注塑機(jī)-塑料注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（帶CAD圖紙）

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塑料注射成型機(jī)是將熱塑性塑料（PE、PS、PP、PVC、PA、ABS等）在料筒內(nèi)經(jīng)外加熱和螺桿旋轉(zhuǎn)剪切熱作用塑化后，以一定的注射壓力注入具有冷卻裝置的模具內(nèi)，快速冷卻后獲得各類塑料制品的專用加工設(shè)備。它從加工日用塑料制品（臉盆、杯子、肥皂盒等）開始，逐步進(jìn)入加工工業(yè)用品（電視機(jī)殼、洗衣機(jī)筒體、周轉(zhuǎn)箱、電話機(jī)殼等），目前開始加工物運(yùn)托盤、環(huán)保垃圾箱、汽車保險(xiǎn)杠、汽車面板等大型塑料制品。隨著制品質(zhì)量的提高和制品的大型化，推動(dòng)了注射成型機(jī)向高檔次、大規(guī)格方向發(fā)展。 目前國外內(nèi)翻正后角機(jī)械合模塑料注射成型機(jī)使用最為普遍。該類機(jī)型前模板（頭板）和動(dòng)模板（二板）受力較為惡劣，因而提高其強(qiáng)度，特別是剛度十分必要。在此前提下，出現(xiàn)了以球面內(nèi)空式模板和箱式結(jié)構(gòu)的動(dòng)模板，在其總重量不增加的情況下增加模板空間厚度，使其慣性矩獲得3次方的增加，撓度值明顯下降，剛性上升，塑料制品的質(zhì)量得到進(jìn)一步的保證；另外后模板與撐板鑄成一體，提高了裝配精度。國內(nèi)不少制造廠（公司）正按此方案作改進(jìn)，但必須配以相應(yīng)的加工設(shè)備。 為了節(jié)能國內(nèi)塑料注射成型機(jī)經(jīng)歷了從單泵向雙泵再向比例控制這一節(jié)能較果不斷提升的過程。前段時(shí)間不少單位研究變頻控制以減少損失，但效果并不理想。而國外普遍采用變量泵，其節(jié)能較果好，產(chǎn)品又成熟。目前國內(nèi)采用變量泵逐漸增多，這是發(fā)展的必然趨勢。 選題目的和意義 注塑機(jī)是一種通用設(shè)備，通過它與不同專用注塑模具配套使用，能夠生產(chǎn)出多種類型的注塑機(jī)制品。而注塑機(jī)合模結(jié)構(gòu)是保證模具可靠的閉鎖和實(shí)現(xiàn)模具啟閉動(dòng)作及頂出塑料的部件，是注塑機(jī)核心結(jié)構(gòu)之一。 為了保證模具不被很大的壓力沖擊毀壞，必須由某些機(jī)構(gòu)產(chǎn)生很大的外力抵抗外力沖擊并且保證模具可靠的閉鎖。這就是研究塑料注射機(jī)合模結(jié)構(gòu)意義所在。 二、 設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容,擬解決的主要問題 基本內(nèi)容： 本次設(shè)計(jì)為塑料注射機(jī)合模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的合模結(jié)構(gòu)可以保證模具可靠的閉鎖。對(duì)調(diào)模結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，詳細(xì)的計(jì)算鎖模機(jī)構(gòu)連桿的規(guī)格，選擇液壓元件，做相關(guān)設(shè)計(jì)。 擬解決的主要問題： 按結(jié)構(gòu)條件預(yù)確定各桿件長度,再按約束條件修正各桿長度。 三、 技術(shù)路線（研究方法） 1．通過網(wǎng)絡(luò)和圖書館多方查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解注塑機(jī)的專業(yè)知識(shí)； 2．根據(jù)技術(shù)手冊(cè)，確定注塑機(jī)的技術(shù)參數(shù)，開始方案設(shè)計(jì)； 3．根據(jù)選擇的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行總體設(shè)計(jì)； 4．完成合模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算或校核； 5. 完成設(shè)計(jì)圖紙和說明書，準(zhǔn)備答辯。 四、 進(jìn)度安排 3月1日~3月14日： 接受任務(wù)書，了解任務(wù)設(shè)計(jì)要求； 3月15日~4月11日： 查閱資料確定功能參數(shù)，完成開題報(bào)告； 4月12日~5月16日： 機(jī)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，零部件設(shè)計(jì)與選用； 5月17日~6月6日： 工程圖繪制； 6月7日~6月20日： 編寫設(shè)計(jì)說明書；完成設(shè)計(jì) 五、 參考文獻(xiàn) ［1］馮辛安．機(jī)械制造裝備及設(shè)計(jì)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001. ［2］王連明．陳鐵鳴．機(jī)械設(shè)計(jì)[M]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1998. ［3］陳萬林．王東旭. 塑料模具設(shè)計(jì)與制造教程. 北京：北京希望電子出版社，2000. ［4］孫靖民．現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法[M]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003. ［5］譚尹耕．液壓實(shí)驗(yàn)設(shè)備與測試技術(shù)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1997. ［6］劉延?。簤号c氣壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003. ［7］王興天． 注塑技術(shù)與注塑機(jī)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005. ［8］劉品．李哲機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測基礎(chǔ)[M]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2007. ［9］蔡春源．汪愷．周士昌等．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[S]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003. ［10］Join B.Injection Moulding of plastic Components[M].Washington Plastics Engineering,2005 ［11］朱成實(shí)．吳瓊．吳敬東．趙艷春．雙曲肘注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)的CAD[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2004年02期 ［12］龔雅萍．材料力學(xué)測試與有限元分析技術(shù)在注塑機(jī)拉桿結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2005年02期 六、備注 指導(dǎo)教師意見： 簽字： 年 月 日 摘 要 注塑機(jī)是一種通用設(shè)備，通過它與不同專用注塑模具配套使用，能夠生產(chǎn)出多種類型的注塑制品。而注塑機(jī)合模結(jié)構(gòu)是保證模具可靠的閉鎖和實(shí)現(xiàn)模具啟閉動(dòng)作及頂出塑件的部件，是注塑機(jī)核心結(jié)構(gòu)之一。 本次設(shè)計(jì)為塑料注射機(jī)合模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的合模結(jié)構(gòu)可以滿足生產(chǎn)的安全與穩(wěn)定。此外對(duì)調(diào)模部分和動(dòng)模板也有一定的研究。 本文介紹了塑料注射機(jī)的特點(diǎn)，歷史以及發(fā)展趨勢，對(duì)塑料注射機(jī)的合模結(jié)構(gòu)進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)。