 ,一个独特的特征是斜热源 样的大深度快速工作速度一起的削减导致的局面使得一些加热材料楔之前删除磨削区与芯片在磨削过程中 ,从而导致较低的温度下完成的地面上。 2常规浅切磨 磨削是通过交互在方向盘上表面与工件的离散磨料颗粒。有显示表明 ,总磨削能量是由于车轮之间的交互和可 以被认为由切屑形成、耕作和滑动部件的工件产生的 14。峰 “ 闪电 ” 温度是产生物料被粉碎的熔点的方法生成的 15、 16)。然而 ,这些峰值温度的持续时间极短和在剪切层显微磨芯片高度本地化。表面之下 ,工件 感觉 几乎连续加热由于各种交互与通过磨料磨粒磨削区传递迅速。因此 ,在磨削区温度相关联的 “ 连续 ” 加热 ,而不是巅峰 ” 的闪光的温度 ,是发现造成大多数热损伤。这个温度通常被称为 “ 磨区 ” 或 “ 背景 ” 温度 17。 也感有趣的是更小体积的工件温度上升 ,导致热膨胀可能导致扭曲和尺寸不准确 (支 )。 为了计算磨削区温度上升 ,考虑到圆柱 跳水磨削情况如图 1所示 (一个 )。 研磨能量耗散在矩形磨削区长度 简单起见 ,磨削热通量 15、 22 - 27日 ,尽管不同的分布 (如三角形 )可能占上风。 自从圆柱形工件通常是比磨削区更大尺寸 ,加热区可以被比作一架飞机带热源 ,沿着表面的半无限固体 (工件 )在工件速度。对于这个二维传热模型见图 1(b),温度上升可以写成 28: 为了计算 必要指定能源分区的工件。第一次直接测量的能量分区使用量热法是在 1961年报 道的 84%33,尽管 1974年报告后续计量对浅切 (“ 钟摆 ” )与传统的钢磨砂轮范围从约 60 - 85%34。 最近的研究表明 ,能源分区 可以有很大不同 ,这取决于磨削的类型 ,流体应用条件和轮组成。 例如 ,它将会出现在以下部 分 ,间歇进给磨削与多孔氧化铝轮子可以给极低能量分区的只有 3 - 7%,这可比低的值可能会获得与陶瓷、电镀 对于浅切磨钢与铝氧化物轮子 ,能源分区通常不等大约 60到 85%11,34。 这些结果已经被合理化方面的磨削能量模型 ,具体包括来自于从切屑形成、耕作、滑动贡献的总能量 14: 能源分区也可以通过使用温度匹配和反传热方法获得 11、 30、 31)。这两种方法利用在工件表面下温度响应的测量值 ,而不是其平均温度上升。在工件的温度反应表面下可以测量直线暴跌期间表面或者使用嵌入式热电偶和红外探测器的光学纤维。热电偶或光纤被送入一个从车子的工件表面到下表面的盲孔。温度响应是在以研磨轮通过工件底部的盲孔测量的。随着一个个磨通过 ,温度响应的测量接近于表面下层。 用反传热法 (30、 31),工件表面热通量可以从测量工件内温度分布来计算。用这种方式一个热通量分布的一 个示例 ,得到图 4所示的方法是用于磨削淬硬轴承钢的氧化有铝轮。 可以看出 ,产生的热通量分布包括正面和负面的双重价值。积极的热通量表明热流到磨削区的工件 ,和消极的热通量显示局部冷却磨削液的通过应用背后的磨削区。磨削区曲线下的面积热通量曲线是对工件的总能量单位宽度的磨削。对于这个示例 ,能源分区是大约 75%。图 2:温度在不同深度 :符 合美国钢铁协会的 1020钢工件。 of 56/2/2007 . ), C. ) 1is of of so it is to an of to on of as a A is is of as to at is 0%85%. of is %. to by at to BN BN of of is on of is to of he a of of is as at to of of to as of 1,2. is of be by so it is to of 950 3, it is in to in 4. an to in of a to or 5,6. in to in to to a of 1,6 of to of a 12. as a of by In or is an of do a to in a as is to of a of a to of of is as a of of is to be to at A is to is of to as at on of of is to a of of on a of is a by of as to