合模装置的设计
合模装置的设计1
3合模装置的设计合模装置是注塑机的一个重要部分，它的主要任务是提高足够的合模力，在注射时，使模具锁紧可靠。
同时，在规定的时间内以一定的速度实现模具的启闭动作，顶出制品。
它的结构和性能的好坏不仅直接影响着加工制品的质量，同时也决定着机器生产率的高低。
一个良好的合模装置应满足一下几个要求：1 应有足够的合模力，保证模具在模腔压力的作用下不沿分型面胀开，以免制品形成飞边，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不同形状和尺寸的制品的成型要求。
3 应有一定的模板运行速度。
合模时先快后慢，开模时先慢后快再慢，以满足制品的成型要求。
4 应有制品和模板间距调节装置以及安全保护装置。
5 结构尽量简单，便于制造和维修。
合模装置主要由固定模板、活动模板、拉杆、液压缸、肘杆以及调模装置和制品顶出机构等组成。
由于合模机构对注塑机的性能起着至关重要的影响，人们一直对合模机构进行着不断的研究和探索，力求设计出合模力大、运行速度快、耗能低、安全可靠又结构简单的合模装置。
有些学者提出了较符合实际的多目标函数和考虑实际约束条件的理论模型，来对合模机构进行优化设计和研究，并取得了一定的成果。
目前，注塑机上所使用的合模装置从结构上大体可分为液压式和液压肘杆式两大类。
液压式合模机构装置是依靠液体的压力直接锁紧模具，当液体压力解除后，合模力也随之消失，它是以简单的往复运动来实现模具的启闭动作。
目前，液压合模装置主要有单杠直压式、冲压式、充液式和特殊液压式。
液压——曲肘合模机构由液压系统和曲肘机构两部分组成。
它是利用肘杆机构在油压作用下使合模系统产生变形而锁紧模具。
其最大特点是具有自锁作用，即当模具锁紧后，油压撤除，合模力也不会消失，且运动特性也符合开、合模的要求。
3.1 合模装置工作过程中的特性在对合模装置的三个基本要求中（力、速度、位置和行程空间），显然，力是最主要的。
因此，根据液压式和肘杆式两种合模装置的工作原来，首先，讨论一下在力学方面所具有的一些特性。
合模导向机构的设计
3.固定形式及配合精度
导套安装时模板上与之配合的孔径公差按H7/m6或H7/k6 配合
外圆加工凹槽
局部磨出环形槽
侧向开小孔
三 锥面定位机构
——用于高精、大型、深腔、薄壁件，（防 侧压大、偏移），将会导致导柱卡死或损坏。 1.当模具比较小时，可以采用带锥面的 导柱和导套，如下图所示。
2.对于尺寸较大的模具，必须采 用动、定模模板各带锥面的 对合机构与导柱导套联合使 用。（见右图） 锥面定位有两种形式 1.两锥面间留有间隙将淬火镶块 装在模具上,使它与两锥面配 合,制止型腔或型芯的偏移 (图中右上图) 2.两锥面配合(图中右下图),锥面 角愈小愈有利于定位,但由于 开模力的关系,锥面角也不宜 过小,一般取5°~20°,配合 高度在15mm以上,两锥面都 要淬火处理.
①导柱合理均布在模具分型面四周、中心至模具边缘应 有足够距离保证强度。 ②导柱与主型芯安装在同侧，且导柱长度＞型芯端面 6～8mm、则导柱先入导套后型芯才入型腔。 ③推件板推出则推件板一边要设导柱，防推件板从型 芯中脱落且导柱长度＞推件板的推出距离、以保证推 件板始终处于被导向状态。
二、导套
1.导套的结构形式 带头导套——用于精度较高合， 如下图所示 直导套——用于简单模具 如右图所示
第八节 合模导向机构设计
学习目的和要求：
1、理解掌握合模导向机构的作用及各 项设计原则。 2、会正确进行合模导向机构各零件的 设计。
3、在课堂教学和练习过程中提高学生 的识图能力。
（一）概述
一、定义：保证动模和定模 正确定位与导向的零件。 二、作用： 1.导向----合模时,首先是 导向零件接触,引导动、定 模准确合拢，避免型芯或 凸模先进入凹模型腔内， 造成成型零件损坏.如右图 所示。
合 模 装 置
➢ 模板受力条件好，模板尺寸可加大，但行程范围不大。 ➢ 外翻式双曲肘机构有利于扩大开模行程。 ➢ 具有增力作用，增力倍数的大小同肘杆机构的形式、各肘 杆的尺寸以及相互位置有关。 ➢ ➢ 模板的运动速度从合模开始到结束是变化的。 ➢ 必须设置专门的调模机构调节模板间距、锁模力和合模速 度，不如液压合模装置的适应性大和使用方便。 ➢ 曲肘机构容易磨损，加工精度要求也高。 ➢ 在中、小型注射机中均有采用。
图6-50 稳压式合模装置结构
1、移模活塞 2、合模活塞 3、闸板 4、动模板
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图6-51 液压－闸板式稳压合模装置
2、液压—机械式合模装置
① 液压—单曲肘合模装置
特点及应用： ➢ 机身长度短。 ➢ 模板易受力不均。 ➢ 两模板距离的调整较容易。 ➢ 具有机械增力作用（约10多倍）。 ➢ 主要用于锁模力在1000kN以下的小型注射机。
F 4
v
2Q
3 D2
104
D——液压缸内径； P——油压； Q——液压泵流量。
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图6-44 单缸直压式合模装置
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② 充液式合模装置
工作原理：
通过变更油缸直径来实现高速、低压移模和高压、低 速合紧的要求。
特点及应用：
采用两个不同缸径 的液压缸分别满足行程 速度和力的不同要求； 但结构较笨重，刚性差， 功耗大；油液易发热和 变质。中、大型机中较 常采用。
