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东华注塑机合模机构简介

2018-01-15 14:31:26 东华机械 阅读

合模机构是注塑机的重要部件之一,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,保证模具在注射成型的过程中,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-快-慢的运动特性。

能够满足上述三方面基本要求的合模结构有很多。按其工作原理可分为全液压式、液压肘杆式和电动式三大类,现分别讨论此三大类合模结构的有缺点。

一、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,主要用于中小型注塑机。

(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。

二、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。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%-20%。但这种结构也存在明显的不足之处:

(1)受力状态不理想。由于肘杆式注塑机主要是靠拉杆变形获得锁模力, 拉杆不能太粗。拉杆太粗, 刚性太高, 会造成增力曲线在合紧处上升太陡, 变化太敏感, 造成调模困难, 或者锁模力不够, 或者合模力太高而造成拉杆、拉杆螺母、模板或肘杆销轴损坏。由于制造或装配调整误差, 会使个别零件或零件局部受力不均, 加剧零件损坏的可能性。

(2)锁模力不稳定。加工精度、装配精度、机械磨损等因素都会造成锁模力的变化。温度变化引起拉杆长度变化也会造成锁模力发生变化。

(3)开模时冲击很大。由于肘杆式注塑机主要是靠拉杆变形获得锁模力的, 开模时, 当肘杆转出自锁范围时, 肘杆合模机构的系统变形力回复, 快速反推移模油缸, 造成机械和液压冲击。

虽然液压肘杆式合模机构具有以上缺点,但其仍以其节能,抗涨模等优异的特能占据着目前主流的注塑机市场。在注塑机合模机构的三大类型中,肘杆式合模机构是应用最为广泛的一种结构形式,但其机构的设计也最为复杂。并且设计的好坏将很大程度上影响的合模系统的性能。一个好的肘杆机构应该具有高移模速度、平稳的速度变换和合适的放大比,如图所示,这些要求都与机构的几何尺寸有着密切的关系。对该机构进行运动和力学分析我们不难得出以下几点:

(1)Hc,Hd关系到机板的尺寸及受力状况,其值选取较小时,对机板重量及受力是有利的,但是却难以得出较优的运动曲线(平稳的速度变换);反之,取值较大时,不利于机板的经济性。

(2)临界角(α0)取大值时,影响系统刚性;取值过小,会使操作者调整困难。

(3)速度比与力的放大比的目标追求;追求速度比时,可获得较大的模板行程和较快的移模速度并使合模机构的轴向尺寸有效缩短,适用中小型机;追求力的放大比时,可用较小的油缸推力获得较大的合模力,但机构的轴向尺寸会加长,一般适用中大型机。

综上可知,我们想在各个参数上都获得最优解实际上是不可能的,它们之间是存在着矛盾或相互制约的关系。因此,如何进行参数的选择和各性能间的协调,使我们进行肘杆机构设计的首要问题。

三、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、同步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。但不足的是滚珠丝杆会带来新的问题: 

(1)滚珠丝杆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,在目前注塑机技术条件下,市场普及度较低。


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