by at be of By to a be in of of be to of is 085%. of is % or It is be to by at of is to to of on to in so a As BN is to be of a 13. BN be to of so is to to is 0% or BN to of by at It be be a BN of to or to As of a is of of to a in of is in on 2 by of on It to be to of 14. of 15,16. of on of to of is to be is to as 17. of is of to 18 In to (a). is of of b to of is as 15,22 a is of be to a of of a at (b), be 28: DSTD 212202)()(2)(1(1)0(x) is of of ) is at on k is of is l is of is : a) b) In of If is so in of is a )=be 28: 2/12/12/T (2)is if L is , 2) is =1, 22. 5. An be by 2). in to vw: (3)l of is of (4)of is 2/1)( (5)r (6)is to de= in (in so is to is to 5) 29 in be it an of is 30,31. 2) 6), 2/14/14/12/DT (7)a of 7) 32. to be is is to at Of H is as to at His to as a u or , to be H (8)is of as is of n to it is to to H. of a 961 4% 33, 974 of 0 5% 34. on of it be in of be BN of 0 5% 11,34. in of a 14: (9)it be at is as to is as in as 5% of is to is a of 34. 5% of is as to so of H (10)7) 8) to 4/12/14/32/1) DT (11)to in As in by 33,34. as of in to of or to be 11,30,31. of of in in be an or an or is a of is at of as is to 8 it is to H it is at of a an H = 63%. H = 65% by at to as . 30,31, to is An of a in is of a an It be of at by at is to of is 5%. 0501001502002503003504004508 4x/(C) 63%z = 8 4x/(C) 61%z = 0.3 : at 020 W = 4.3 be to 10). 5 J/10) in a 6%. , is 0 J/an of 5%. be to a of of by is to it % of by be to in 35. to is as an on indica 毕业设计说明书 2014 届 2000室压铸机合模装置设计 学生姓名 某某某 学 号 0 系 别 工程与技术系 专业班级 机自 1000 指导教师 某某某 完成日期 2014 I 2000室压铸机合模装置设计 摘要 本次设计是对 2000室压铸机合模装置 的设计。 在这里 主要包括 : 三大模板 、 锁模机铰 、 调模部件的 结构设计，锁模和顶针油缸尺寸的确定校核 。 这次毕业设计对设计工作的基本技能的训练，提高了分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造了一定条件 。 整机结构主要由 油缸 产生动力通过 锁模机铰 将需要的动力传递到 动模板 上，动模板 带动 丝杆螺母 ，从而带动 合模 装置 运动 ，提高劳动生产率和生产自动化水平。