首先，通過收集材料，獲取相關(guān)公式來計(jì)算出設(shè)計(jì)中所需要的技術(shù)參數(shù)，然后利用所得數(shù)據(jù)對(duì)合模機(jī)構(gòu)的各個(gè)部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)，最后對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)。 關(guān)鍵詞：液壓傳動(dòng)；模板；合模；調(diào)節(jié)；模具 ABSTRACT The plastic injection machine is a kind of all-pupose equipments. Combined with other special plastic injection mould, variety of plastics can be produced. The damping unit of the injection machine, which can make the mold structure shut saftely, and realize the action of open and shut , crest parts, is the most important part . the content of this design includes how to design the matched mold structure of the plastic machine. The matched mold structure designed can make product safety and stability. In addition, some research of mold-adjustment, and moving mold plate are made. we have mentioned the characteristics, history and trends of the plastic injection moulding machine. the paper tells overall design of plastic injection moulding machine injection. First, after collection of information, we have got access to relevant formula to accomplish required technical parameters. Then we design various parts according to collecte data. At last, we make the. Key words: Hydraulic transmission; Template; Matched mold; Adjustment; Mold II 目錄 摘要…………………………………………………………………………………I Abstract……………………………………………………………………………II 第1章緒 論………………………………………………………………………1 1.1概述……………………………………………………………………………1 1.1.1塑料注射機(jī)市場與發(fā)展前景……………………………………………1 1.2注塑成型機(jī)的組成與分類……………………………………………………3 1.2.1注塑成型機(jī)的組成………………………………………………………3 1.2.2注塑成型機(jī)的分類………………………………………………………4 1.3注塑成型機(jī)型號(hào)規(guī)格的表示法………………………………………………8 1.3.1注射量表示法……………………………………………………………8 1.3.2合模力表示法……………………………………………………………8 1.3.3合模力與注塑你的表示法………………………………………………8 第2 章 合模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)思路與設(shè)計(jì)參數(shù)……………………………………9 2.1合模機(jī)構(gòu)的組成………………………………………………………………9 2.1.1調(diào)模機(jī)構(gòu)…………………………………………………………………9 2.1.2鎖模機(jī)構(gòu)………………………………………………………………10 2.1.3動(dòng)模板…………………………………………………………………12 2.2合模結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)參數(shù)……………………………………………………13 2.3其他相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)…………………………………………………………13 2.3.1鎖模力…………………………………………………………………13 2.3.2模具最大厚度和最小厚度……………………………………………13 2.3.3開合模速度……………………………………………………………14 2.4部分參數(shù)的校核與選用……………………………………………………14 2.4.1鎖模力的校核…………………………………………………………14 2.4.2開模力…………………………………………………………………15 2.4.3液壓頂出力……………………………………………………………15 2.4.4模具閉合厚度及開模行程的校核……………………………………15 2.4.5模具模板尺寸校核……………………………………………………16 2.5本章小結(jié)……………………………………………………………………16 第3章液壓系統(tǒng)相關(guān)計(jì)算……………………………………………………17 3.1塑料注射機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的要求……………………………………………17 3.2工作循環(huán)……………………………………………………………………17 3.3合模液壓缸的載荷力計(jì)算…………………………………………………17 3.4合模缸的選用計(jì)算…………………………………………………………17 3.4.1初步系統(tǒng)工作壓力并確定執(zhí)行元件尺寸……………………………17 3.4.2確定合模缸的活塞及活塞桿的直徑…………………………………18 3.5計(jì)算執(zhí)行元件的實(shí)際工作壓力和實(shí)際所需的流量………………………18 3.5.1實(shí)際工作壓力…………………………………………………………18 3.5.2實(shí)際所需流量…………………………………………………………18 3.6液壓元件的選擇……………………………………………………………18 3.6.1液壓泵的選擇…………………………………………………………18 3.6.2液壓并的流量…………………………………………………………19 3.6.3液壓泵電動(dòng)機(jī)功率的確定……………………………………………20 3.6.4油箱的有效容積………………………………………………………20 3.7液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算…………………………………………………………21 3.7.1回路壓力損失驗(yàn)算……………………………………………………21 3.8本章小結(jié)……………………………………………………………………22 第4章調(diào)模系統(tǒng)的相關(guān)計(jì)算與校核………………………………………23 4.1調(diào)模機(jī)構(gòu)齒輪的選擇………………………………………………………23 4.2調(diào)模機(jī)構(gòu)齒輪相關(guān)尺寸計(jì)算………………………………………………23 4.3調(diào)模機(jī)構(gòu)齒輪的校核………………………………………………………25 4.3.1齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算………………………………………………25 4.3.2校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度………………………………………………26 4.4調(diào)模機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)的選擇…………………………………………………27 4.4.1確定液壓馬達(dá)的排量…………………………………………………27 4.4.2液壓馬達(dá)的選擇………………………………………………………27 