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1、摘 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：合模机构；双曲肘；开合模；液压Design Of Clamping Machanism For Plastic Injection MachineAbstract: Clamping mechanism is t
2、he 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 mec
3、hanical 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 spe
4、ed movement process; improve the speed of spotting and it also can save energy consumption and Improve efficiency.Keyword: Clamping Mechanism; Hyperbolic cubits; Spotting; Hydraulic1 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
5、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
6、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。21.2 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
7、问世起，锁模力在10005000KN，注射量在502000g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
8、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
9、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
10、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。31.3 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
11、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。41.4 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
12、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
13、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。52 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
14、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
15、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
16、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。53 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