更显示其优越性，有着广阔的发展前途。 本论文研究内容： (1) 2000体结构设计。 (2) 2000作性能分析。 (3) 锁模机铰 的设计 。 (4) 调模部件的结构设计 。 (5)对设计零件进行设计计算分析和校核。 (6)绘制装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。 关键词 冷室压铸机 ， 油缸 ， 锁模机铰 he of 000KN is 000KN of to on of to a is of a to to of of (1) 000KN of (2) of 000KN (3) of (4) of (5) of (6) 目录 摘要 . I . 绪论 . 1 2 冷室压铸机合模总体方案分析 . 7 3 合模部分结构尺寸设计 . 24 4 系统的调试和功能实现 . 34 结 论 . 38 参考文献 . 39 致 谢 . 40 1 1 绪论 铸机 定义 压铸机就是在压力作用下把熔融金属 液压 射到模具中冷却成型，开模后 得到固体金属铸件的一系列工业铸造机械，最初用于压铸铅字。随着科学技术和工业生产的进步，尤其是随着 汽车 、摩托车以及家用电器等工业的发展，又从节能、节省原材料诸方面出发，压铸技术已获得极其迅速的发展。 压铸的起源众说不一，但据文献报导，最初用于压铸铅字。早在 1822年，威廉姆 ?乔奇（ 士曾制造一台日产 2 万铅字的铸造机，已显示出这种工艺方法的生产潜力 。 1849 年 斯图吉斯 （ 计并制造成第一台手动活塞式热室压铸机，并在 美国 获得了专利权。 1885 年默根瑟勒（ 究了以前的专利，发明了印字压铸机，开始只用于生产低熔点的铅、锡合金铸字，到 19世纪 60年代用于 锌合金 压铸零件生产。压铸广泛用于工业生产还只是上世纪初，应用于现金出纳机、留声机和自行车的产品生产中。 1904 年 英国 的法兰克林（ H H 司开始用压铸方法生产 汽车 的连杆轴承，开创了压铸零件在汽车工业中应用的先例。 1905 年多勒（ H H 制成功用于工业生产的压铸机、压铸锌、锡、铜合金铸件。随后 瓦格纳 （ 计了鹅颈式气压压铸机，用于生产 铝合金 铸件。 1927年 捷克 工程师约瑟夫 ?波拉克 （ 计了冷压室压铸机，由于贮存熔融合金的坩锅与压射室分离，可显著地提高压射力，使之更适合工业生产的要求，克服了气压热压室压铸机的不足 之处，从而使压铸技术 向前推进了一大步。铝、镁、铜等合金均可采用压铸生产。由于整个压铸过程都是在压铸机上完成，因此，随着对 压铸件 的 质量、产量和扩大应用的需求，已对压铸设备不断提出新的更高的要求，而新型压铸机的出现以及新工艺、新技术的采用，又促进压铸生产更加迅速地发展。例如， 为了消除压铸件内部的气孔、缩孔、缩松，改善铸件的质量，出现了双冲头（或称精、速、密）压铸；为了压铸带有镶嵌件的铸件及实现 真空压铸，出现了水平分型 的全立式压铸机；为了提高压射速度和实现瞬时增加压射力以便对熔融合金进行有效地增压，以提高铸件的致 2 密度，而发展了三级压射系统的压铸机。又如，在压铸 生产过程中，除装备自动浇注、自动取件及自动润滑机构外，还安装成套测试仪器，对压铸过程中各工艺参数进行检测和控制。它们是压射力、压射速度的显示监控 装置和合型力 自动控制装置 以及电子计算机的应用等。 近 40年 ，随着科学技术和工业生产的进步，尤其是随着汽车、摩托车以及家用电器等工业的发展，又从节能、节省原材料 诸方面出发，压铸技术已获得极其迅速的发展。压铸生产不仅在有色合金铸造中占主导地位，而且已成为现代工业的一个重要组成部分。近年来，一些国家由于依靠 技术进步促使铸件薄壁化、轻量化，因而导致以往用铸件产量评价一个国家铸造技术发展水平的观念改变为用技术进步的水平作为衡量一个国家铸造水平的重要依 据。例如我国的较好的压铸机品牌就有 “ 震高 ” 等。 铸机组成 压铸机由下列各部分组成。 （ 1）合模机构 驱动压铸模 进行合拢和开启的动作。当模具合拢后，具有足够的能力将模具锁紧，确保在压射填充的过程中模具分型面不会胀开。锁紧模具的力即称为锁模力（又称合型力），单位为千牛（ 是表征压铸机大小的首要参数。 （ 2）压射机构 按规定的速度推送压室内的金属液，并有足够的能量使之流经模具内的浇道和内浇口，进而填充入模具型腔，随后保持一定的压力传递给正在凝固的金属液，直至形成压铸件为止。在压射动作全部完成后，压射冲头返回复位。 （ 3）液压系统 为压铸机的运行提供足够的动力和能量。 （ 4）电气控制系统 控制压铸机各机构的执行动作按 预定程序运行。 （ 5）零部件及机座 所有零部件经过组合和装配，构成压铸机整体，并固定在机座上。 6）其他装置先进的压铸机还带有参数检测、故障报警、压铸过程监控、计算机辅助的生产信息的存储、调用、打印及其管理系统等。 3 （ 7）辅助装置 根据自动化程度配备浇料、喷涂、取件等装置。 图 1卧式冷室压铸机构成图 冷室压铸机合模装置 合型（模）装置主要起到实现合、开模动作和锁紧模具、顶出产品的作用。它主要由定型（模）座板、动型（模）座板、拉杠、曲肘机构、顶出机构、调模机构、安全门等组成。图 2 图 2合模装置结构简图 1- 调模液压马达 2- 尾板 3- 曲肘组件 4- 顶针液压缸 5- 动模座板 6- 导柱 7- 定模座板 8- 螺母 9- 导柱压板 10- 合模液压缸 11- 调节螺母 12- 调节螺母压板 13- 动模座板滑脚 14- 衬套 151液压双曲肘合型（模）装置的工作特点： 4 过曲肘连杆系统，可以将合型（模）液压缸的推力放大 16 26 倍，与液压式合型装置相比，高压油消耗减小、合型液压缸直径减小、泵的功率相应减小。 、开型（模）运动速度为变速：如图 2合型（模）过程中，动型座板移动速度由零很快升到最大值，以后又逐渐减慢，随着曲肘杆逐渐伸直至终止时，合 型速度为零，机构进入自锁状态（锁型状态）。在开型过程中，动型座板移动由慢速转至快速，再由快速转慢至零。非常符合机器整个运动设计要求。 图 2曲肘部分结构简图 1234压铸型合紧且肘杆伸直成一直线时，机构处于自锁状态，此时，可以撤去合型（模）液压缸的推力，合型（模）系统仍然会处于合紧状态。 开型（模）运动的三要素为力、速度、行程和位置，所涉及的几个概念解释如下： 合型（模）力：合模过程中，克服动型模板的阻力而使其运动 的力。 锁型（模）力：克服合金液注入模具型腔时欲使模具分开的力。 移模速度：在合开型（模）运动中，动型座板和动模运动的速度。移模速度是一个变速过程，运动速度应是慢 快 慢的变化过程。这样既能使模具运行安全，铸件能平稳顶出，又能提高机器的循环次数。 5 针液压缸组件 它是依据液体的压力来带动推杆（顶针）运动，使铸件从压铸模中顶出。目前，普遍采用的液压顶出装置，其顶出力和时间都可以通过液压系统调节。如图2示为力劲机械厂有限公司生产的卧式冷室压铸机顶针液压缸组件结构简图，在机器开模后，通过顶针液 压缸活塞杆的相对运动来实现推杆（顶针）的顶出运动。采用双液压缸能使推杆的受力更均匀，运动更平稳，使顶针孔的分布更为合理。 图 2顶针液压缸组件结构简图 123456模机构 压铸机在设计过程中，需要设置调模机构以适用在一定范围内的各种压铸模，在机器技术参数中，应确定最大模具厚度尺寸 个最大与最小模具厚度的调整量是通过调模机构实现的。调模 机构是用调模液压马达或调模电动机带动传动机构使合模机架的尾板和动型座板沿导柱作轴向运动，从而达到增大或缩小动、定模座板之间间距的目的。 肘润滑系统 曲肘是压铸机十分重要的运动构件。为了使其运动副的磨损减小，必须在运 6 动副表面保持适当的清洁的润滑油膜，而过量供油与供油不足同样有害，会产生附加热量、污染和浪费。力劲机械厂有限公司生产的压铸机曲肘部分的润滑采用的是集中润滑系统。所谓集中润滑系统，是由一个油泵提供一定排量、一定压力的润滑油，为系统中所有主、次油路上的分流器供油，而由分流器将油按所需油量分配到各 润滑点；同时，由控制器完成润滑时间、次数和对故障报警、停机等功能。以实现自动润滑的目的。 7 2 冷室压铸机合模总体方案分析 模机构的类型和选择 合模机构是压铸机的重要部件之一，其功能是实现启闭运动，使模具闭合产生系统弹性变形达到锁模力，将模具锁紧。对于一个比较好的合模机构应该具备三个方面的特性： 1）足够的锁模力和系统刚性，保证模具在熔料压力作用下，不会产生开缝溢料现象； 2）模板要有足够的模具安装空间及模具开启行程； 3）快速的移模速度及较慢的合紧模具速度，移模时要具备慢 慢的运动特性 。 