为防止合模液压缸超越工作行程，必须限制模具的 最小厚度，严禁注射机在无模情况下进行合模操作。
2、液压工作原理：
调节锁模系统的变形量，即可调整锁模力。 常用的调模装置： ① 螺纹肘杆调距 ② 移动合模液压缸位置调距 ③ 拉杆螺母调距 ④ 动模板间连接大螺母调距
机械毕业设计-2000KN冷室压铸机合模装置设计
20142000KN0XXXXXXXXX10002014-00-002000KN2000KN :(1) 2000KN(2) 2000KN(3)(4)(5)(6)The design of model 2000KN cold chamberdie casting machineABSTRACTThis design is the design of 2000KN cold chamber die casting machine clamping device. Here mainly includes: the structure design of three large formwork, mould locking machine hinge, adjustable die parts, check to determine the mode locking and the ejector oil cylinder size. The graduation design on the design of the basic skills training, enhancing the analysis and to solve engineering problems, and create a certain condition for general mechanical design.The structure is mainly composed of a cylinder power through the locking machine hinge will need to transfer the power to the movable template, dynamic template driven screw nut, which drives the clamping device movement, improve labor productivity and automation level of production. But also show its superiority, there are broad prospects for the development.The research of this thesis:(1) into 2000KN cold chamber die casting machine general structure design of equipment.(2) analysis of model 2000KN cold chamber die casting machine device performance.(3) design of locking machine hinge.(4) structure design of adjustable die components.(5) the design of components for the design calculation and check.(6) assembly drawing and parts assembly diagram and parts diagram design.CylinderKeywords cold chamber die casting machine, molding machine, lock (I)ABSTRACT (II)1 (1)2 (7)3 (24)4 (34) (38) (39) (40)11.11822 Willam Church 1.2 1849 J.J.Sturgiss 1885 Mersen-thaler 19 60 1904 Franklin 1905 Doehler Wagner 1927 Jesef Pfolak401.2kN1-12-22-21- 2- 3-4- 5- 6-7- 8- 9-12- 11-10-15- 14-13-1.1 16—261.2 2-32-31- 2- 3- 4-1.31.4— —2.12-42-41- 2- 3- 4- 5- 6-2.2Hmax Hmin2.322.110%-20%1-2 1-22.22- 12- 11— 2— 3— 4— 5— 67—2-22-21— 2—2.32.3.1-3 L1 3°2.3.2()()H mm V mm 00()()H mm V mm()()H mm V mm =680×685mm 00()()H mm V mm =460×460mm2.3.3 Smm S (mm)2-42-41- 2- 3- 4-m S L l2m S L——l—— L ——2.42-52-5L1—L2——L4—L5—E—L1 L5L1 L2 ,L1mmaxS1—S2—XOY2.4.1——Smxc1cos()2cos c x L L 4-11sin()2sin (12)sin L L L L1sin()(12)sin sin 2L L L L 4 -2cos 12L L .