混合驅(qū)動(dòng)注塑機(jī)五桿合模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

1、塑料注射成型機(jī)合模部分設(shè)計(jì)摘 要塑料注射成型機(jī)簡稱注塑機(jī)，是利用塑料成型模具將熱塑性塑料或熱固性塑料制成各種塑料制品的主要成型設(shè)備。注塑機(jī)合模部分的設(shè)計(jì)分為五部分，包括合模電機(jī)的選型、滾珠絲杠的詳細(xì)設(shè)計(jì)、五曲肘合模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)校核、調(diào)模機(jī)構(gòu)以及拉桿的設(shè)計(jì)與校核。 本文以小型全電動(dòng)式注塑機(jī)為設(shè)計(jì)目標(biāo)，摒棄機(jī)械液壓式注塑機(jī)中采用合模油缸作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而是采用電機(jī)+滾珠絲杠的傳動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)注塑機(jī)的合模動(dòng)作；采用調(diào)模電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)模動(dòng)作。本文完成了合模電機(jī)、調(diào)模電機(jī)的選型設(shè)計(jì)、滾珠絲杠、拉桿、五曲肘合模機(jī)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)和部分校核。全電動(dòng)式注塑機(jī)比機(jī)械液壓式注塑機(jī)響應(yīng)速度快、精度高、節(jié)水節(jié)電、無油液污染。關(guān)鍵詞

2、：全電動(dòng)式注塑機(jī)，合模裝置Design of Clamping Component in Plastic Injection Molding MachineABSTRACTPlastic injection molding machine is referred to as the injection molding machine. It is the main forming equipment which can convert plastic molding thermoplastic or thermosetting plastics into plastic products. D

3、esign of injection molding machine clamping part is divided into five parts, including selection of the mold closing motor, detailed design of ball screw, design of five-toggle clamping mechanism and mould adjusting mechanism and design and checking draw rods. The goal of this paper is the small all

4、-electric injection molding machine. It abandons the mechanical hydraulic injection molding machine and closing mould cylinder as the actuator, but using the “drive motor + ball screw”. It realizes the mold closing action of injection molding machine. This paper completed selection design and detail

5、 design of the mold closing motor and die adjusting motor, ball screw, rod, five-toggle clamping mechanism. Fully electric injection machine has faster response speed, higher precision, more energy saving and no oil pollution than the mechanical hydraulic injection molding machine.KEY WORDS: Fully e

6、lectric plastic injection molding machine, clamping component目目 錄錄1 緒論.11.1 國內(nèi)外塑料注塑成型機(jī)市場發(fā)展現(xiàn)狀.21.2 注塑機(jī)工作原理.32 方案論證.52.1 合模機(jī)構(gòu)的類型.52.2 電動(dòng)式合模機(jī)構(gòu)的常見形式的選擇.63 合模機(jī)構(gòu)的參數(shù)及尺寸計(jì)算.83.1 合模力的確定.83.2 模板尺寸及拉桿間距的確定.83.3 動(dòng)模板行程 Sm.93.4 肘桿機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)研究.93.5 運(yùn)動(dòng)特性分析.103.6 力學(xué)特性分析.123.7 肘桿機(jī)構(gòu)自鎖及正常運(yùn)動(dòng)條件.133.8 肘桿機(jī)構(gòu)的尺寸等參數(shù)確定.134 內(nèi)翻式合模機(jī)構(gòu)