4.5本章小結(jié)……………………………………………………………………27 第5章動(dòng)模板的設(shè)計(jì)與校核…………………………………………………28 5.1動(dòng)模板的設(shè)計(jì)選用…………………………………………………………28 5.2動(dòng)模板強(qiáng)度的校核…………………………………………………………28 5.3本章小結(jié)……………………………………………………………………29 第6章連桿長度的確定與強(qiáng)度校核………………………………………31 6.1合模結(jié)構(gòu)連桿的連接設(shè)計(jì)…………………………………………………31 6.2合模機(jī)構(gòu)各連桿長度的計(jì)算………………………………………………31 6.3連桿受力分析與橫截面積的確定…………………………………………33 6.4本章小結(jié)……………………………………………………………………35 結(jié)論…………………………………………………………………………………36 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………37 致謝…………………………………………………………………………………38 附錄…………………………………………………………………………………39 第1章 緒 論 1.1概述 本文以液壓雙曲肘塑料注射機(jī)的合模結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，通過對(duì)本研究對(duì)象的市場研究，發(fā)展前景，工作原理的理解，相關(guān)參數(shù)的確定來達(dá)到本設(shè)計(jì)的目的。 1.1.1塑料注射機(jī)市場與發(fā)展前景 由于本設(shè)計(jì)屬于小型塑料注射機(jī)，所以本章節(jié)著重介紹小型塑料注射機(jī)的市場與與發(fā)展前景。 1. 小型注射成型機(jī)的優(yōu)越性 塑料制品的生命周期變得越來越短。這也意味著必須縮短成本分期攤還的時(shí)間。對(duì)于生產(chǎn)而言，這就要求能夠有效地制造所有各種不同批量的產(chǎn)品，同時(shí)投資決策必須不僅基于現(xiàn)在的產(chǎn)品，而且也要基于未來的產(chǎn)品。許多加工廠商極其看好小型注射成型機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。 注射成型的成型零件和制品所涵蓋的范圍幾乎是無限的，因而注射重量和制品尺寸的多樣性也好像是沒有限制似的。它們的范圍可以從0.001到0.01g的微型零件，直到約為66kg注射重量的半個(gè)汽車車體的大型零件。不過，最大多數(shù)的注射成型零件處于這兩個(gè)邊界范圍之內(nèi)，重量為數(shù)克到數(shù)百克。這也就是與這樣一些小零件，如插銷、插銷連接器、密封件、玩具和電子物件等相關(guān)的領(lǐng)域?—?恰好是合模力可達(dá)1500kN的小型注射成型機(jī)的主要應(yīng)用區(qū)域。 在小型機(jī)器上制造的產(chǎn)品的極大多樣性與可獲得的小型機(jī)器的規(guī)格范圍是相匹配的，幾乎所有機(jī)器制造商都生產(chǎn)合模力在較低區(qū)域的機(jī)器。 看一下小型注射成型機(jī)的購買價(jià)格，可以發(fā)現(xiàn)，它隨合模力增加而增加，而按照單位合模力計(jì)算的價(jià)格，則是減少的。小型機(jī)器按照合模力而言購買價(jià)格較高的原因，除了其他因素外，可以這樣解釋：它們使用零件和部件的方式是與中等和大型機(jī)器完全相同的。在小型機(jī)器上制造產(chǎn)品需要像中型或大型機(jī)器上制造產(chǎn)品時(shí)同樣的加工控制。這也就是說，為了進(jìn)行適當(dāng)控制，要用同樣的速度，以同樣的質(zhì)量從加工過程中獲得信息。理論上，小型制品可在機(jī)器合模力較大的多型腔模具上生產(chǎn)，這種機(jī)器也仍然有很高的容積利用程度。如果零件的數(shù)量有足夠保證，一種制品可在各配備一個(gè)8型腔模具的4臺(tái)小型注射成型機(jī)上生產(chǎn)。 經(jīng)驗(yàn)表明，使用較大的多型腔模具的機(jī)器確實(shí)可以期望得到較高的每小時(shí)的產(chǎn)量。但是，模具、機(jī)器、附屬設(shè)備、占地面積、折舊、能源消耗和維修的費(fèi)用也較高。結(jié)果是每小時(shí)生產(chǎn)的全部成本與每臺(tái)機(jī)器和模具產(chǎn)量的上升成正比。因此，使用有多型腔的大型機(jī)器對(duì)公司既沒有成本方面的優(yōu)點(diǎn)也沒有成本方面的缺點(diǎn)。但是，可能在小型機(jī)器上有一些限制因素不那么突出。例如，每一個(gè)機(jī)器群體都需要維修和服務(wù)，因?yàn)橹挥蓄A(yù)防性的和系統(tǒng)性的措施能最大限度地確保機(jī)器的磨損最小，使效率、完好率和生產(chǎn)率得到改善。小型機(jī)器維修和服務(wù)有這樣的優(yōu)點(diǎn):?通常不必要完全停止一種零件的生產(chǎn)，這是因?yàn)橥环N制品的模具分別安裝在不同的機(jī)器上進(jìn)行生產(chǎn)，即使對(duì)其中一臺(tái)進(jìn)行維修，生產(chǎn)仍然可以繼續(xù)進(jìn)行。 在小型機(jī)器上并行進(jìn)行生產(chǎn)，產(chǎn)品著色是一項(xiàng)關(guān)鍵性的工序，玩具制品制造商尤其關(guān)注這一點(diǎn)，因?yàn)橥瑯拥漠a(chǎn)品常常要求不同的顏色。使用分別安裝在各臺(tái)小型機(jī)器上的幾套不同的模具可以并行制造不同顏色的產(chǎn)品，這樣的安排比在一臺(tái)大型機(jī)上使用一套模具的情況能有更高的生產(chǎn)效率。 塑料工業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)了塑料機(jī)械工業(yè)發(fā)展，近幾年來中國塑料機(jī)械工業(yè)的年增長率都在30%左右，是中國機(jī)械行業(yè)中增長最快的產(chǎn)業(yè)之一。目前，國產(chǎn)塑料加工機(jī)械基本可以滿足國內(nèi)的需要，但與世界先進(jìn)水平相比，在質(zhì)量穩(wěn)定性、自動(dòng)化程度等方面還有一定差距。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中國現(xiàn)有主要塑機(jī)制造企業(yè)近700家左右，2005年中國塑機(jī)業(yè)產(chǎn)值大約為200億元，而同期國內(nèi)市場需求在300億元左右。 2. 塑機(jī)行業(yè)的發(fā)展 近十幾年來，中國塑機(jī)行業(yè)取得了長足的進(jìn)步，年產(chǎn)各種塑料加工機(jī)械十萬余臺(tái)，基本上能滿足一般塑料原料加工與塑料制品加工、成型的要求。除幾十個(gè)大型塑料企業(yè)集團(tuán)擁有先進(jìn)設(shè)備外，絕大多數(shù)塑料加工企業(yè)均以國產(chǎn)設(shè)備為主。 由于在大型、精密和高速設(shè)備方面，國內(nèi)產(chǎn)品還存在很多不足，近年來中國進(jìn)口的塑料機(jī)械的數(shù)量也在迅速增長，每年進(jìn)口各種塑機(jī)數(shù)萬臺(tái)套，約為國內(nèi)塑料機(jī)械總產(chǎn)值的兩倍，這說明國外先進(jìn)的塑料機(jī)械制造商在技術(shù)上具有比較明顯的競爭優(yōu)勢。特別是在某些產(chǎn)品領(lǐng)域，進(jìn)口設(shè)備占據(jù)主導(dǎo)地位，如中國耐熱PET瓶的生產(chǎn)，幾乎全部是由進(jìn)口設(shè)備完成的；高檔薄膜生產(chǎn)設(shè)備也全部是引進(jìn)的生產(chǎn)線。 在應(yīng)用方面，由于建筑材料工業(yè)、包裝工業(yè)、電子信息工業(yè)、汽車工業(yè)的高速發(fā)展，加大了對(duì)塑料的需求量，也擴(kuò)大了塑料機(jī)械的市場。 在建筑行業(yè)，塑料機(jī)械主要用于下水管、上水管、門窗異型材、防水卷材、線管、遮光板等的生產(chǎn)；在包裝行業(yè)，塑料機(jī)械主要用于中空容器、各種包裝膜、片材、周轉(zhuǎn)箱、塑料托盤等塑料包裝品的生產(chǎn)；電器電子信息工業(yè)中的冰箱、電視機(jī)等產(chǎn)品的機(jī)殼、元配件、傳輸線及插頭插座等的生產(chǎn)，各類信息載體的生產(chǎn)都由塑料機(jī)械工業(yè)提供裝備；塑料機(jī)械還廣泛用于汽車保險(xiǎn)杠、披覆件、內(nèi)裝飾件等的生產(chǎn)；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，暖房、雙層棚頂、排灌管道系統(tǒng)、各類農(nóng)膜等的生產(chǎn)均需使用塑料機(jī)械裝備。