<1>1cos()c x L L c x0 L1 L2 c x maxcx max 1cos (12)cos c x L L L Lmax L1 XOY L5 L4max380mm c x mincx min max 1cos()c x L Lmax minmax (12)cos 1cos()m c c S x x L L L L 0S -7 max 0,max 0, 0S 00max max 0max max 4cos 5cos[180()]5cos()4cos 4cos 4cos 5cos()5cos()S L L L L L L L L4sin 5sin()E L L 4-30max 5[cos()cos()]S L 2.4.2-81c F ——d h ——1f F ——f h ——m F M F0F —— m F ——2-6M012cos 0c F F 110cd f f F h F h1cos 02f m F F d h f h5sin()d h L 1sin()f h L 4.<2>arcsin[sin()(1)sin ]4.<3>5sin()arcsin[]4E L L M 11012cos cos 2cos cos 5sin()cos 1sin()cos f f m c dF h F M F F h L L4-42.4.30F 01sin()cos 5sin()cos m m F L F F M L4-5 4.<5>max 0155 ( )max 0155max 0155()2.4.4 2-72-7-9cos sin()C D v vcos(90)sin()WD D D v v v 15D F v L v L( 15,F D F F D D F L F L F v F v )sin()cos F B v vm v 0v0sin()cos cos sin()F m B C Cv v v i v v v1sin()cos 5sin()cos L i L3.1<1>3.1<1> 2.1<1>3.1<1> sin() i a b i i i1sin()cos sin()5cos sin()sin()L i L1sin()5cos sin()L L B v WD v ai sin()1sin()cos sin()5cos sin()F B a WDD v v L i v v Lcos sin()sin()WD v C v bi sin()cos sin()cos sin()sin()sin()WD D b C CC C v v i v v v va bi i iC v —— 0vD v —— L5 WD v ——D vF v —— L1 B v ——BF v —— L2a. L1 L5 L1 L5b. 3.1<1> coscos 80° 90° 80° 85° cos3.1<1> cos (80~90)(4~6) (15) cos 0cos 1 sin()11sin()cos lim 05cos sin()cos L i La i sin()b ic. 3.1<1>sin() 1800 sin() L5 L4 max 0155() 155° a.a i a i i(15)b. E5E L L5 L4 b i L5 =90° L4 C v D v5E L L4 L4 L4 b i 90° 90° b i 90° a i 90° a i2.4.5L1 L415 4~6 max 0155 ()90 L4 ()90 L4 75 m S 0S 0(/)m S S 1.3 1.4 5E L 1/20.8~0.9L L /(12)0.7~0.8m S L L 16~221220,5200,L L2000m F KN 380m S 20 515 max 80max (12)cos 1cos()m S L L L Lmax 380(180220)cos5180cos(5)max 1134sin 5sin()E L L0max 5[cos()cos()]S L0110[cos(515)cos(113515)]S0421S mmm S 0S03800.90421m S S5sin()cos 1sin()cos L M L110sin(051580)cos5180sin(055)cos8019.8820M20M020*******m F KN F KN M2-82-82.52458036A mm mm cm 45 840°C 600°C600,355b s MPa MPa020002007.64cos cos5F kNF kN22007.64/2278.836F kN MPa A cm600[]4001.5b s MPa ns n 1.5 []2.640Cr 60mm22007.64/2/695.54s F kN MPaD A[]120MPa[]33.1020*******m F KN F KN M14Mpa, 95.0m 3.1.10.0978D m=97.8mm 3-1 01F 100 KN=07 09 =0.8p MPap =14MPa 3-1 D =100mm/mm(GB/T 2348-1993) 100mm4.1 mm8 10 12 16 20 25 32 40 50 6380 100 125 160 200 250 320 400 500 dd/D d/D=0.3-0.5 d/D=0.5-0.7 d/D=0.7 d=0.7D=0.7×100=70mm d=70mm.3-1/mm (GB/T 2348-1993)10 12 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 3603.1.2 BB B 0.6-1.0 D B 0.6-1.0 ×100= 60-100 mm B =350mm 3.1.3D 20-303.1.40.08Dmax 2p D3-2max p=/b n ,b0.08D5n 45b=600MPaP243 2—10 n=5]=nb=120MPa0.080.3D3-3 max max2.33p Dp ( 45 ) 3-3=5080D=0.10.080.3D1.5max P =14 1.5=21MPmax max 2.33p D p211002.3120-321=9.8510mm 3.1.5A.d][4 F dF][ ][ =/b n ,n 1.40][4d F3-4][ ———— MPa 805004n ][bQ235 375-500MPa 400MPad70 mm 39.9 mm .B.Fk F k F/10l dkkn F F k n k n =2~4a./k l r 22k i EJ F lb./k l r21()k kfA F a l i r l k r A J r k / m 3-2 iE211/1006.2m N E A f3-33-2 ii1/41243-3f m 28/10m N f m5.6 1/1600 802.5 1/9000 1104.9 1/5000 85c. 20l k3.22000KN 200TF=80KN3.2.10.0766D m =76.6mm 3-101F 80 KN=07 09 =0.8p MPap =14MPa3-1 D =80mm/mm(GB/T 2348-1993) 80mm4.1 mm 8 10 12 16 20 25 32 40 50 6380 100 125 160 200 250 320 400 500dd/Dd/D=0.3-0.5 d/D=0.5-0.7d/D=0.7 d=0.7D=0.7×80=56mm d=56mm. 3-1/mm(GB/T 2348-1993) 10 12 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200220 250 280 320 3603.2.2A.d][4 Fd F][ ][ =/b n ,n 1.40][4d F 3-4][ ———— MPa 805004n ][b Q235 375-500MPa 400MPad 56 mm 35.69 mm .1.20 25 35 45 45 45][2 DP y Py —— MPa Pn 5.1MPa Py=1.5PnPn 16MPa Py=1.25Pn[ ]—— N/mm 2 [ ]=nb b 1. PnPn=14MPa2. PmaxPmax 1.5Pn=1.25 14=17.5MPa45 b=600MPaP243 2—10 n=5[ ]=n b =120MPa ][2 D P y =17.5802120=5.83mm6mm92mm3.33-1Z1 Z2Z325 250 7550 500 15054 504 15445 495 1454545 45 40Cr 241HB 206HB 260HB 45 229HB 206HB 240HBj f s j MPa uBn N K K K K u zm )()1(1020883218w s w MPa BYnzm N K K K K )(1019123215 N---- kW N=5kW;j n ----- r/min .j n =960 r/min ;m----- mm , m=2 mm ;B---- mm ;B=20 mm ;z---- z=25;u---- ,u=1.26;s K -----s K =T K n K N K qK T K ----mT C Tn K 0160 T------ T=15000h.;1n ----- r/min ,1n =500 r/min0C ---- 0C =710 0C =6102 m---- m=3 m=6;n K ---- n K =0.60N K ---- N K =0.78q K ----- q K =0.603K ----- 3K =1.12K ----- 2K =11K ------ 1K =1Y------ Y=0.386j ---- MPa 4-7 j=650 Mpa w --- MPa 4-7 w =275 Mpaj =635 Mpaj w =78 Mpaw42201. 3S2. 2S 3S3. DCC280 2-4S4. 0.1S5.6.7.8.9. 620-68010. 22011. 15-20mm.12.13. 90-9914. 7015. 7516. 3-517. 30-5018. 50-6019.60mm40mm 40mm20.,2-22:[1] [M]. 2001 45 49.[2] [M]. 2005 51 60.[3] [M]. 1999 11.[4] [M]. 2002 79 83.[5] [M]. 2007 40-51.[6] [M]. 2004 34-46.[7] [M]. 1995 99-140.[8] [M]. 2006 53-78.[9] [M]. 1987 97-112.[10] [M]. 2001 77-94.[11] [M]. 2005 167-180.[12] [M]. 1992 435-474.[13] [M]. 1994 167-200.[14] [M]. 2003 52-76.[15] [M]. 2000 20-89.[16] [M]. 1999 63-98.[17] [M]. 200081-129.[18] 2006 98-118.[19]Graham T. C machining technology[M].London: Springer-Verlag 1993 105-144.[20]Machine tool design handbook[M].New Delhi : Tata McGraw-Hill Publishing Co.Ltd. 1982 114-136.XXXX XXXX XX。