7、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).164.1 連桿的設(shè)計(jì)與校核.164.2 銷軸的設(shè)計(jì)與校核.164.3 合模機(jī)構(gòu)滾珠絲杠的設(shè)計(jì).174.3.1 滾珠絲杠副的導(dǎo)程.174.3.2 當(dāng)量載荷.174.3.3 估算滾珠絲杠副的底徑.184.3.4 滾珠絲杠的強(qiáng)度校核.184.4 合模電機(jī)的選型.184.5 注塑成型機(jī)的調(diào)模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).204.5.1 調(diào)模機(jī)構(gòu)的選型.214.5.2 調(diào)模機(jī)構(gòu)調(diào)模電機(jī).214.6 拉桿的設(shè)計(jì).214.6.1 拉桿的強(qiáng)度分析.224.6.2 拉桿的疲勞分析.234.6.3 拉桿上螺紋的設(shè)計(jì).245 小結(jié).25致 謝.26參 考 文 獻(xiàn).271 緒論緒論塑料工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)重要工業(yè)部門，又是一

8、個(gè)新興的綜合性很強(qiáng)的工業(yè)體系。它是由塑料制品成型及應(yīng)用，塑料原料設(shè)備，塑料回收，再生與利用及相應(yīng)的樹脂合成設(shè)備，助劑設(shè)備，塑料準(zhǔn)備設(shè)備，塑料成型設(shè)備，塑料二次加工設(shè)備，塑料輔助設(shè)備，機(jī)頭與模具制造等組成的工業(yè)體系。由于塑料的飛速發(fā)展，塑料制品的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，塑料加工設(shè)備已經(jīng)成為國家機(jī)械工業(yè)的重要組成部分。塑料加工設(shè)備是在橡膠機(jī)械和金屬壓鑄機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，早在 18 世紀(jì) 50 年代，橡膠機(jī)械已有了一定的水平，到 19 世紀(jì) 70 年代，出現(xiàn)了注塑工藝與設(shè)備。20 世紀(jì) 30 年代塑料加工如注塑，擠出形成了工業(yè)化的加工方法，70 年代塑料工業(yè)發(fā)展到了一個(gè)新的歷史時(shí)期，促使塑料加工機(jī)械水

9、平不斷提高，無論從技術(shù)，品種，規(guī)格，產(chǎn)量都有了很大的發(fā)展。塑料加工機(jī)械按其工藝流程可分為塑料準(zhǔn)備加工設(shè)備，塑料成型加工設(shè)備，塑料二次加工設(shè)備，塑料輔助加工設(shè)備，廢舊塑料回收加工設(shè)備。其中，塑料成型加工設(shè)備是塑料加工設(shè)備中的重點(diǎn)，主要有注塑機(jī)及其輔助設(shè)備，擠出機(jī)及其輔助設(shè)備，中空吹塑機(jī) 壓延成型設(shè)備，滾塑成型設(shè)備，泡沫塑料成型設(shè)備。在成型加工中，注塑占有重要位置，其設(shè)備就是注塑機(jī)。注塑成型與擠出成型相比，注塑成型是周期性的生產(chǎn)單個(gè)制件，而擠出機(jī)是連續(xù)成型的。注塑成型的特點(diǎn)如下：可一次成型外形復(fù)雜，尺寸精確，表面光潔的塑料制件；能成型帶有金屬嵌件的制件，使之有良好的裝配性能和互換性，有利于塑件的應(yīng)

10、用，標(biāo)準(zhǔn)化，系列化；注塑成型的模具可快速更換，以便制造適應(yīng)市場需求的產(chǎn)品；特別適宜工程塑料及特種塑料的成型，獲得熱塑性能、特殊用途的制品；自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)率高，可實(shí)現(xiàn)“無人化”管理。注塑制品廣泛的應(yīng)用在家電、汽車、機(jī)械、電子、建筑、醫(yī)療衛(wèi)生、農(nóng)林、交通運(yùn)輸、宇航、軍工等行業(yè)。近年來，世界各國的注塑機(jī)械開始朝著高速、高效、節(jié)能、和生產(chǎn)自動(dòng)化方向發(fā)展，全電動(dòng)注塑機(jī)是目前這種環(huán)境下開發(fā)出來的一種全新的產(chǎn)品。電動(dòng)注塑機(jī)具備很多優(yōu)點(diǎn)，電動(dòng)注塑機(jī)與液壓注塑機(jī)最大區(qū)別是前者沒有液壓系統(tǒng)，因而避免了漏油問題，另外油壓系統(tǒng)需要水冷卻，由于水質(zhì)差引起冷卻缸管道腐蝕生銹，甚至使冷卻水混入壓力油中，造成維修問題，而

