注塑機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造工藝研究-FST200si-II型雙曲肘撐板式合模裝置 【含10張CAD圖紙+文檔全套】
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開(kāi)題報(bào)告
課程名稱
注塑機(jī)結(jié)構(gòu)（合模裝置） 設(shè)計(jì)與制造工藝研究
課程類型
設(shè)計(jì)
課題來(lái)源
縱向
導(dǎo)師
學(xué)生姓名
學(xué)號(hào)
專業(yè)
一、 課題的目的和意義
近年來(lái)，世界上發(fā)達(dá)國(guó)家的注塑機(jī)生產(chǎn)水平都在不斷提高，在中國(guó)，注塑機(jī)更是 塑料機(jī)械中發(fā)展速度最快、水平與發(fā)達(dá)國(guó)家差距較小的產(chǎn)品之一，可這僅局限于普通注塑機(jī)，而特大型、各種特殊、專用、精密注塑機(jī)的型號(hào)方面尚屬空白。而作為注塑 機(jī)重要組成部分——合模裝置。機(jī)型越大，產(chǎn)品越精密，意味著提供的鎖模力越大， 鎖模要求越高。傳統(tǒng)的液壓式或拉桿式較為普遍，但用戶甚至制造企業(yè)本身都面臨著 成本高、液壓系統(tǒng)復(fù)雜、制件質(zhì)量差等問(wèn)題。因此，該研究意在以 2000KN 液壓—雙曲肘鎖模結(jié)構(gòu)機(jī)型為例，分析其常見(jiàn)問(wèn)題，解決優(yōu)化其模板受力不均勻，開(kāi)合模精度差， 調(diào)膜結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問(wèn)題。
通過(guò)對(duì)雙曲肘鎖模機(jī)構(gòu)制造工藝的研究，結(jié)合其制造過(guò)程，我對(duì)注塑機(jī)鎖模機(jī)構(gòu)有了更深的認(rèn)識(shí)。該研究?jī)?yōu)化了現(xiàn)有雙曲肘鎖模機(jī)構(gòu)的常見(jiàn)問(wèn)題，保證了注塑制件的質(zhì)量，提高了企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
二、 國(guó)內(nèi)外注塑機(jī)合模裝置的研究及發(fā)展現(xiàn)狀
近年來(lái)由于汽車、建筑、家用電器、食品、醫(yī)藥等產(chǎn)品對(duì)塑料制件日益增長(zhǎng)的需求，塑料加工市場(chǎng)需求大，推動(dòng)了塑料加工業(yè)在我國(guó)的迅猛發(fā)展的同時(shí)，也促進(jìn)了塑料機(jī)械行呀的發(fā)展，大大刺激了市場(chǎng)對(duì)注塑機(jī)的需求。而塑料機(jī)械產(chǎn)品總的發(fā)展趨勢(shì)是朝著高效、節(jié)能、環(huán)保、大型、精密、智能化，多層面的方向發(fā)展的。因此，也帶動(dòng)著注塑機(jī)朝著大型化、微型化、精密化、智能化等方面發(fā)展。
為了達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量要求，以及符合環(huán)保節(jié)能等理念。油壓式、油電復(fù)合式以及全電式注塑機(jī)越來(lái)越被行業(yè)內(nèi)各廠商重視。合模裝置大致由機(jī)械傳動(dòng)、控制機(jī)構(gòu)、調(diào)模裝置及其他輔助部分組成，而所謂全電式、油壓式、正是以其采用的主要控制方式命名的。國(guó)內(nèi)外注塑機(jī)合模裝置在機(jī)械機(jī)構(gòu)上大同小異，絕大多廠商采用曲肘式—三模板或二模板結(jié)構(gòu)，但在動(dòng)力控制系統(tǒng)和傳動(dòng)部分仍尚有出入。然而不同的控制方式又會(huì)導(dǎo)致不同的機(jī)械機(jī)構(gòu)。