5.4合模装置
2019年4月17日
合模类型的比较
合模形式与能耗 一般而言合模装置决定了注射机的总能耗。 液压式远大于肘杆式。 合模形式与成本 中小型的液压式高于肘杆式的。 合模形式的调整与维护 液压式的通过改变工作油的压力，可以方便 地调整，并易于读取。肘杆式则需要设置特 殊的调整装置和测力装置
三、顶出装置
顶出的作用？
2019年4月17日
顶出装置的种类
1）机械式顶出装置 2）液压式顶出装置 3）气动式顶出装置
2019年4月17日
液压式顶出装置最常用
顶出位置可选，行程可调，顶出次数可随意。 力量足够，速度合适。
2019年4月17日
四、合模类型的比较
考虑因素： 合模形式与制品尺寸精度在合模力相同和 工艺条件相似条件下，制品的尺寸精度在 很大程度上取决于合模装置的刚性。就一 般而言，肘杆式合模装置的刚性大于液压 式。但液压式的稳定性好。精密注射常用 液压式。
2019年4月17日
单曲肘合模装置
2019年4月17日
特点：
结构简单，外形尺寸小，制造容易。 增力作用小（10倍左右）承载能力受结构 限制作用大。 主要用于1000kN以下小型机上。
Ψ
P1
α
Po
2019年4月17日
P2
β
Pm
2 ）双曲肘合模装置( 又称对称型)
组成：模板，拉杆，双曲肘机构，顶出和 调模装置，移动油缸等。 特点： 增力作用大 机械机构复杂 模板行程较短
2019年4月17日
解决双曲肘机构行程短的方案：
改变肘杆的运动方向将后杆向外侧翻转 将固定模板和肘杆连接交节改为活动交节
5.4 合模装置
合模力
Pcm
D
4
2
p0 10
1
(5 - 12)
式中：Pcm — 锁模力（KN） p。— 油压（MPa） D — 活塞直径（cm）
14/60
移模速度
Q V 2 D /4
(5 - 13)
式中:Q — 合模时对油缸的供油量（升/分） V — 移模速度（米/秒）
15/60
② 增压式合模装置
27/60
⑦ 液压—抱合螺母式合模装置
图5-42 液压—抱合螺母式合模装置 6-移模油缸 5抱合螺母 4-移动模板 3-阳模 2-阴模 1-锁紧油缸
28/60
5.4.2.3 液压—机械式合模装置
液压-机械式合模装置由液 压系统和肘杆机构两部分组成。 最常用的是移模油缸或稳压油 缸与肘杆机构组成的串接式合 模装置，兼有液压式和机械式 合模装置速度快、自锁、节能 等优点。
Lt L1 L2 Lm H3 H3 A nFt F1 F2 Fm 48J 1 48J 2
杆长比
L1 L2
E 2 F L1 1 0 2 2A
38/60
图5-46 F —α关系曲线
39/60
活塞杆推力
sin F0 P2 sin
式中：
Lt —— 拉杆长度
Lt —— 拉杆变形量
Lc —— 受压零件的总长度
Lc —— 受压零件的总变形量
37/60
锁模力
F
EL1 1 cos 0 L2 1 cos 0 Lt L1 L2 Lm H3 H3 nFt F1 F2 Fm 48J 1 48J 2
液压控制系统的主要回路
中空吹塑成型机双模具合模装置的设计
无需另设动力源， 但要求压缩空气必须干燥、 清洁、 无油。
!# $" 气压传动双模具合模装置主要结构
双模具合模装置 如图 $ 所示， 包 括模 板、 拉杆、 连 杆、 气 压传动机构、 锁模 机构、 底吹装置等部件。
图 $" 双模具合模装置 $ —后模板； ! —斜楔； % —锁模杆； &、 ’、 ( —动模板； ) —左模具组； * —右模具
可靠地闭模、 开启和方 便、 可靠地取出 塑料制品， 以及生 产率 的提高。
<7 常用合模装置结构形式
<6 <7 直压式合模装置
直压式合模装置 模具直 接由 左右 两边油 缸或 气缸的 活 塞杆与锁模板连接进行移模和锁模。 油、 气 缸的推力全 部变 为锁模力。合模装 置工作 时， 从两 个油、 气缸 的同一 侧进 油 （或气） ， 两侧的模 板前 进带 动模 具闭 合； 从另 一侧 进油 （或 气） ， 两模板后退使模具打开； 要求两边的模 板闭合和打 开的 动作同时进行。
<6 ;7 同步驱动无拉杆合模装置
同步驱动无拉杆合模装置是一种最 新的合模 机构， 它采 用互相对称的 两 套液 压驱 动 机构， 分 别 同步 驱动 各 自的 模 板。由于模板中心受驱动油缸的作用力 ， 所以 能降低模 板的 重量， 减 小锁 紧变 形量， 从 而使 装卸 模具 更容 易， 容 模量 更 大， 更适合机械 手的操作， 性 能上 比插销 式无 拉杆 合模机 构 更具有优越性， 值得推广应用。 各种合模机构在 长期 发展过 程中， 都 在不断 完善、 不断
<6 !7 J 型合模装置
对于大型容器的吹制需要大的模具 ， 两模 板之间的 间距 要宽大， 模板下还需要容纳 型坯拉伸装置以及 适应设备 的装 配与检修等。采用 J 型合模装置框 架是能够满足要求的， 它
合模装置
前者以缩短冷却时间为主要方向，后者主要提高开 闭模速度。一般而言，肘杆式的易实现高速平稳 变速。液压式升压时间长，动作切换次数多。 合模形式与能耗 一般而言合模装置决定了注射机的总能耗。液压式 远大于肘杆式。 合模形式与成本 中小型的液压式高于肘杆式的。 合模形式的调整与维护 液压式的通过改变工作油的压力，可以方便地调整， 并易于读取。肘杆式则需要设置特殊的调整装置 和测力装置