11、電動(dòng)注塑機(jī)則可完全避免，成為人們對潔凈生產(chǎn)環(huán)境，能源節(jié)約及加工工藝準(zhǔn)確性要求日益增加的一個(gè)標(biāo)志。1.11.1 國內(nèi)外塑料注塑成型機(jī)市場發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)外塑料注塑成型機(jī)市場發(fā)展現(xiàn)狀從注射機(jī)問世起，鎖模力在 10005000kN，注射量在 502000g 的中小型注射機(jī)占絕大多數(shù)。到了 70 年代后期，由于工程塑料的發(fā)展，特別是在汽車、船舶、宇航、機(jī)械以及大型家用電器方面的廣泛應(yīng)用，使大型注射機(jī)得到了迅速發(fā)展。美國最為明顯。在 1980 年全美國約有 140 臺(tái) 10000kN 以上鎖模力的大型注塑機(jī)投入巾場，到 1985年增至 500 多臺(tái)。日本名機(jī)公司已經(jīng)成功地制造了當(dāng)今世界最大的注塑機(jī)，其鎖模力

12、達(dá)到 120000kN，注射量達(dá)到 92000g。八十年代以來，CAD/CAECAPPCAM 計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)在塑機(jī)制造業(yè)的廣泛采用，促進(jìn)了我國注塑機(jī)研發(fā)和制造水平的高速發(fā)展。以寧波海天股份有限公司為代表的一批國家級高新技術(shù)企業(yè)都相繼引進(jìn)美國 U.G.S 和 PTC 公司的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和分析等軟件，實(shí)現(xiàn)了三維立體參數(shù)化建模，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真，對主要原件分析，對高應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力分布、應(yīng)力峰值、危險(xiǎn)區(qū)域等進(jìn)行準(zhǔn)確的分析計(jì)算，幫助設(shè)計(jì)人員迅速地了解、評估和修改設(shè)計(jì)方案，保證重要零件結(jié)構(gòu)合理性的可靠性達(dá)到完美結(jié)合。為了保證高質(zhì)量的設(shè)計(jì)輸出到高質(zhì)量的產(chǎn)品輸出，舊的加工方式已經(jīng)很難適應(yīng)技術(shù)、質(zhì)量競爭的要求。海天

13、公司在“八五”和“九五”規(guī)劃中，按照滾動(dòng)發(fā)展的科學(xué)方法，累積投資2 億元人民幣組建了加工中心分廠。新建 5 萬平方米的大型裝配分廠，10 萬平方米的扳金和結(jié)構(gòu)件加工分廠，新建了 1 萬平方米的試驗(yàn)車間和實(shí)驗(yàn)室，新建了 5928 個(gè)庫位的立體自動(dòng)倉庫。購置了德國 OKUMA 兩條柔性加工線，加入到 40 多臺(tái)加工中心組成的機(jī)群中。實(shí)施了國家 863 計(jì)劃浙江海天 CIMS 工程，成功應(yīng)用 K3 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)計(jì)劃、物料、成本等計(jì)算機(jī)集成管理。引進(jìn) IMAN 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品技術(shù)數(shù)據(jù)創(chuàng)建和跟蹤，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和版本，產(chǎn)品屬性和關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的查詢以及向 K3 系統(tǒng)的信息傳遞等計(jì)算機(jī)集成管理。塑料的龐大市場為塑