第二十屆中國(guó)國(guó)際橡膠工業(yè)發(fā)展展會(huì)上，受環(huán)保節(jié)能等理念的影響，全電式注塑機(jī)興起。德國(guó) ARBURG、日本東洋機(jī)械金屬株式會(huì)社以及奧地利 ENGEL、LS 等展現(xiàn)了全電式注塑機(jī)的優(yōu)良性能。我國(guó)全電式注塑機(jī)尚處初步發(fā)展階段，但中國(guó)海天機(jī)械有限公司的 HTD88 也取得一定的進(jìn)展。全電式注塑機(jī)的合模裝置主要采用肘桿式機(jī)構(gòu)，小型機(jī)也采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)。合模裝置采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可使動(dòng)模板的移動(dòng)速度易于控制，節(jié)能效果好。然而全電式制造復(fù)雜，價(jià)格昂貴，現(xiàn)采用電子變頻技術(shù)對(duì)原有注塑機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，這也成為了節(jié)能省電的另一個(gè)方向?！?】制件精密化的要求也使微型精密成型機(jī)備受矚目，Dr.Boy GmbH&Co KG 公司展出的 BOY-12 能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的微型注塑件，其可生產(chǎn)出質(zhì)量小于 0.1g 的微型塑件。
在我國(guó)，注塑機(jī)起步較晚，油壓式、油電復(fù)合式注塑機(jī)人占據(jù)主要地位。此類注
塑機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)上大部分采用肘桿式，其結(jié)構(gòu)基本由鎖模油缸和兩個(gè)對(duì)稱的曲肘連桿機(jī)構(gòu)組成。鎖模時(shí)，合模液壓缸推動(dòng)肘桿座，由十字導(dǎo)向板帶動(dòng)肘桿和撐板沿著固定板
塊滑道右移，當(dāng)撐板行至固定模板滑道的末端，因受肘桿向外的分力的作用，從而鎖緊模具。為了擴(kuò)大注塑機(jī)開(kāi)合模行程，還采用了肘桿和楔塊等増力和自鎖作用，使模具可靠鎖緊，此方法由于采用了楔塊而非固定的鉸鏈，因此得到了較大的模板行程。不同的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生著不同的生產(chǎn)效益，而各種結(jié)構(gòu)的鎖模結(jié)構(gòu)都在彰顯著其作用，
說(shuō)不上孰好孰壞，而這些優(yōu)缺點(diǎn)也會(huì)在人們不斷地發(fā)展創(chuàng)造中得以改進(jìn)的。三、 設(shè)計(jì)思路與預(yù)期效果
[19] 設(shè)計(jì)思路
? 為了針對(duì)研究，筆者先選定鎖模力，及其機(jī)型。首先根據(jù)現(xiàn)有的曲肘式合模裝置畫(huà)出一個(gè)雛形，但此雛形部分已被修改（大致步驟：零件 1、零件 2、零件 3…→裝配體 1、裝配體 2…總裝）。
? ADMS 運(yùn)動(dòng)仿真，分析其運(yùn)動(dòng)效果是否存在干擾及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性。
? 用有限元法分析計(jì)算關(guān)鍵構(gòu)件受力，記錄并提出修改方案，從而優(yōu)化零部件配合尺寸、結(jié)構(gòu)及應(yīng)力承受情況。
? 選擇一個(gè)或多個(gè)主要部件（如調(diào)模裝置）或主要受力部件（如鎖模頭板）采用有限元網(wǎng)格法分析內(nèi)部應(yīng)力特征、主要受力部分，然后進(jìn)行相應(yīng)修正。
? 再次整體運(yùn)行，確定合模裝置是否達(dá)到預(yù)期效果。否則，再次修正。
[20] 設(shè)計(jì)方案的選擇與優(yōu)化
方案一:采用全電式合模裝置，傳動(dòng)部分采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，滾珠絲桿和滾柱螺母安裝于合模結(jié)構(gòu)中部，由滾珠絲桿通過(guò)軸承裝配于層板中心，滾珠螺母通過(guò)螺釘直接 過(guò)定于十字頭中心。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)滾珠螺母作直線運(yùn)動(dòng)， 從而帶動(dòng)整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。