当曲肘机构合紧处于一直线排列时： 总变形 Pcm Pcm L0 L p L k ZC p C k
1 1 Pcm ( ) ZC p C k
即： Pcm=C* ∆Lo 式中：C为系统的总刚度 Ck
Pcm C
1/C= 1/(Z*Cp)+1/
在注射时，由于有胀模力的存在，使得最终的 琐紧力（Pz）比合模力(Pcm)要大。
L p
ZEF p
也可写为： Pcm Z * C p * L p 式中：Lp-----拉杆长度 Fp------拉杆截面积 ∆ Lp------拉杆变形
Pcm-----合模力 E------ 拉杆材料弹性模量 Z------拉杆数 Cp-----拉杆刚度,Cp=E*Fp/Lp 同理受压杆的变形：
第一节合模装置工作过程的特征
一基本的概念： 合模力(Pcm)：合模终结时，模板对模具形成的 锁紧力 锁模力(Pz)：在合模终结当熔料注入模腔时，模 板对模具形成的锁紧力。 变形力(Pc)：在锁紧模具过程中，机构由于变形 而产生的内力。 移模力(Pm)：在启闭模时，对动模板的作用力
胀模力：因熔料模腔压力作用，而产生欲 使模具分开的力。 二 液压式合模装置基本特征 依靠液体压力经油缸活塞直接实现模具的 合紧。 2 3 Pcm D0 P0 10 1 合模力： 4 Pcm----合模力（kN） Ds -----合模油缸直径(m) Po-----工作油压力(MPa)
XS_ZY_120A塑料注射成型机合模装置的设计
文章编号:1005-2895(2001)04-0033-03XS -ZY -120A 塑料注射成型机合模装置的设计高秀兰 (宝鸡文理学院机械工程系,陕西宝鸡721007) 摘 要:介绍了XS -Z Y -120A 型塑料注射成型机合模装置的设计,主要包括其主要功能结构、工作原理、模板距离调节机构、推出机构及其液压系统,并分析了其优缺点。
关 键 词:塑料注射机;液压—单曲肘合模装置;推出机构中图分类号:T Q 320.66+2 文献标识码:B收稿日期:2001-07-02作者简介:高秀兰(1965-),女,陕西扶风县人,宝鸡文理学院讲师,工学学士,主要研究方向为机械设计,CA D/CA M.1 引 言在塑料注射成型机中,合模装置的设计是否合理,关系到成型模具能否可靠地闭锁、开启;方便、可靠地取出塑料制品;以及塑料注射成型机生产率的提高。
可见,合模装置的设计在塑料注射成型机的设计中占据着比较重要的地位。
2 XS -ZY -120A 型塑料注射成型机的工作原理注射成型机的示意图如图1所示。
注射成型机的注射过程由三个阶段组成:呈粒状的塑料原料被输送机送到料斗9中,再落入料斗出口处的螺杆8内,然后被螺杆连续均匀地向前输送。
螺杆在输送物料的过程中,逐渐压实物料,并在料筒外加热和螺杆剪切热的作用下,将物料加热到粘流态。
粘流态的塑料被螺杆推送到螺杆头部积聚,压力逐渐升高。
当此压力升高到一定值时,压力阀换向,注射油缸11的活塞退回,带动螺杆后退,对螺杆头部物料进行计量。
螺杆退回到一定位置,其头部的熔料增多到所需的注射量时,限位开关动作,使螺杆停止后退和转动,预塑完毕。
同时,合模机构在合模油缸的推动下移动动模5使模具闭合,整个注射座也前移,使喷嘴对准模具的主浇道口。
然后,注射油缸切换,带动螺杆按要求的注射压力和注射速度将熔料注入到模腔内。
注射完毕,就完成了第一阶段工作。
第二阶段是保压。
在熔料充满模腔后,螺杆仍然不图1 注射成型机示意图1-顶杆固定板 2-顶出底板 3-动模安装板4-顶杆 5-动模 6-定模 7-定模安装板8-螺杆 9-料斗 10-电机 11-注射油缸停地转动,不断向模腔内补充制品冷却收缩所需要的物料,保持熔料一定的压力,防止模腔中熔料可能产生的反流。
《注塑机设计中的合模机构设计案例综述4400字》
注塑机设计中的合模机构设计案例综述目录1.1合模装置简述 (1)1.2合模类型的确定 (1)1.3肘杆机构设计方案 (2)1.1.1 肘杆机构的运动分析 (2)各个肘杆受力 (3)1.1.2 肘杆机构力的放大倍 (4)1.1.3 机构变形力及其与机构移模力之间的关系计算 (4)1.4对合模装置进行工况分析 (6)（1）合模油缸负载 (6)（2）顶出油缸负载 (6)（3）油缸几何尺寸的确定 (6)1.5顶出装置 (7)（3）力量足够，速度适中。
(7)（1）机械顶出 (7)（2）液压顶出 (7)1.6主要零件的设计校核 (7)1.6.1 模板强度计算 (7)1.6.2 拉杆的设计与校核 (10)1.6.3 拉杆螺母 (11)1.7调模装置 (12)1.7.1 调模装置的结构选择 (12)1.7.2 链条的设计计算 (12)1.1合模装置简述合模装置可以保证模具的开合和闭合，并且可以使注塑成型的制成品从模具上被顶出脱落。
所以，合模装置决定着制成品的质量。
一个合格的合模装置，对力、速度和安装模具等方面有很高的要求1.2合模类型的确定合模部分是注塑机系统的重要组成部分，一般是由定模具、动模具，和顶出装置组成的。
定模具与料筒相连是固定不动的。
动模具依靠电机带动，在注射进行的过程中，先由动模具与定模具相结合形成密闭的模具腔室，然后注射融化的物料进入腔室中在高压的作用下形成成品雏形。
然后经过保温降压、降温保压等一系列过程形成成品。
合模装置大致可以分为三种而每一种又能够分成多种形式。
一个好的和睦合模装置需要有一定的硬度和刚度保证在注射过程中自身不会被损坏并且要保证有良好的密闭性保证在高压下融化的物料不会沿着缝隙溢出。