现按锁模力的实现方式讨论全液压式、液压肘杆式和电动式合模机构的优缺点。 （ 1）全液压式 全液压式合模机构可分为直动式、增压式和充液式。 1）直动式合模机构。其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。 2）增压式合模机构。由合模油缸、充液阀、稳压油缸和增压缸组成。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 中小型压铸机。 3）充液式合模机构。这种开合方式模精度高、模板受力均衡、不需调模、不需加油润滑、磨损较少、开合模行程长；但容易内泄造成升压时间长、爬行、甚至让模、速度慢、漏油、能耗高、容易造成液压冲压、液压系统复杂、成本高、大油缸加工困难。 （ 2）液压肘杆式 液压肘杆式合模机构由移模液压缸和曲肘连杆两部分串联而成，是通过液压系统驱动曲肘连杆机构来实现模具的启闭和锁紧。它可以用很小的液压缸推力，通过肘杆机构的力的放大作用来获得较大的锁模力。在开合模过程中，这种机构 8 能实现慢 慢的运动过程，提高了合模速度，节约 了能耗并提高了效率。 在输入功率相同的情况下，肘杆式 合 模机 构 的运动速度优于其它形式的 合 模机构，如在相同的尺寸和运动速度下，肘杆式 合 模的输入功率比全液压式约节省10%另外，肘杆式 合 模机构的开模力通常是有限的，这一点在小吨位机器上更为明显。 液压肘杆式是目前使用最为普遍的合模机构。但这种方式不足的是： 1）结构复杂、易磨损、开合模精度差； 2）加工精度要求极高，在成型过程中使得模板受力不均，不能成型精密产品；需要复杂的调模结构和润滑系统，开合模行程短，而且销轴等磨损后造成的受力不均，会加速机器损坏，例如： 销轴和导柱断裂、模板开裂、调模螺母咬死等。 （ 3）电动式 电动式合 模机构 指用电机作动力源来驱动模版移动而实现合模、锁模的合 模机构 。目前，较流行的是全电动肘杆式即所谓电动机械式合 模机构 。全电动肘杆式合 模机构 使用伺服电机配以滚珠丝杠、齿形带等元件替代液压系统驱动曲肘连杆机构来实现模具的启闭和锁紧，整个装置的调模、顶出均采用伺服电机来执行的合 模机构 。具有节能、控制精度和重复精度高、效率高和环保清洁等优点。但不足的是滚珠丝杠会带来新的问题： 1）滚珠丝杠的磨损会导致精度下降； 2）对制造、装配的要求较高，若两者的精 度不够，则会在滚珠丝杠上出现附加的径向力，从而加速滚珠丝杠的磨损； 3）当成型面积较大时，如果在肘杆未完全撑直时就开始注射，滚珠丝杠要承受很大的轴向力，加速滚珠丝杠损坏； 4）成本太高，特别是电气控制系统，在目前压铸机技术条件下，市场普及度较低。 表 1压肘杆式和全电动肘杆式）合模机构的性能对比。综述以上三种类型合模装置的对比分析，本设计选择液压肘杆式合模装置。 表 1液压 肘杆式 移模 速度较慢，在整个移模行程 速度较快，在整个移模行程 9 速度 中，速度可设定为常数 中是变化的， 并处于较高的速度状态，效率较高 移模力、 锁模力 在整个行程范围内，移模力和锁模力均为常数 与构件的材料、尺寸精度、质量、速度有关，对锁模力有放大作用 对模具适应性 对不同高度的模具易于适应，因施力于模具中心且均匀，模具的使用寿命长 调整要求高，合模力的调整与显示较复杂 系统刚度 合模状态液压刚性较弱，难以产生追加合模力，超载时制品易形成飞边 合模状态机械系统刚性较好，在胀模力作用下，产生追加合模力，允许适量短时间的超载工作 自锁性 不能自锁，一般要继续供应液压油，能耗较大 合模后曲肘连杆进入自 锁，液压油可卸掉，节能 噪音 在合模稳压时，易产生流体噪音 开合模时，易产生启动的机械噪音 压合模机构的常见形式和选择 下面主要以双曲肘五支铰连杆合模机构展开论述计算，其主要结构为内翻式和外翻式两种。 （ 1）双曲肘内翻式五支铰连杆机构，如图 2- 1所示。 10 图 2- 1双曲肘内翻式 1 合模油缸； 2 调模装置； 3 后模板； 4 连杆机构； 5 动模板； 6 导柱； 7 前模板 动作原理：启闭模时，合模油缸 1进油，推动双曲肘连杆机构 4 带动动模板5及其模具实现启闭模运动；模具接触时，曲肘连杆处于未伸直状态 ，在合模油缸 1推力作用下曲肘连杆机构产生力的放大作用，使合模系统发生变形，直至曲肘连杆伸直进入自锁为止。