這些產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，有效地帶動(dòng)了塑料機(jī)械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 雖然目前中國塑機(jī)工業(yè)總產(chǎn)值在中國機(jī)械工業(yè)總產(chǎn)值中所占比例不足千分之五，但在國民經(jīng)濟(jì)中的地位越來越重要。除了新增市場外，目前中國還有大約五分之一的高能耗、低產(chǎn)能設(shè)備準(zhǔn)備淘汰。專家預(yù)計(jì)，未來中國塑機(jī)市場上，各種塑料加工機(jī)械所占比例將分別是：注塑機(jī)占35%、擠出機(jī)組約占25%、中空成型機(jī)約占5%、其他塑機(jī)約占35%。 3. 注塑機(jī)的市場發(fā)展 注塑機(jī)是中國產(chǎn)量和應(yīng)用量最大的塑機(jī)品種，也是中國塑機(jī)出口的主力。上個(gè)世紀(jì)50年代后期，中國生產(chǎn)出了第一臺(tái)注塑機(jī)，不過由于當(dāng)時(shí)設(shè)備的技術(shù)含量較低，只能用通用塑料來生產(chǎn)技術(shù)要求較低的日用品，如塑料盒、塑料桶、塑料盆等。 80年代以后，中國注塑機(jī)行業(yè)得到快速發(fā)展，年增長率在20%以上，并逐步形成了以浙江寧波、廣東東莞、順德等地為主的加工基地。其中，寧波的注塑機(jī)產(chǎn)銷量占全國總產(chǎn)銷量的六成以上。僅寧波一個(gè)市就有大小注塑機(jī)整機(jī)生產(chǎn)企業(yè)100多家，其中包括全球產(chǎn)銷量第一的中國海天機(jī)械有限公司和十多家外資企業(yè)，涉及到的零部件配套企業(yè)多達(dá)數(shù)百家。 1.2注射成型機(jī)的組成與分類 1.2.1注射成型機(jī)的組成 注射成型機(jī)通常由注射裝置、合模裝置、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)等組成，如圖1.1所示。 1.注射裝置：使塑料均勻地塑化成熔融狀態(tài)，并以足夠的速度和壓力將一定量的熔料注射進(jìn)模具型腔的系統(tǒng)。 2.合模裝置：也稱鎖模裝置。保證注射模具的可靠閉合，實(shí)現(xiàn)模具開、合動(dòng)作以及頂出制件的系統(tǒng)。 3.液壓和電器控制系統(tǒng)：保證注射機(jī)按預(yù)定工藝過程的要求（如壓力、溫度、速度和時(shí)間）和動(dòng)作程序準(zhǔn)確有效工作的系統(tǒng)。 圖1.1往復(fù)螺桿式注射成型機(jī)組成 1—合模裝置 2—注射裝置 3—液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 4—電器控制系統(tǒng) 1.2.2 注射成型機(jī)的分類 注射機(jī)的分類方法較多，根據(jù)目前使用較多的分類方法有以下幾種。 1.按注射機(jī)外型特征分類 這種分類法主要是根據(jù)注射和合模裝置的排列方式進(jìn)行分類。 a) 立式注射成型機(jī) 立式注射成型機(jī)如圖1.2所示。它的注射裝置與合模裝置的軸線呈一線與水平方向垂直排列。立式機(jī)一般具有以下優(yōu)點(diǎn)：占地面積小、模具拆裝方便，成型制件的嵌件易于安放。其缺點(diǎn)是：制件頂出后常需要用手或其他方法取出，不易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化操作；因機(jī)身較高，機(jī)器的穩(wěn)定性差，加料及機(jī)器維修不便。目前這種形式主要用于注射量在60cm以下的小型注射成型機(jī)上。 b) 臥式注射成型機(jī) 臥式注射成型機(jī)的注射裝置和合模裝置的軸線呈一線水平排列（圖1.3）。同立式機(jī)相比，臥式機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn)：機(jī)身低，利于操縱和維修；機(jī)器因重心較低，故較穩(wěn)定；成型后的制件可利用其自重自動(dòng)落下，容易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作。所以臥式注射成型機(jī)應(yīng)用廣泛，對(duì)大、中、小型都適用，是目前國內(nèi)外注射成型機(jī)中的最基本形式。 c) 角式注射成型機(jī) 角式注射成型機(jī)的注射裝置和合模裝置的軸線相互垂直排列（圖1.4），因此其優(yōu)缺點(diǎn)介于立、臥兩種注射成型機(jī)之間。它特別適合于成型中心不允許留有澆口痕跡的制件，因?yàn)槭褂门P式或立式機(jī)成型制件時(shí)，模具必須設(shè)計(jì)成多型腔或偏至一邊的型腔。但是，這經(jīng)常要受到機(jī)器模板尺寸的限制。使用角式機(jī)成型這類制件時(shí)，由于熔料是沿著模具的分型面進(jìn)入型腔的，因此不存在上述問題。 d) 多模注射成型機(jī) 多模注射成型機(jī)是一種多工位操作的特殊注射成型機(jī)，根據(jù)注射量和機(jī)器的用途不同，多模注射成型機(jī)也可將注射與合模裝置進(jìn)行多種形式的排列（圖1.5） 圖1.2 立式注射成型機(jī)示意圖 1—注射缸 2—注射裝置 3—調(diào)模裝置 4—合模裝置 圖1.3 臥式注射成型機(jī)示意圖 1—合模裝置 2—注射裝置 3—機(jī)身 　 圖1.4角式注射成型機(jī)示意圖 l—合模裝置 2—注射裝置 3—機(jī)身 2.按注射機(jī)的加工能力分類 注射機(jī)的加工能力主要用注射量和合模力參數(shù)表示，國際上通用的表示方法是用注射量和合模力同時(shí)表示。按其加工能力可分為超小型、小型、中型、大型、超大型（巨型）注射機(jī)，其相應(yīng)的注射量和合模力見表1.1。 3. 按驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分類 1) 電動(dòng)注射成型機(jī) 最近幾年注射成型機(jī)最大的主題就是全電動(dòng)注射成型機(jī)。據(jù)Delphi預(yù)測，2010年全電動(dòng)注射機(jī)將占到28％，電動(dòng)液壓復(fù)合式38％，全液壓僅為34％。 全電動(dòng)注射成型機(jī)以交流伺服電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)注射成型機(jī)中的液壓驅(qū)動(dòng)油缸，配以滾珠（柱）絲桿、齒形帶及齒輪等來完成對(duì)機(jī)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)注射成型機(jī)以伺服電機(jī)代替普通注射成型機(jī)中的液壓油缸，實(shí)現(xiàn)原來由液壓系統(tǒng)完成的動(dòng)作，因而不需要任何液壓動(dòng)力裝置。 電動(dòng)注射機(jī)自投放市場倍受關(guān)注的主要原因是由于它具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)節(jié)能。與液壓注射成型機(jī)相比，電動(dòng)注射成型機(jī)高效的能量轉(zhuǎn)換可節(jié)約能耗50％；(2)操作精度高，邊角料少。(3)縮短了成型周期。由于高效的動(dòng)力傳動(dòng)，所有軸幾乎同時(shí)運(yùn)動(dòng)，且各動(dòng)作相對(duì)獨(dú)立，減少了空循環(huán)時(shí)間，從而縮短了成型周期。(4)無污染。由于不使用液壓傳動(dòng)油，電動(dòng)注射成型機(jī)不需冷卻液壓油的設(shè)備，也減少了冷卻水的用量。(5)由于沒有油壓慣性的影響，噪音底。(6)維修費(fèi)用和使用費(fèi)用低。 目前，全電動(dòng)注射成型機(jī)價(jià)格比全液壓高20％-25％，且人們?nèi)狈?duì)其長期使用效果的認(rèn)識(shí)。 圖1.5 多模注射成型機(jī)示意圖 1—注射裝置 2—合模裝置 3—轉(zhuǎn)盤軸 表1.1 按注射機(jī)加工能力的分類表 類別 合模力/kN 注射量/cm 超小型 ＜200～400 ＜30 小型 400～3000 60～500 中型 3000～6000 500～2000 大型 8000～20 000 ＞2000 巨型 ＞20 000 2)無拉桿注射成型機(jī) 無拉桿注射成型機(jī)是一種無動(dòng)、定摸板的注射成型機(jī)，由Engel公司首先開發(fā)成功。 