模具装着还要有相当的路程来使得定模具可以来回运动。
在运动过程与注射过程相互配合。
即在动模具开始的行动时速度要快，然后再注射过程中的速度要缓慢，而后脱模时速度要快，形成快慢快的运动行进形式。
1.3肘杆机构设计方案 1.1.1 肘杆机构的运动分析（1）肘杆机构尺寸的确定 ①定L2为430mm 。
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3合模装置的设计合模装置是注塑机的一个重要部分，它的主要任务是提高足够的合模力，在注射时，使模具锁紧可靠。
同时，在规定的时间内以一定的速度实现模具的启闭动作，顶出制品。
它的结构和性能的好坏不仅直接影响着加工制品的质量，同时也决定着机器生产率的高低。
一个良好的合模装置应满足一下几个要求：1 应有足够的合模力，保证模具在模腔压力的作用下不沿分型面胀开，以免制品形成飞边，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不同形状和尺寸的制品的成型要求。
3 应有一定的模板运行速度。
合模时先快后慢，开模时先慢后快再慢，以满足制品的成型要求。
4 应有制品和模板间距调节装置以及安全保护装置。
5 结构尽量简单，便于制造和维修。
合模装置主要由固定模板、活动模板、拉杆、液压缸、肘杆以及调模装置和制品顶出机构等组成。
由于合模机构对注塑机的性能起着至关重要的影响，人们一直对合模机构进行着不断的研究和探索，力求设计出合模力大、运行速度快、耗能低、安全可靠又结构简单的合模装置。
有些学者提出了较符合实际的多目标函数和考虑实际约束条件的理论模型，来对合模机构进行优化设计和研究，并取得了一定的成果。
目前，注塑机上所使用的合模装置从结构上大体可分为液压式和液压肘杆式两大类。
液压式合模机构装置是依靠液体的压力直接锁紧模具，当液体压力解除后，合模力也随之消失，它是以简单的往复运动来实现模具的启闭动作。
目前，液压合模装置主要有单杠直压式、冲压式、充液式和特殊液压式。
液压——曲肘合模机构由液压系统和曲肘机构两部分组成。
它是利用肘杆机构在油压作用下使合模系统产生变形而锁紧模具。
其最大特点是具有自锁作用，即当模具锁紧后，油压撤除，合模力也不会消失，且运动特性也符合开、合模的要求。
3.1 合模装置工作过程中的特性在对合模装置的三个基本要求中（力、速度、位置和行程空间），显然，力是最主要的。
因此，根据液压式和肘杆式两种合模装置的工作原来，首先，讨论一下在力学方面所具有的一些特性。
在本节讨论中将涉及如下几种力的概念：合模力：合模终结时，模板对模具形成的锁紧力；锁模力：在合模终结时，当熔料注入模腔时，模板对模具形成的最终锁紧力；变形力：在锁紧模具过程中，机构由于变形而产生的内力；移模力：在启闭模时，对动模板的作用力；胀模力：因熔料模腔压力作用，而产生欲使模具分开的力。
3.1.1 液压式合模装置基本特征这种形式的合模，是依靠液体压力经油缸活塞直径实现对模具的合紧，并以其简单的往复运动来完成模具的启闭动作。
在合紧模具时所形成的合模力应为：p cm =4π20D 0P ×310 (3-1) 式中 p cm ——合模力（KN ）D O ——合模油缸直径（m ）p o ——工作油压力（MPa ）移模过程中的速度V m =F Q =20D 4πQ (3-2) 式中V m ——移模速度（m/min ）Q ——工作油流量（L/min ）F ——合模油缸的截面积（cm 2）因此，对液压式合模一般均具有如下特征：1 由式（3-1）可知，在油缸已定的情况下，合模力仅同工作油的压力有关。
所以合模装置在整个工作过程中，油缸一定要保持与负载相适应的力 。
要改变合模力，可直接通过调节工作油的压力来实现。
所以调整方便，读数易于显示。
2 以式（3-2）可知，若油缸已定，移模速度仅取决于油泵的流量。
在移模过程中，油泵的流量不变，其移模速度不变。
对于一般用定量泵组合起来的变速系统，则反映出所示有级变速的特征。
3 动模板在油缸行程范围内的任意点，可以停止并施压，故对不同厚度的模具适应性好，合模时，模具和模板因仅受活塞杆推力作用，故受力也比较均匀。
3.1.2 肘杆式（机械式）合模装置基本特征肘杆式合模装置是利用各种形式的肘杆机构，在合模时，使合模系统形成预应力，进而对模具实现锁紧的一种合模装置。
例如图13所示的单曲肘机构，当压力油进入油缸的活塞杆端，使活塞下移，从而带动肘杆机构并推动模板向前运动。
当运动至图（13-2a）所示状态时，即模具的分型面刚接触，而肘杆机构尚未成一线排列时，动模板将受到变形阻力的作用，只有在合模油缸的工作油继续升压，并足以克服系统的变形阻力，才能使肘杆成为图（13b）所示的一线排列。
此时，合模系统因发生弹性变形（△L P）而对模具实现预紧，此预紧力p cm 即为合模力。
当肘杆机构伸直并对模具实现预紧后，即使工作油的压力卸去，只要合模系统保持着原变形，其合模力是不会随之改变的。
在模具合紧后，如所有受力构件都遵守胡克定律以及不考虑接触点处的非线性变形，则受拉力作用的构件（即拉杆）的变形应为：△L P=3.2 调模装置的选择在注塑机合模部分的技术参数中，有最大模厚和最小模厚。
调模装置就是用于调节移动模板和前固定模板之间的距离，以适应不用的模具厚度。
对于液压——曲肘式合模装置来说，调模装置也是调整合模力的装置。
对调模装置的要求是调模要方便，便于操作；轴向位移准确、灵活、受力均匀；安全可靠，调节行程应有限位和过载保护措施。