模具接触时连杆未伸直的程度是通过调模装置 2与合模油缸相配合，按工艺所要求的锁模力来调整的。 其特点是，启模时，双曲肘相对于轴线向内翻转，结构较外翻式简单、紧凑，较适用于中小型机，是比较有代表性的，是目前应用最为普遍的合模机构。 （ 2）双曲肘外翻式五支铰连杆机构，如图 2 11 图 21 合模油缸； 2 曲肘连杆机构 动作原理：启闭运动原理和锁模原理与外翻式相同，所不同的是结构特点，在后 模板和前模板上的支铰靠近中心布置，启模时双曲肘相对于轴线向外翻转，减小了支铰跨度，增加了动模板的支承刚性，减小了挠度，较适用于大型机。 综上所述，比较双曲肘内、外翻式的特点，结合本压铸机为小型机，所以选择双曲肘内翻式合模机构。 模机构的参数和尺寸计算 模力的确定 合模力也称锁模力，其含义为合模机构锁模后，熔料注入模腔时，模板对模具形成的最终锁紧力。 模力是通过合模油缸产生的推力借助曲肘连杆机构的传递和放大，作用在动模板上，然后使模具产生合模的力。 具体原理是，当模具 刚接触时（还未产生明显的弹性变形），由于曲肘连杆尚未完全伸直，即在图 水平线的夹角（合模角 ）接近 3时，产生曲肘锁模角及连杆角，开始进入锁模状态。此时继续油缸施加推力，那么整个合模机构就要发生弹性变形，产生变形力。最大变形力是曲肘连杆机构在伸直后进入自锁状态下发生的，此时进入锁模状态的锁模力等于变形力。 板尺寸及导柱间距 模 板 是 用 来 固 定 模 具 的 ， 模 板 尺 寸 ( ) ( )H m m V m m ，导柱间00( ) ( )H m m V m m。制品的最大成型面积决定了模板尺寸和导柱间距，而 12 导柱间距决定了模具的尺寸。根据经验，定模板尺寸 ( ) ( )H m m V m m =680 685柱间距00( ) ( )H m m V m m=460 460 模板行程 模板行程是指动模板能够移动的最大距离，用mS(示。移动模板行程一般与成型制品的高度有关，为了制品能够顺利地取出，动模板行程要大于 制品最大高度的 2倍，如图 2 图 21234动模板行程的关系可用下式表示 l 2 式中 脱模间隙； l 料把高度； L 最大制品高度。 杆机构的尺寸参数确定 根据双曲肘外翻式的传统结构，绘制出运动简图如下图 2 13 图 2后连杆长度； 前连杆长度； 小连杆长度； 后连杆上的支杆长度 E 偏心度，即十字头上的滑动点 的水平线垂直距离； 后连杆转角，也称合开模转角； 前连杆转角； 后连杆上主杆与支杆的夹角，即 5的夹角； 斜排角，即 点的水平线的夹角； 小连杆与过 C 点的水平线的夹角； m 锁模状态下，小连杆与过 0 开模到最大行程的状态下，小连杆与过 开模到最大行程的状态下的 开模转角； 合模油缸活塞的行程； 动模板的移动行程； 以 立如图所示的 动特性分析 （ 1）合模行程 动模板的移动行程 时， 4 1 c o s ( ) 2 c o L （ 4 1 s i n ( ) 2 s i n ( 1 2 ) s i L L 从上式得出 1 s i n ( ) ( 1 2 ) s i ns i n 2L L （ 4 从而得到 22c o s 1 s i n 1 s i n ( ) ( 1 ) s i n 其中 12，称为杆长比，代入四 21 c o s ( ) 2 1 s i n ( ) ( 1 ) s i n L 下面分析合模转角 转到极限位置时， 当 0 时， ，即 2共线时，肘杆合模机构处于锁模状态，a x 1 c o s 2 1 s i n ( 1 ) s i n ( 1 2 ) c o 当时，即 于坐标系 第四象限，理论值是在 状态下，但是这是不可能达到的，现在合模转角 转到一定位置时的值，即达到 锁模行程 380时i n m a x m a x1 c o s ( ) 2 1 s i n ( ) (1 ) s i n L 所以动模板的行程 m a x m i a x m a x( 1 2 ) c o s 1 c o s ( ) 2 1 s i n ( ) ( 1 ) s i n m c cS x L L （ 2）合模油缸活塞的行程07 所知， 当十字头滑块从初始位置（开模起始点）m ，变 15 化到终点位置（开模终点）m a x 0, 时，可得到合模油缸活塞的行程0 m a