無拉桿注射成型機(jī)在亮相之前不被看好，認(rèn)為其鎖模力不夠，但經(jīng)過各種改進(jìn)，已應(yīng)用于復(fù)合成型領(lǐng)域，如立式雙工位嵌件注射成型機(jī)、模內(nèi)裝飾注射成型機(jī)、多組分注射成型機(jī)等，展現(xiàn)了無拉桿注射成型機(jī)的發(fā)展前景。 3)PET注射成型機(jī) Netstal公司推出的具有144模腔的PET電動(dòng)注射成型機(jī)。它的特點(diǎn)是保壓，壓力由保壓模具完成，分離的模具分別進(jìn)行塑化、注射、保壓過程。通過電動(dòng)直接驅(qū)動(dòng)實(shí) 現(xiàn)了這一創(chuàng)新。對(duì)于PET，需要高的塑化效率、低的注射速率、注射壓力和快速冷卻。該系統(tǒng)螺桿的旋轉(zhuǎn)與注射和保壓過程完全分離可滿足這一要求。 4)按注射機(jī)的用途分類 隨著塑料新產(chǎn)品的不斷開發(fā)和應(yīng)用，注射機(jī)的適應(yīng)范圍亦不斷擴(kuò)大，有通用型的，也有專用型的。目前主要有熱塑性塑料通用型、熱固性塑料型、發(fā)泡型、排氣型、高速型、多色、精密、鞋用及螺紋制件等類型。我國生產(chǎn)的注射機(jī)主要是熱塑性塑料通用型和部分熱固性塑料型。 1.3注射成型機(jī)型號(hào)規(guī)格的表示法 注射機(jī)型號(hào)規(guī)格的表示法目前各國尚不統(tǒng)一，但主要有注射量、合模力、注射量與合模力同時(shí)表示等三種。我國允許采用注射量、注射量與合模力同時(shí)表示兩種方法。 1.3.1注射量表示法 注射量表示法是用注射機(jī)的注射量（cm）表示注射機(jī)的規(guī)格，即注射機(jī)以標(biāo)準(zhǔn)螺桿（常用普通型螺桿）注射時(shí)的80%理論注射量表示。 1.3.2合模力表示法 合模力表示法是用注射機(jī)最大合模力來表示注射機(jī)的規(guī)格。 1.3.3合模力與注射量表示法 　　合模力（kN）與注射量（cm）表示法是國際上通行的規(guī)格表示法。這種表示法是用注射機(jī)合模力作為分母，注射量作為分子表示注射機(jī)的規(guī)格（注射量/合模力）。對(duì)于注射量，為了對(duì)不同的注射機(jī)都有一個(gè)共同的比較基礎(chǔ)，特規(guī)定為注射壓力在100 MPa 時(shí)的理論注射量。這種表示法比較全面地反映了注射機(jī)的主要性能。 第2章 合模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)思路與設(shè)計(jì)參數(shù) 液壓雙曲軸內(nèi)卷式合模結(jié)構(gòu)原理: 這種形式的動(dòng)作原理是：活塞桿與鎖模機(jī)構(gòu)中的連桿4相連接，并與支撐動(dòng)模板6的第二連桿5相組合裝配。閉模時(shí)，油壓柱塞迅速向前移動(dòng)，直接推動(dòng)動(dòng)模板6，當(dāng)模具將近閉合時(shí)，連桿3與5緩慢伸長，起緩沖作用，并撐住動(dòng)模板6，連桿伸直而鎖緊模具。帶動(dòng)動(dòng)模板6及其模具實(shí)現(xiàn)啟閉模運(yùn)動(dòng)；模具接觸時(shí)，曲肘連桿3處于未伸直狀態(tài)，模具接觸時(shí)連桿未伸直的程度是通過調(diào)模裝置與合模油缸相配合，按工藝所要求的鎖模力來調(diào)整的。 圖2.1 雙曲肘內(nèi)翻式結(jié)構(gòu)原理示意 1.合模油缸；2-調(diào)模裝置；3-連桿1；4-連桿2； 5-連桿3；6-動(dòng)模板；7-定模板；8-頂出油缸； 2.1合模機(jī)構(gòu)的組成 合模機(jī)構(gòu)主要由調(diào)模機(jī)構(gòu)，合模機(jī)構(gòu)(又叫鎖模機(jī)構(gòu))，動(dòng)模板，定模板5部分組成 2.1.1調(diào)模機(jī)構(gòu) 又叫模板距離調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，是用來調(diào)節(jié)動(dòng)模板與定模板之間距離的裝置。尤其是液壓—機(jī)械式合模裝置，由于動(dòng)模板行程不能調(diào)節(jié)，為適應(yīng)不同厚度模具的要求，都設(shè) 置了模板距離調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。 1.調(diào)摸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 1）動(dòng)力裝置：液壓馬達(dá)。 2）結(jié)構(gòu)主要由4個(gè)小齒輪，4個(gè)旋轉(zhuǎn)部件與1個(gè)大齒圈組成。 3）其中小齒輪通過鍵與旋轉(zhuǎn)部件連接。 4）旋轉(zhuǎn)部件有內(nèi)螺紋，拉桿最左端有一段刻有螺紋，這兩個(gè)螺紋相配合。 5）大齒圈與4個(gè)小齒輪相嚙合。 6）由于大齒圈沒有中心軸，所以在齒圈內(nèi)圈放置4個(gè)軸承來支撐。 7）旋轉(zhuǎn)部件與動(dòng)模板通過螺栓連接。 圖2.1 調(diào)模機(jī)構(gòu) 2.1.2鎖模機(jī)構(gòu) 鎖模裝置是保證模具可靠的閉鎖的裝置。鎖模裝置的開閉模動(dòng)作是注射機(jī)的塑化、注射、制品成型和制品脫模等工作程序中的一項(xiàng)重要工序。有了合模裝置的開閉模動(dòng)作，模具才能形成一個(gè)注射制品的空腔，從而保證模具型腔不被注射熔料的壓力脹開。由此可見，成型模具結(jié)合的牢固可靠性、模具開啟結(jié)合的動(dòng)作靈活性和成品制件脫模取出的方便安全性，都由合模裝置中準(zhǔn)確、可靠的動(dòng)作來保證。 1.鎖模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 1)鎖模機(jī)構(gòu)放置在動(dòng)模板與后定模板之間。通過螺栓與動(dòng)，定模板相連接。 2)鎖模機(jī)構(gòu)由3種不同規(guī)格的連桿相組合裝配成。(如圖2.2 2.3 2.4) 3)鎖模機(jī)構(gòu)包括3個(gè)桿1（圖2.2），2個(gè)桿2(圖2.3)，2個(gè)桿3（圖2.4）組成，組成方式如圖(2.5)。 4)連桿與連桿之間靠銷軸連接。 5)銷軸靠軸端擋鐵固定。 圖2.2 連桿1 圖2.3 連桿2 圖2.4 連桿3 圖2.5 連桿連接圖 2.1.3動(dòng)模板 動(dòng)模板上布滿螺紋孔，同過其與夾具的配合，可以固定模具(如圖2.6) 。在壓機(jī)、注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)中，做開閉運(yùn)動(dòng)的載模板。該板隨液壓活塞或連桿機(jī)構(gòu)的移動(dòng)而帶動(dòng)模具運(yùn)動(dòng)。 1.動(dòng)模板的設(shè)計(jì)方案 1)模板尺寸 模板尺寸為L×H，拉桿間距為 。這兩個(gè)尺寸參數(shù)表示了模具安裝面積的大小，模具模板尺寸必須在模板尺寸及拉桿間距尺寸規(guī)定范圍之內(nèi)，模板面積大約為注射機(jī)最大成型面積的4～10倍。 本設(shè)計(jì)的動(dòng)模板尺寸為L=630mm,H=620mm. mm,mm 2)模板最大開距 模板最大開距是動(dòng)模開啟時(shí)，動(dòng)模板與定模板之間的最大距離（包括調(diào)模行程在內(nèi)）。 (2-1) 　　式中， ——模板最大開距（mm）； 　　　　　 S——?jiǎng)幽０逍谐蹋╩m）； 　　　　　 ——模具最大厚度（mm）。 為了使成型制件便于取出，一般最大開距為成型制件最大高度的3～4倍。 本設(shè)計(jì)的模板最大開距mm。 圖2.6 動(dòng)模板 2.2合模結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)參數(shù) 如表2.1 2.3其他相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù) 2.3.1鎖模力 注射時(shí)熔料進(jìn)入模腔時(shí)仍有較大的壓力，它促使模具從分型面處漲開。為了平衡熔料的壓力，夾緊模具，保證制件的精度，注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)必須有足夠的鎖模力。鎖模力同注射量一樣，也在一定程度上反映出注射機(jī)所能塑制制件的大小，是一個(gè)重要參數(shù)，所以有的國家采用最大鎖模力作為注射機(jī)的規(guī)格標(biāo)稱。 