目前，使用的调模装置形式很多，常见的几种形式有：1 将动模板设计成由两块组合起来的板，其厚度（H）可调。
2 将肘杆设计成长度可调的形式。
3 将整个肘杆机构设计成轴向位置可移动的结构。
本次设计选用形式1的调模装置，其结构如图3-7。
此结构的动模板是由左、右两块并用螺纹方式连接起来，通过旋动调节螺母，使动模板厚度B发生变化，从而实现模具高度和合模力的调整。
其特点是调模比较方便，但增加了模板和机器的长度，此式多用于中小型机器上。
图3-7 调模装置3.3 顶出装置的设计为了取出模内制品，在各类的合模装置上均需设置顶出装置。
顶出装置设计是否完善，将对制品质量和产量都有较大影响。
对顶出装置的要求有如下几点：1 顶出位置可选、行程可调、顶出次数可随意、直到顶出制品落下为止。
2 力量足够，速度合适。
3 操作方便。
3.3.1 顶出形式的确定目前使用的形式主要有：机械顶出、液压顶出、气压吹出数种。
除部分小型机只用机械顶出外，其余均是机械、液压两种顶出同时采用。
本机属小型机器，故选用机械顶出。
机械顶出是利用固定在厚模板或其它非移动件上的顶杆，在开模过程中与移动件（模具或动模板）形成相对运动，从而推动模具的顶板（杆），使制品顶出。
因这种顶出力和速度都取决于合模机构的开模力和移模速度，所以这种装置比较简单。
但是，这种装置必须在快速开模转为慢速时才能顶出制品，从而影响到机器的循环周期。
顶出时，模具上的顶板（杆）复位，需要在闭模后当模具的顶板（杆）脱离机器的顶杆后才能实现。
这对加工需复位后才能安放嵌件的模具就不方便。
所以，只要机械顶出的机器不多，主要是在小型机器上。
3.3.2 顶出位置和结构由于本次设计采用继续顶出的合模装置，其顶出杆主要根据合模机构的结构特点来定，可放置在动模板的中心可放在模板的两侧。
故设计出“十”字形顶出架斜放与四根拉杆上下角用四个螺母定位，顶出杆放置在中间孔用螺母，垫圈锁紧，顶出架置于动模板下侧适当位置。
3.3.3顶出速度与顶出力顶出制品时所需的力，受树脂性能、模具设计的拔模锥度，模具制造精度和光洁度，制品的面积和结构的复杂程度、冷却时间的长短等影响。
因此，很难用计算方法求得，一般根据经验来定。
机械顶出的速度和力是由机器的开模速度和开模力决定。
肘杆式的开模时的移模力则随开模行程而变化。
顶出速度一般取为1-2m/min。
3.4 肘杆机构设计3.4.1 肘杆机构的运动分析机构的运动分析主要讨论肘杆机构的几何尺寸及位置与模板行程及其速度之间的关系。
1 机构的运动行程与最大起始角图3-8 双曲肘机构运动图如上图，双曲肘在合模完毕及开模终了的运动原理图合模装置的基本参数的确定采用参数确定方法来定，统计的频带约为15-20%。
机构的自由度为：F=3×5－2×7=1模板行程（mm）：S m=11.2p cm0.5=11.2×3200.5=200.3mm式中：p cm——合模力考虑到统计频带误差，取S m =181mm模具最大厚度（mm ）：H max =17.42 p cm 0.45=17.42×3200.45=233.5mm取H max =220mm模具最小厚度H min =0.56 H max =0.56×233.5=130.8mm取H min =130mm由图可写出动模板行程为：S m =(L 1+L 2)- L 1Cos αmax -[ L 22-( L 1Sin αmax )2]0.5= L 1(λ1+1- Cos αmax -()2max 211--αλSin ) (3-14) 式中：L 1、L 2——后连杆、前连杆的长度αmax ——杆件L 1起始位置与最终位置的夹角λ——杆件1与2的长度比油缸行程即为：S 0=L 5[Cos γ-Cos(αmax +γ)]-[L 42-(e- L 5Sin γ)]0.5+{ L 42-[e- L 5Sin(γ+αmax )]2} 0.5 (3-15) L 4=()φγαSin Sin L e +-5 (3-16) 式中：L 4=AB L 5=BDγ——L 1与L 5的夹角φ——L 4杆与水平轴线的夹角e ——D 点至A 点水平轴线的距离从上式可知，肘杆机构的行程S 是随λ（L 1/L 2）、αmax 增大而增加。
可是，后连杆L 1是由模板尺寸所决定的。
2 肘杆机构参数选择机构力的放大倍数随杆长比λ和φ角的增加而增大。
因此，机构的力的放大和速度之间的关系是相互矛盾的。
在设计时要根据具体条件，试用多种结构方案，在同一方案中又经多种参数的试算，再经结构设计的比较，才能确定一个比较合适的肘杆机构。
根据文献综合，对肘杆机构合模装置的优化设计，目前主要存在下列问题。
1 讨论的重点是在证明优化方法的可行性和有效性，而不是解决具体工程设计问题；2 由于缺少经验，对目标函数，约束条件的确定与构成不够全面；3 缺少工程实践的验证。
在双曲肘设计中，在不影响性能的原则下，应尽可能的缩短中间杆L 4的长度和后连杆B 点至L 1的距离。
后连杆夹角γ通常取10O -25O ,这样设计的肘杆机构具有比较合适的开模力和整个机构的外形尺寸。
杆长比λ一般等于0.75-0.85。
参照（模板）拉杆有效间距及模板的估算尺寸，经过试算，取后连杆L 1=114mm ，λ=0.75可求前连杆长为：L 2=λ1L =153mm 后连杆夹角γ=25O ，在Rt △中可求:L 3=L 1tg γ=114×tg25o =53mmL 5=γCos L 1=o Cos 25114=125.9mm 把有关数据代人（3-15）式可求得：S o =220mm3.5 合模装置主要零件设计3.5.1 模板模板是作固定模具和运动导向的定位基准之用。