14、料機(jī)械行業(yè)的發(fā)展起到了推動(dòng)作用。塑料機(jī)械行業(yè)應(yīng)用范圍十分廣泛包括包裝、農(nóng)業(yè)、建筑、汽車等多個(gè)領(lǐng)域。隨著，國內(nèi)石油化學(xué)工業(yè)的不斷發(fā)展，我國塑料機(jī)械工業(yè)逐漸形成了一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)部門，并且初具規(guī)模。近年來，我國塑料機(jī)械工業(yè)發(fā)展十分快速，基本上實(shí)現(xiàn)了跨越式的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模也在不斷的擴(kuò)大。為了節(jié)省貴重的金屬材料，降低零件的制造成本，減輕設(shè)備重量，注塑成型制品開始向大型和小型精密化發(fā)展。目前，國內(nèi)注塑機(jī)能注射成型的最大塑料制件可達(dá)50000cm3 ；國外生產(chǎn)注塑小型精密制件，最小可達(dá) 0.5g2g，尺寸精度能達(dá)到2.5m。 傳統(tǒng)的合模裝置有以下類型：液壓式、液壓-機(jī)械式、液壓曲肘式、電動(dòng)機(jī)械式?；趥鹘y(tǒng)的

15、合模裝置，目前又有新型全液壓式合模機(jī)構(gòu)、電液復(fù)合式合模機(jī)構(gòu)。全液壓式精密注塑機(jī)在成型精密、形狀復(fù)雜的制品方面有許多獨(dú)特優(yōu)勢。電動(dòng)液壓復(fù)合式合模機(jī)兼具電動(dòng)與液壓式機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),是合模機(jī)構(gòu)發(fā)展的一個(gè)重要方向。電液復(fù)合式合模機(jī)構(gòu)采用伺服電機(jī)和螺母絲桿結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)快速開合模和節(jié)能效果,而鎖模部分采用精密平衡的液壓式結(jié)構(gòu),保證了高精度要求。合模裝置作為注塑機(jī)最主要的部件,一直是各個(gè)注塑機(jī)廠家、公司技術(shù)競爭的重點(diǎn)。肘桿式、傳統(tǒng)液壓三模板拉桿注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)在合模速度、合模精度、鎖模力等方面,已經(jīng)逐步不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)的高精度、高效率要求。所以,在原來合模機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上開發(fā)全電動(dòng)、電液復(fù)合式、無拉桿式等注塑機(jī)新

16、型合模機(jī)構(gòu),是當(dāng)前精密注塑合模機(jī)構(gòu)的重要發(fā)展方向,特別是電液復(fù)合式合模機(jī)構(gòu)集合了全電動(dòng)和全液式的優(yōu)點(diǎn),具有巨大的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的發(fā)展前景。1.21.2 注塑機(jī)工作原理注塑機(jī)工作原理注塑機(jī)利用塑料的熱物理性質(zhì)，把物料從料斗加入料筒中，料筒外由加熱圈加熱，使物料熔融；在料筒內(nèi)裝有在外動(dòng)力馬達(dá)作用下驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的螺桿，物料在螺桿的作用下，沿著螺槽向前輸送并壓實(shí)，物料在外加熱和螺桿剪切的雙重作用下逐漸地塑化，熔融和均化，當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，物料在螺槽摩擦力及剪切力的作用下，把已熔融的物料推到螺桿的頭部，與此同時(shí)，螺桿在物料的反作用下后退，使螺桿頭部形成儲(chǔ)料空間，完成塑化過程；然后，螺桿在注射油缸的活塞推力的作用