鎖模力調(diào)整到最低而又使塑件不產(chǎn)生飛邊，這樣不僅可以縮短高壓鎖模所需的時(shí)間，而且模具，注塑機(jī)拉桿，肘節(jié)及模板亦會(huì)因使用較低鎖模而延長使用壽命。 影響鎖模力因素，模具結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，原料（流動(dòng)性），模具溫度，成型條件（壓力，速度，保壓）。 2.3.2模具最大厚度和最小厚度 模具最大厚度和最小厚度是指動(dòng)模板閉合后達(dá)到規(guī)定鎖模力時(shí)，動(dòng)模板與定模板之間所達(dá)到的最大和最小距離，這兩值之差就是調(diào)模機(jī)構(gòu)的調(diào)模行程。這兩個(gè)基本尺寸對(duì)模具安裝尺寸的設(shè)計(jì)十分重要。若模具實(shí)際厚度小于注射機(jī)的模具最小厚度，則必須設(shè)置模厚調(diào)整塊，使模具厚度尺寸大于，否則就不能實(shí)現(xiàn)正常合模。若實(shí)際模具厚度大于模具最大厚度，則模具也不能正常合模，達(dá)不到規(guī)定的鎖模力。這一點(diǎn)對(duì)曲肘式合模機(jī)構(gòu)尤為突出。一般模具厚度設(shè)定在和之間。 表2.1設(shè)計(jì)參數(shù) 螺桿直徑d 45mm 螺桿行程 200mm 最大注射壓力p 159MPa 螺桿驅(qū)動(dòng)功率 5kW 螺桿轉(zhuǎn)速n 0-180r/min 注射座行程 230mm 注射座最大推力 3×N 最大合模力（鎖模力） 150×N 開模力 4.9×N 動(dòng)模板（合模缸）最大行程 360mm 快速閉模速度 0.1m/s 慢速閉模速度 0.02 m/s 快速開模速度 0.13 m/s 慢速開模速度 0.03 m/s 注射速度 0.07 m/s 注射座前進(jìn)速度 0.06 m/s 注射座后移速度 0.08 m/s 2.3.3開合模速度 為使模具閉合時(shí)平穩(wěn)以及開模、頂出制件時(shí)不使塑料制件損壞，要求模板慢行，但模板又不能在全行程中都慢速運(yùn)行，這樣會(huì)降低生產(chǎn)率。因此，在每一個(gè)成型周期中，模板的運(yùn)行速度是變化的，一般注射機(jī)動(dòng)模板運(yùn)行速度是按“慢—快—慢”的節(jié)奏設(shè)計(jì)的。 2.4部分參數(shù)的校核與選用 2.4.1鎖模力的校核 (2-2) 式中 ——注射機(jī)的額定鎖模力(N) ——塑件成型所需的實(shí)際注射壓力(Pa)。 ——注射壓力到達(dá)型腔的壓力損失系數(shù)，一般取0.34~0.67。 ——塑件及澆注系統(tǒng)等在分型面上的投影面積(m)。 由已知條件得： =1500KN =159MPa 根據(jù)設(shè)計(jì)需要取0.34。 根據(jù)動(dòng)模板尺寸，最大值應(yīng)為 280mm175mm=0.049m =1.590.340.049=1290KN=1500KN 經(jīng)過計(jì)算，合模力符合設(shè)計(jì)需要。 2.4.2開模力 額定開模力一般取(1/10——1/20)的鎖模力。 本設(shè)計(jì)取開模力為150KN。 2.4.3液壓頂出力 額定液壓頂出力一般取2%鎖模力。 =2%=2%1500KN=30KN 2.4.4模具閉合厚度及開模行程的校合 ；如果模具的厚度小于規(guī)定的，裝模應(yīng)加墊板(盡量避免)。 對(duì)于不是通過螺紋肘桿調(diào)距的液壓—機(jī)械式注射機(jī)的模板實(shí)際行程(是一定的)應(yīng)大于或等于實(shí)際所需要的開模行程。 對(duì)于通過螺紋肘桿調(diào)距的液壓—機(jī)械式注射機(jī)的模板實(shí)際行程是變化的，肘節(jié)有效長度增加，行程加大，肘節(jié)有效長度減少，行程減小。其開模行程應(yīng)大于或等于實(shí)際所需要的開模行程。 對(duì)于液壓式注射機(jī)，模板最大開距(考慮模板距離已調(diào)節(jié))減去模具厚度就等于模板實(shí)際行程：- ；如果注射機(jī)太大，可通過調(diào)整合模裝置部分的動(dòng)模板行程開關(guān)，使減小。 ——注射機(jī)模板間的最大開距 ——注射機(jī)模板間的最小開距 ——可裝模具最大厚度 ——可裝模具最小厚度 ——模具閉合厚度 ——模具所必須的開模行程 2.4.5模具模板尺寸校核 設(shè)計(jì)時(shí)安裝模具的外型尺寸應(yīng)小于注射機(jī)的拉桿內(nèi)距，否則模具沒法安裝 所以模具長280mm 模具寬175mm 2.5本章小結(jié) 本章對(duì)本設(shè)計(jì)的整體作了一些介紹，著重的介紹了一些重要的零部件，對(duì)整體方案進(jìn)行了規(guī)劃，對(duì)塑料注射機(jī)的相關(guān)參數(shù)做了計(jì)算和選用，確定了一些零件的尺寸，對(duì)一些零件進(jìn)行了校核，確定了安全系數(shù)，并給出了相關(guān)說明，使以后的設(shè)計(jì)計(jì)算更方便快捷。 第3章 液壓系統(tǒng)相關(guān)計(jì)算 3.1塑料注射機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的要求 1. 合模運(yùn)動(dòng)要平穩(wěn)，兩片模具閉合時(shí)，不應(yīng)有沖擊。 2. 當(dāng)模具閉合后合模機(jī)構(gòu)要保持壓力，以防注射時(shí)將模具沖開。注射開始后注射機(jī)構(gòu)應(yīng)保持注射壓力，使塑料充滿型腔。 3. 預(yù)塑進(jìn)料時(shí)，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，料被推到螺桿前端，此時(shí)螺桿與注射機(jī)構(gòu)一起后退，為使螺桿前端的塑料有一定的密度，注射機(jī)構(gòu)必需有一定的后退阻力。 4. 為保證安全生產(chǎn)，系統(tǒng)應(yīng)有安全聯(lián)鎖裝置。 3.2工作循環(huán) 塑料注射機(jī)的工作循環(huán)為： 合模→注射→保壓→冷卻→開模→頂出→螺桿預(yù)塑進(jìn)料 其中合模的動(dòng)作又分為：快速合模、慢速合模、鎖模。鎖模的時(shí)間較長，直到開模前這段時(shí)間都是鎖模階段。 3.3合模液壓缸的載荷力計(jì)算 1.合模缸在模具閉合過程中是輕載，其外載荷主要是動(dòng)模及其連動(dòng)部件的起動(dòng)慣性力和導(dǎo)軌的摩擦力。 2.鎖模時(shí)，動(dòng)模停止運(yùn)動(dòng)，其外載荷就是給定的鎖模力。所以鎖模時(shí)，合模缸的外載荷為1500KN。 3.開模時(shí)，液壓缸除要克服給定的開模力外，還克服運(yùn)動(dòng)部件的摩擦阻力。 3.4合模缸的選用計(jì)算 3.4.1初定系統(tǒng)工作壓力并確定執(zhí)行元件尺寸 因本設(shè)計(jì)塑料注射機(jī)屬小功率設(shè)備，從設(shè)備可靠性出發(fā)，選系統(tǒng)的工作壓力為6.5MPa。然后計(jì)算液壓缸的直徑和液壓馬達(dá)的排量（頂出缸不做計(jì)算）。 3.4.2 確定合模缸的活塞及活塞桿直徑 合模缸最大載荷時(shí)，為鎖模工況，其載荷力為1500kN，工作在活塞桿受壓狀態(tài)?；钊睆? (3-1) 此時(shí)p1是由增壓缸提供的增壓后的進(jìn)油壓力，初定增壓比為5，鎖模工況時(shí)，回油流量極小，故p2≈0，求得合模缸的活塞直徑為 其中p1＝5×6.5MPa＝32.5MPa 圓整后，＝100mm 活塞桿直徑根據(jù)活塞桿受力狀況來確定 當(dāng)受壓力作用時(shí)＜5MPa時(shí)，d=0.5～0.55D 5MPa＜＜7MPa時(shí)，d=0.6～0.7D ＞7MPa時(shí),d=0.7D 為了系統(tǒng)安全，＝0.7=70mm 3.5計(jì)算執(zhí)行元件的實(shí)際工作壓力和實(shí)際所需的流量 3.5.1、實(shí)際工作壓力 因確定液壓缸和液壓馬達(dá)的尺寸和排量時(shí)未考慮背壓且對(duì)計(jì)算值進(jìn)行過圓整，因此執(zhí)行元件的實(shí)際工作壓力有異于初定值，本例的實(shí)際工作壓力見表3.1。 3.5.2、實(shí)際所需流量 計(jì)算執(zhí)行元件所需流量時(shí)取液壓缸的容積效率為1，液壓馬達(dá)的容積效率為0.95，其計(jì)算值如表3.2所示。 3.6液壓元件的選擇 3.6.1液壓泵的選擇 1. 液壓泵的壓力 根據(jù)液壓系統(tǒng)的實(shí)際工作壓力，決定選用雙作用葉片泵。雙作用葉片泵不僅瞬時(shí)理論流量均勻，噪聲低，而且額定壓力已由原來的6.3 MPa增加到10 MPa、14 MPa、16 MPa、21 MPa等多級(jí)壓力，便于選用。 