x m a x0 m a x m a x4 c o s 5 c o s 1 8 0 ( ) 5 c o s ( ) 4 c o s4 c o s 4 c o s 5 c o s ( ) 5 c o s ( )S L L L L L 偏心度 4 s i n 5 s i n ( )E L L （ 4 2 2 2 20 m a xm a 5 s i n ( ) 4 5 s i n ( ) 5 c o s ( ) c o s ( ) S L E L L E 学特性分析 图 的特性分析 1 小连杆（二力杆）上的 支点 1 前连杆（二力杆）上的 支点 （ 1）力的放大倍数 M，即动模板的合模力与合模液压缸的推力的比值 0其中 0F 合模油缸的推力 动模板的合模力（锁模力） 若不计机构在运动中的摩擦力、自重、惯性力等因素的影响，可根据以图 26 的力学分析和静力平衡关系求得 M 012 c o s 0110c d f fF h F h（因为两者的转矩相等） 1 c o s 02 其中dh、5 s i n ( ) 1 s i n ( ) 由式 a r c s i n s i n ( ) ( 1 ) s i n 由式 5 s i n ( )a r c s i n 4 从而得到力的放大倍数 M 11012 c o s c o s2 c o s c o s5 s i n ( ) c o s1 s i n ( ) c o （ 4 杆机构自锁及正常运动条件 根据式得到合模油缸的推力0s i n ( ) c o s5 s i n ( ) c o （ 4 根据式 动副的自锁条件为驱动力位于摩擦圆之内）可确定肘杆机构自锁条件： m a x 0 155 (假设值 ) 即肘杆机构正常运动条件： m a x 0 155 从而得到最大合模角 m a x 01 5 5 ( ) 17 杆 机构的速度分析，如图 2 1）肘杆机构的速度传动比 图 2杆机构速度分析 根据图 c o ss i n ( ) c o s ( 9 0 ) s i n ( )W D D Dv v v 15DF (由得到 1 5 ,F D F F D F L F v F v) s i n ( )c o 所以动模板的移动速度0s i n ( )c o sc o ss i n ( ) 化解整理得到 1 s i n ( ) c o s5 s i n ( ) c o 较分析式 结果与通过力的特性分析的得到的结果是一致的。 下面在对式 子分母同乘以 ) ，则 i 的表达式可以表达为i i的形式： 18 1 s i n ( ) c o s s i n ( )5 c o s s i n ( ) s i n ( ) 其中前一部分表达式 1 s i n ( )5 c o s s i n ( ) 为i n ( )1 s i n ( )c o ss i n ( ) 5 c o s s i n ( ) iv v L 后一部分表达式 c o s s i n ( )s i n ( ) 为i n ( )c o ss i n ( )c o s s i n ( )s i n ( )s i n ( ) 所以总的速度传动比可以表示为两个分速度传动比之积，即 i i其中 驱动速度，即合模油缸活塞的移动速度0v； 后连杆上的 5绕支点 A 的绝对速度； 后连杆上的 1绕支点 A 的绝对速度； 合模速度，即动模板的移动速度； 前连杆上的 2相对于 F 点的 相对转动速度。 （ 2）速度传动比的特性分析 从上面的表达式分析可得出以下结论： a. 总的速度传动比 i 主要由后连杆的长度 其支杆长度 决定的，要提高移模速度，应尽可能加大 5。 b. 在合模转角 很小的范围内，总的速度传动比 所决 19 定的。 数在从 80趋向于 90的范围内，曲线的斜率很大，函数值下降率很快，例如，从 80变化到 85， 函数值增 长了近 2 倍。所以在合模角 很小的范围 内， 总的速度传动比式 所决定的。因为 ( 8 0 9 0 ) 相对于( 4 6 ) 和 ( 15 ) 很大，当合模转角 趋近于 0 时， ， ， ， s i n ( ) 1 ，此时有 01 s i n ( ) c o sl i m 05 c o s s i n ( ) c o 即此时总的速度传动比已经没有，这非常符合合模终点，模具刚好被锁紧时防止速度过快模具被冲击的条件。