17、下，以高速、高壓，將儲(chǔ)料室內(nèi)的熔融料通過噴嘴注射到模具的型腔中；型腔中的熔料經(jīng)過保壓、冷卻、固化定型后，模具在合模機(jī)構(gòu)的作用下，開啟模具，并通過頂出裝置把定型好的制品從模具頂出落下。通俗點(diǎn)來說，注塑機(jī)的工作原理與打針用的注射器相似，其借助螺桿的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài)的塑料注射入模腔內(nèi)，經(jīng)固化定型后取得制品的工藝過程。注塑機(jī)作業(yè)循環(huán)流程如圖 1-1 所示。其中制品冷卻與螺桿塑化是同時(shí)進(jìn)行的。閉模注射座前進(jìn)注射保壓冷卻啟模制品脫落螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)塑化退回停止塑化圖 1-1 注塑機(jī)工作流程框圖（1）閉模和鎖模注塑模具以低壓快速閉合，當(dāng)動(dòng)模和定模將要合上時(shí)，動(dòng)力系統(tǒng)自動(dòng)切換到低壓低速，當(dāng)確認(rèn)模腔無異物時(shí)切

18、換到高壓將模具鎖緊。模具鎖緊后，注射座前移，使噴嘴與模具貼合，由液壓注射系統(tǒng)工作，以高壓高速將熔料注入模腔。（2）保壓塑料注入模腔后，冷卻收縮，為使制品質(zhì)量密室。對熔料保持一定的壓力，稱此壓力為保壓壓力。保壓時(shí)，螺桿前移少許。（3）預(yù)塑和冷卻當(dāng)保壓進(jìn)行到模具型腔內(nèi)的熔體失去了從澆口回流的可能性時(shí)（即澆口處熔體冷凝封口） ，注塑油缸內(nèi)的油壓即可卸去，制品在模具型腔內(nèi)充分冷卻定型。為了縮短成型周期，在制品冷卻定型的同時(shí)，注塑螺桿在螺桿傳動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，從料斗內(nèi)落入機(jī)筒的物料隨著螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)而向前輸送。物料在輸送過程中被逐漸壓實(shí)，物料中的空氣從加料口排出。進(jìn)入機(jī)筒中的物料，在機(jī)筒外部加熱器的加熱和

19、螺桿摩擦剪切產(chǎn)生的熱量共同作用下，被塑化成熔融狀態(tài)，并建立一定的壓力。當(dāng)螺桿頭部的熔體壓力達(dá)到能夠克服注塑油缸活塞后退是的阻力（即預(yù)塑背壓）時(shí)，螺桿開始后退，計(jì)量裝置開始計(jì)量。螺桿不停的轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿頭部的熔體逐漸增多，當(dāng)螺桿后退到設(shè)定的計(jì)量值時(shí)，螺桿即停止在轉(zhuǎn)動(dòng)和后退。因制品冷卻和螺桿預(yù)塑化是同時(shí)進(jìn)行的，所以，在一般情況下要求螺桿螺桿預(yù)塑計(jì)量時(shí)間不超過制品的冷卻時(shí)間。（4）注塑座后退螺桿塑化計(jì)量結(jié)束后，為了不使噴嘴長時(shí)間與冷的模具接觸形成冷料，而影響下一次注塑和制品的質(zhì)量，有些塑料制品需要將噴嘴離開模具，即注塑座后退。在試模使也經(jīng)常選擇這一動(dòng)作。動(dòng)作進(jìn)行與否或動(dòng)作先后次序，根據(jù)所加物料的工藝條件

20、而定，均可進(jìn)行選擇。（5）開模模具型腔內(nèi)的制品經(jīng)充分冷卻定型后，合模系統(tǒng)就開始打開模具。在模具的推出機(jī)構(gòu)共同作用下而自動(dòng)頂落制品，為下一個(gè)成型過程做好準(zhǔn)備。按照習(xí)慣，把一個(gè)注塑成型周期，稱為注塑機(jī)的工作循環(huán)。根據(jù)上述動(dòng)作，按時(shí)間先后程序可繪成注塑機(jī)的工作框圖，如圖 1-1 所示。2 方案論證方案論證2.12.1 合模機(jī)構(gòu)的類型合模機(jī)構(gòu)的類型合模機(jī)構(gòu)是注塑機(jī)中最重要的機(jī)械部件，是保證成型模具可靠的緊閉和實(shí)現(xiàn)模具啟閉動(dòng)作，使模具閉合產(chǎn)生系統(tǒng)彈性變形從而達(dá)到鎖模力，將模具鎖緊。合模機(jī)構(gòu)提供的鎖模力最終決定力模具模腔的平均壓力，而模具模腔的平均壓力的決定了制品的產(chǎn)品質(zhì)量?，F(xiàn)在，隨著塑料的品種的日益豐富