液壓泵的工作壓力: (3-2) 其中是液壓執(zhí)行元件的最高工作壓力，對(duì)于本系統(tǒng)最高壓力是增壓缸鎖模時(shí)的進(jìn)口壓力，=6.4Mpa；是泵到執(zhí)行元件間的管路損失。Mpa。 =（6.4+0.5）Mpa=6.9MPa 表3.1 執(zhí)行元件實(shí)際工作壓力 工況 執(zhí)行元件名稱 載荷 背壓力/MPa 工作壓力/MPa 合模行程 合模缸 100kN 0.3 3.3 鎖 模 增壓缸 1500kN — 6.4 座前進(jìn) 座移缸 3kN 0.5 0.76 座頂緊 30KN — 3.8 注射 注射缸 213KN 0.3 5.9 預(yù)塑進(jìn)料 液壓馬達(dá) 838N.m — 6.0 3.6.2 液壓泵的流量 因本設(shè)計(jì)塑料注射機(jī)的各執(zhí)行元件為依次單動(dòng)，因此不存在多個(gè)執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作的問題。若分析表3.3所列的各執(zhí)行元件所需的流量。不難發(fā)現(xiàn)：最大的流量需求為快速合模(m/s、180L/min)，最小的流量需求為慢速開模m/s、25.21L/min)，各執(zhí)行元件的不同工況流量需求相差很大。為保證功率利用合理，顯然應(yīng)采用雙泵供油。 液壓泵的流量 (3-3) 取泄漏系數(shù)K=1.1，求得液壓泵的流量 選YYB-BC171/48型雙聯(lián)葉片泵，當(dāng)工作壓力為7MPa時(shí)，大泵流量為157.3L/min，小泵流量為44.1L/min。 =（6.4+0.5）Mpa=6.9MPa 表3.2　執(zhí)行元件所需實(shí)際流量 工　　況 執(zhí)行元件名稱 運(yùn)動(dòng)速度 結(jié)構(gòu)參數(shù) 流量/(×m/s) 慢速合模 合模缸 0.02m/s A1=0.03m 0.6 快速合模 0.1 m/s 3 注射座前進(jìn) 注射座 移動(dòng)缸 0.06 m/s A1=0.008m 0.48 注射座后退 0.08 m/s A2=0.006 m 0.48 注射 注射缸 0.07 m/s A1=0.038 m 2.7 預(yù)塑進(jìn)料 液壓馬達(dá) 60r/min VM=0.9L/r 0.95 慢速開模 合模缸 0.03 m/s A2=0.014 m 0.42 快速開模 0.13 m/s 1.8 3.6.3液壓泵電動(dòng)機(jī)功率的確定 在確定電動(dòng)機(jī)功率之前，首先要確定液壓泵的實(shí)際工作壓力，常用的方法有兩種：一是將執(zhí)行元件的實(shí)際工作壓力乘以系數(shù)k＝1.1，將管路上的壓力損失考慮進(jìn)去；二是在執(zhí)行元件實(shí)際工作壓力的基礎(chǔ)上加閥件和管路的壓力損失，如Mpa。本設(shè)計(jì)采用加壓力損失的方法計(jì)算。 對(duì)雙泵供油系統(tǒng)，理論上應(yīng)對(duì)各種工況下的電動(dòng)機(jī)功率進(jìn)行計(jì)算，然后進(jìn)行比較，取最大功率。在這里需要指出的是，雙作用葉片泵的總效率在額定壓力下可達(dá)0.8，而卸載工況下僅為0.3。雙泵供油電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算公式為 (3-4) 式中，Pp、q、η分別為泵的實(shí)際工作壓力、流量和總效率。經(jīng)實(shí)際計(jì)算，對(duì)前述雙泵供油系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)的最大功率對(duì)應(yīng)于注射工況，約為27.3kW，其次是預(yù)塑進(jìn)料工況約為22kW。考慮到注射時(shí)間t=s/υ=(0.2/0.07)s＝3s，時(shí)間很短，而電動(dòng)機(jī)一般允許短時(shí)間超載25％。因此雙泵供油方案可選22kW的電動(dòng)機(jī)，同步轉(zhuǎn)速1500r/min。 3.6.4油箱的有效容積 油箱的有效容積(油面高度為油箱高度80%時(shí)的容積)應(yīng)根據(jù)液壓系統(tǒng)發(fā)熱、散熱平衡的原則來計(jì)算，這項(xiàng)計(jì)算在系統(tǒng)負(fù)載較大、長期連續(xù)工作時(shí)是必不可少的。但對(duì)于一般情況來說，油箱的有效容積可以按液壓泵的額定流量qp(L/min)估計(jì)出來。 油箱的有效容積可按下式確定 (3-5) 式中a為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，對(duì)中壓系統(tǒng)取a=5。所選泵的總流量為201.4L/min，液壓泵每分鐘排出的壓力油的體積為0.2m。算得油箱的有效容積為 V=5×0.2m=1m 3.7液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 3.7.1回路壓力損失驗(yàn)算 1.驗(yàn)算回路中的壓力損失 本系統(tǒng)較為復(fù)雜，有多個(gè)液壓執(zhí)行元件動(dòng)作回路，其中環(huán)節(jié)較多，管路損失較大的要算注射缸動(dòng)作回路，故主要驗(yàn)算由泵到注射缸這段管路的損失。 ⑴沿程壓力損失 沿程壓力損失，主要是注射缸快速注射時(shí)進(jìn)油管路的壓力損失。此管路長5m。管內(nèi)徑0.032m，快速時(shí)通過流量2.7L/s；選用20號(hào)機(jī)械系統(tǒng)損耗油，正常運(yùn)轉(zhuǎn)后油的運(yùn)動(dòng)粘度ν＝27mm/s，油的密度ρ＝918kg/m3。 油在管路中的實(shí)際流速為 m/s 油在管路中呈紊流流動(dòng)狀態(tài)，其沿程阻力系數(shù)為： 求得沿程壓力損失為： Mpa ⑵局部壓力損失 局部壓力損失包括通過管路中折管和管接頭等處的管路局部壓力損失 ，以及通過控制閥的局部壓力損失。其中管路局部壓力損失相對(duì)來說小得多，故主要計(jì)算通過控制閥的局部壓力損失。 單向順序伺的額定流量為50L/min，額定壓力損失為0.4MPa。電液換向閥的額定流量為190L/min，額定壓力損失0.3 MPa。單向順序閥的額定流量為150L/min，額定壓力損失0.2 MPa。 通過各閥的局部壓力損失之和為： Mpa 額定流量為250L/min，額定壓力損失為0.2MPa。 通過各閥的局部壓力損失之和為： Mpa 由以上計(jì)算結(jié)果可求得快速注射時(shí)，小泵到注射缸之間總的壓力損失為 ∑p1＝(0.03＋0.88)MPa＝0.91MPa 大泵到注射缸之間總的壓力損失為 ∑p2＝(0.03＋0.65)MPa＝0.68MPa 由計(jì)算結(jié)果看，大小泵的實(shí)際出口壓力距泵的額定壓力還有一定的壓力裕度，所選泵是適合的。 另外要說明的一點(diǎn)是：在整個(gè)注射過程中，注射壓力是不斷變化的，注射缸的進(jìn)口壓力也隨之由小到大變化，當(dāng)注射壓力達(dá)到最大時(shí)，注射缸活塞的運(yùn)動(dòng)速度也將近似等于零，此時(shí)管路的壓力損失隨流量的減小而減少。泵的實(shí)際出口壓力要比以上計(jì)算值小一些。 綜合考慮各工況的需要，確定系統(tǒng)的最高工作壓力為6.8MPa。 3.8本章小結(jié) 本章介紹了塑料注射機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的一些要求，通過這些要求計(jì)算對(duì)本設(shè)計(jì)的液壓元件進(jìn)行了選用，同時(shí)學(xué)習(xí)到了一些液壓方面以前不了解的知識(shí)，充實(shí)了自己，能夠合理的選用一些要求的液壓元件，并使這些元件能在一定的條件下穩(wěn)定的工作并能滿足系統(tǒng)工作的需要。 第4章 調(diào)模系統(tǒng)的相關(guān)計(jì)算與校核 前文已經(jīng)簡單描述，調(diào)模系統(tǒng)主要由4個(gè)小齒輪與1個(gè)大齒圈組成。他們之間相互嚙合，由一個(gè)液壓馬達(dá)帶動(dòng)。本章先對(duì)組成本系統(tǒng)的齒輪進(jìn)行了材料選用與規(guī)格計(jì)算，然后對(duì)齒輪進(jìn)行校核，使其強(qiáng)度能滿足本設(shè)計(jì)的應(yīng)用，最后對(duì)驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)進(jìn)行了選用計(jì)算。 4.1調(diào)模機(jī)構(gòu)齒輪的選擇 1.