当然上述分析是理想状态下，实际效果是，当主肘杆在伸展位置时，分速度传比 ) 趋向于 0，分速度传比是一个有限的值，总的速度传动比 c. 在合模转角 很大时，总的速度传动 i 比是由式 i n ( ) 所决定的。开模趋向于终点时，即（ ）趋向于 1800，s i n ( ) 趋 向于零，总的速度比趋向于无穷大。但这只有当后连支杆 4 共线的情况下，即开模行程结束时位伸展状态时才会出现。一般在设计的肘杆系统中，不会有这种情况出现。根据前面肘杆机构自锁及正常运动条件m a x 01 5 5 ( ) ，即（ ）要小于 155。 （ 3）影响速度传动比的主要参数 a. 夹角 的变化对速度传动比的影响 是影 响分速度传动比 主要因素，既影响速度传动比的最大值和最小值，也影响合模转角 的极限值的位置。速度传动比的最大值随着 的增大而减小，并移向较大的开模转角；而相反，最小值的提高并在较小的开模转角时达到。通过改变角 ，改变分速度传动比比 i ，使其不超过 20 所要求的极限值。一般选取 ( 15 ) 。 b. 为定值情况下的变化对速度传动比的影响 若 5，则合模时，在 4间的伸展位置的分速度传动传动半径 到回转角（ ） =90时，小连杆 这点上改变了转向，也涉及到 C 点，并作纯移动运动。就是说，绝对驱动速度点的 后，分速度传动比继续降低，直至趋近于极限，即设计要求的一个很小的值。 若 5，则合模时，小连杆 点的轨迹回转，就是说，小连杆 在负范围内运动， 当 C 点的轨迹上回转时，分速度传动比（ ） 90范围内，总的速度传动比小于 1；总的速度传动比最大值在（ ） 90范围内，且分速度传动比时出现。总的速度传动比在（ ） 90范围内，在分速度传动比在（ ） 90范围内，在分速度传动比 杆机构的尺寸参数确定 （ 1）尺寸约束条件 根据目前市场上的压铸机肘杆机构尺寸和广泛采用的设计经验即有关可得出相关杆长尺寸和角度。有关角度取值范围：后连杆 4 之间的夹角15 ；斜排角 4 6 ； m a x 0 155 ； ( ) 90 ；当支连杆 ) 9 0 回转角时，支连杆 回转角不能超过 75 ，以防止干涉。有关长度取值范围：动模板的移动行程)5； 1 / 2 0 . 8 0 . 9 ； / ( 1 2 ) 0 . 7 0 . 8 L；力的放大倍数 622倍。 参考同类型的压铸机初步假设 1 2 2 0 , 5 2 0 0 , （ 2）尺寸计算确定 21 根据产品定位和设计要求，已知数据为：锁模力 2000N，动模板的移动行程 380，预计实现力的放大倍数 M 为 20 倍 ；确定下斜排角 5，15 ， 0 。 动模板的移动行程 2m a x m a x( 1 2 ) c o s 1 c o s ( ) 2 1 s i n ( ) (1 ) s i n L L L 代入数值得： 2m a x m a 0 (1 8 0 2 2 0 ) c o s 5 1 8 0 c o s ( 5 ) 1 8 0 1 0 . 8 2 s i n ( 5 ) ( 1 0 . 8 2 ) s i n 5 解得： 13 偏心度 4 s i n 5 s i n ( )E L L 合模油缸活塞的行程 2 2 2 20 m a xm a 5 s i n ( ) 4 5 s i n ( ) 5 c o s ( ) c o s ( ) S L E L L E 代入数值得： 2 2 2 20 5 3 9 0 1 1 0 s i n ( 1 1 3 5 1 5 ) 5 3 9 0 1 1 0 s i n ( 5 1 5 ) 1 1 0 c o s ( 5 1 5 ) c o s ( 1 1 3 5 1 5 ) S 解得： 0 421S 以得到动模板的移动行程 0380 0 421 力的放大倍数 5 s i n ( ) c o s1 s i n ( ) c o 22 代入数值得 ： 1 1 0 s i n ( 0 5 1 5 8 0 ) c o s 51 8 0 s i n ( 0 5 5 ) c o s 8 01 9 . 8 8 2 0M 圆整可得到 20M ，即达到
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