方案二：采用液壓—單曲肘合模裝置，當(dāng)壓力油從合模裝置液壓缸的上部進(jìn)入時(shí)， 推動(dòng)活塞向下，迫使兩根連桿伸展為一條直線，從而鎖緊模具。開(kāi)模時(shí)，壓力油從液 壓缸下部進(jìn)入使連桿屈曲【2】。
方案三：采用液壓—雙肘撐板式合模裝置，壓力油從合模液壓缸左腔進(jìn)入，活塞右移，從而推動(dòng)活塞桿相連的十字頭，十字頭再通過(guò)鉸鏈與動(dòng)模板、后固定模板上的鉸鏈相連，從而使上下鉸鏈伸直，動(dòng)模板前移，鎖緊模具，開(kāi)模時(shí)做相反過(guò)程即可。
圖 2-1
? 方案一：為使伺服電機(jī)產(chǎn)生更大的鎖模力，電動(dòng)注塑機(jī)合模結(jié)構(gòu)一般采用擴(kuò)大比大、行程小的肘桿機(jī)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)單一，不適應(yīng)加工復(fù)雜的模腔形狀。在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上，其由滾珠絲桿傳遞動(dòng)力的，滾珠絲桿易磨損其比將影響機(jī)器的使用性能。電動(dòng)注塑機(jī)僅限于單機(jī)簡(jiǎn)單螺桿一種型式，束縛了其注塑成型的范圍。
? 方案二：?jiǎn)吻馐胶夏Ｑb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。
? 方案三：雙曲肘雙撐板式合模裝置，較單肘式而言，可適應(yīng)較大的模板面積， 在合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下，可有増力和自鎖作用。其運(yùn)動(dòng)特性好，能耗低，液壓 系統(tǒng)簡(jiǎn)單，成本也客觀。
針對(duì)以上三種方案，綜合考慮選擇第三種。
[21] 總體設(shè)計(jì)步驟
（根據(jù)結(jié)果修改三維結(jié)構(gòu)）
三維建模（solideworks 繪制）→重要機(jī)構(gòu)受力、運(yùn)動(dòng)計(jì)算（運(yùn)用機(jī)械原理知識(shí)）→
（根據(jù)結(jié)果修改三塊模板的結(jié)構(gòu)）
三塊模板的成型分析（運(yùn)用有限元網(wǎng)格法分析應(yīng)力情況）→得出圖紙。
[22] 設(shè)計(jì)的預(yù)期效果
合模裝置可達(dá)預(yù)期 2000KN 的鎖模力要求，檢測(cè)分析主要受力部件前固定模板受力較為均勻，無(wú)過(guò)度應(yīng)力集中情況；動(dòng)模板移動(dòng)迅速準(zhǔn)確，十字導(dǎo)向板與鉸鏈?zhǔn)芰侠?，無(wú)卡住現(xiàn)象；調(diào)模裝置可進(jìn)行精準(zhǔn)的調(diào)模。
[23] 設(shè)計(jì)手段
十字頭
機(jī)鉸
頂出部分
鎖緊螺母
擋板
調(diào)模裝置
采用由部分到整體的設(shè)計(jì)方式，通過(guò) solideworks 繪圖軟件，先將合模裝置分為主體支架（三塊模板和導(dǎo)柱）、合模油缸、機(jī)鉸部分（包括十字頭）、頂出機(jī)構(gòu)、調(diào)模機(jī)構(gòu)、潤(rùn)滑裝置六個(gè)部分，以每一部分為單位，完成三維建模后，在進(jìn)行裝配，具體步驟如圖 3-1 所示:
導(dǎo)柱
前固定模板
動(dòng)模板
后固定模板
大齒圈
調(diào)膜螺母
其他零件
滑腳
油缸
螺釘、螺母
裝配
合模裝置
圖 3-1 合模裝置繪制流程圖
實(shí)際繪制過(guò)程中，常去車間實(shí)地測(cè)量 2000KN 注塑機(jī)總體尺寸，然后根據(jù)測(cè)量，對(duì)本設(shè)計(jì)尺寸定型。檢測(cè)期內(nèi)部尺寸是否存在干涉，結(jié)構(gòu)是否合理來(lái)確定繪制方案。
四、 時(shí)間安排
第六周：完成外文翻譯，方案論證； 第七周：撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告；
第八周：進(jìn)行工藝計(jì)算并確定合理的工藝方案；
第九至十二周：繪制三維圖，工程出圖，修改方案； 第十三至十五周:撰寫(xiě)畢業(yè)論文；
第十六周：畢業(yè)答辯。
五、 參考文獻(xiàn)
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