選用齒輪材料 因傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速不高，選用軟齒面齒輪傳動(dòng) 齒輪選用便于制造且價(jià)格便宜的材料 小齒輪：45鋼(調(diào)質(zhì)),硬度為240HBS 大齒圈：45鋼(?；?,硬度為200HBS 2.選用齒輪精度等級(jí) 塑料注射機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故齒輪選用8級(jí)精度 3.確定計(jì)算方案 因選用閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，故采用接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，彎曲疲勞強(qiáng)度校核的設(shè)計(jì)方法。 4.2調(diào)模機(jī)構(gòu)齒輪相關(guān)尺寸計(jì)算 1.初步選用設(shè)計(jì)參數(shù) 根據(jù)設(shè)計(jì)需要，模數(shù)m=2.5mm 壓力角 小齒輪齒頂圓直徑mm 大齒輪齒頂圓直徑mm。齒頂高系數(shù)=1，頂隙系數(shù)=0.25。 (1) 小齒輪分度圓直徑mm (2) 大齒輪分度圓直徑 mm (3) 齒頂高 mm 齒根高 =(1+0.25) 2.5=3.125mm 齒全高 =5.625mm (4) 小齒輪齒根圓直徑 mm 大齒輪齒根圓直徑 mm (5) 基圓直徑 mm mm (6) 齒距 mm (7) 基圓齒距 mm (8) 齒厚 mm (9) 齒槽寬 mm (10) 頂隙 mm (11) 標(biāo)準(zhǔn)中心距 mm (12) 節(jié)圓直徑(當(dāng)中心距為標(biāo)準(zhǔn)中心距時(shí)) mm mm (13) 傳動(dòng)比 4.3調(diào)模機(jī)構(gòu)齒輪的校核 4.3.1齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 Mpa 由于齒輪為馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，由選用液壓馬達(dá)所得的計(jì)算數(shù)據(jù) 取轉(zhuǎn)速n=100r/min 輸出轉(zhuǎn)距T=769n.m 角速度=10.5rad/s 馬達(dá)輸出功率 ： P==10.5769=8KW 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值: 試選載荷系數(shù) 1. 計(jì)算小齒輪名義轉(zhuǎn)矩 N.mm 由相關(guān)資料查得 選齒寬系數(shù) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 由相關(guān)資料查取彈性系數(shù) 由相關(guān)資料查得 Mpa Mpa Mpa Mpa 2.計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 取工作壽命為10年，每年300工作日，雙班制 由相關(guān)資料查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) 3.計(jì)算許用應(yīng)力。取失效概率為1%，接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù) Mpa Mpa 4.3.2校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 確定計(jì)算參數(shù): 由相關(guān)資料查取齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù) 由相關(guān)資料查取彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) 計(jì)算許用應(yīng)力，取彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù) Mpa Mpa 校核計(jì)算 =Mpa =Mpa =Mpa =Mpa 4.4調(diào)模機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)的選擇 4.4.1確定液壓馬達(dá)的排量 因液壓馬達(dá)為單向旋轉(zhuǎn)且出口壓力為零，因此液壓馬達(dá)的排量 式中，液壓馬達(dá)的總效率＝0.90。按計(jì)算值選雙斜盤柱塞馬達(dá)，排量0.9×m/r，額定壓力20MPa。 4.4.2液壓馬達(dá)的選擇 前面已求得馬達(dá)的排量為0.8L/r，正常工作時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩769Nm，選SZM0.9雙斜盤軸向柱塞式液壓馬達(dá)。其理論排量0.9L/r，額定壓力20Mpa，額定轉(zhuǎn)速為80~100r/min，最高轉(zhuǎn)矩3057Nm，機(jī)械效率大于90%。 4.5本章小結(jié) 本章對(duì)調(diào)模系統(tǒng)所應(yīng)用的齒輪進(jìn)行了選擇并對(duì)各種相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算，確定了一些基本的尺寸，同時(shí)經(jīng)過對(duì)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度與齒面接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算，經(jīng)過校核，可知本設(shè)計(jì)選用的齒輪符合所需要的要求，最后對(duì)驅(qū)動(dòng)調(diào)模裝置的液壓馬達(dá)進(jìn)行了選擇。 第5章 動(dòng)模板的設(shè)計(jì)與校核 5.1 動(dòng)模板的設(shè)計(jì)選用 動(dòng)模板與定模板的區(qū)別在于，它可以在鎖模機(jī)構(gòu)的連桿推動(dòng)下，沿著拉桿縱向移動(dòng)。通過夾具(圖5.1)與動(dòng)模板上的螺紋孔配合，可以夾緊不同規(guī)格大小的模具。 1.動(dòng)模板的材料 動(dòng)模板根據(jù)需要選用石墨鑄鐵QT500-7。 2.動(dòng)模板的規(guī)格選用 L=630mm,H=620mm. mm, mm 在動(dòng)模板正表面均布88個(gè)M16的螺紋孔。在動(dòng)模板正中間有一個(gè)mm的通孔，頂出液壓缸的活塞桿連著頂出桿從這里穿過，在桿的4角均勻分布4個(gè)mm的通孔，拉桿從這里通過，起導(dǎo)向和連接作用。 3.動(dòng)模板厚度的選定 為了讓動(dòng)模板能承受在閉模時(shí)的沖擊力，動(dòng)模板的厚度應(yīng)具備一定的規(guī)格。本設(shè)計(jì)初步選定模板厚度 B=160mm 下文對(duì)動(dòng)模板進(jìn)行校核，看選定的厚度能否滿足強(qiáng)度需要。 5.2動(dòng)模板強(qiáng)度的校核 由于動(dòng)模板上布滿螺紋孔，所以我們選用一個(gè)最危險(xiǎn)的截面，也就是螺紋孔分布最密集的截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。 1.動(dòng)模板的許用應(yīng)力 動(dòng)模板材料極限應(yīng)力Mpa 石墨鑄鐵屬于塑性材料，安全系數(shù)n=1 許用應(yīng)力 Mpa 3.動(dòng)模板強(qiáng)度計(jì)算 實(shí)際面積 (5-1) 式中 ——凈截面積； B——鋼板寬度； T——鋼板厚度； N——危險(xiǎn)截面上排列的螺紋孔數(shù)； D——螺紋孔的直徑。 于是，動(dòng)模板的強(qiáng)度條件應(yīng)為 (5-2) =133mm 本設(shè)計(jì)取動(dòng)模板厚度為160mm133mm 綜上，本設(shè)計(jì)動(dòng)模板強(qiáng)度符合要求。 5.1動(dòng)模板夾具 5.3本章小結(jié) 本章介紹了動(dòng)模板與定模板的區(qū)別，對(duì)動(dòng)模板進(jìn)行了選用，對(duì)動(dòng)模板進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，初步確定了動(dòng)模板的厚度以及一些其他的數(shù)據(jù)，并經(jīng)過了對(duì)動(dòng)模板的強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算與校核，可以得出所設(shè)計(jì)的動(dòng)模板強(qiáng)度符合要求的結(jié)論，最終確定了動(dòng)模板的尺寸。