21、，性能越來越多樣性和優(yōu)越性，以及現(xiàn)在社會(huì)對塑料制品的需求量不斷上升，且需求品種也越來越多樣性。合模力從超小型的 200kN 到超大型的大于 20000kN，幾乎包含了社會(huì)生產(chǎn)生活中的各個(gè)領(lǐng)域。但平常用的最多的，較常見的是小型機(jī)。對于一個(gè)比較好的合模機(jī)構(gòu)應(yīng)該具備三個(gè)方面的特性：1、足夠的鎖模力和系統(tǒng)剛性，保證模具在熔料壓力作用下，不會(huì)產(chǎn)生開縫溢料現(xiàn)象；2、模板要有足夠的模具安裝空間及模具開啟行程；3、快速的移模速度及較慢的合緊模具速度，移模時(shí)要具備慢-快-慢的運(yùn)動(dòng)特性?，F(xiàn)按鎖模力的實(shí)現(xiàn)方式討論全液壓式、液壓肘桿式和電動(dòng)式合模機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。按合模方式的不同，合模機(jī)構(gòu)分為以下幾種：（1）全液壓式 全

22、液壓式合模機(jī)構(gòu)可分為直動(dòng)式、增壓式和充液式。第一：直動(dòng)式合模機(jī)構(gòu)。其特點(diǎn)是啟閉模動(dòng)作和合模力的產(chǎn)生都由合模油缸直接完成，這是一種非常簡單的合模機(jī)構(gòu)。合模機(jī)構(gòu)的合模動(dòng)作由液壓油作用在活塞上來實(shí)現(xiàn)，鎖模動(dòng)作由液壓油升壓來完成。這種合模機(jī)構(gòu)不滿足合模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性，耗能大，精度低，目前已經(jīng)很少應(yīng)用。第二：增壓式合模機(jī)構(gòu)。由合模油缸、充液閥、穩(wěn)壓油缸和增壓缸組成。此類合模機(jī)構(gòu)的鎖模力受液壓系統(tǒng)和密封的限制，固增壓有限，主要用于中小型注塑機(jī)。第三：充液式合模機(jī)構(gòu)。這種開合方式模精度高、模板受力均衡、不需調(diào)模、不需加油潤滑、磨損較少、開合模行程長；但容易內(nèi)泄造成升壓時(shí)間長、爬行、甚至讓模、速度慢、漏油、能

23、耗高、容易造成液壓沖壓、液壓系統(tǒng)復(fù)雜、成本高、大油缸加工困難。（2）液壓肘桿式液壓肘桿式合模機(jī)構(gòu)由移模液壓缸和曲肘連桿兩部分串聯(lián)而成，是通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)曲肘連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)模具的啟閉和鎖緊。它可以用很小的液壓缸推力，通過肘桿機(jī)構(gòu)的力的放大作用來獲得較大的鎖模力。在開合模過程中，這種機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)慢-快-慢的運(yùn)動(dòng)過程，提高了合模速度，節(jié)約了能耗并提高了效率。在輸入功率相同的情況下，肘桿式合模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度優(yōu)于其它形式的合模機(jī)構(gòu)，如在相同的尺寸和運(yùn)動(dòng)速度下，肘桿式合模的輸入功率比全液壓式約節(jié)省 10%-20%。另外，肘桿式合模機(jī)構(gòu)的開模力通常是有限的，這一點(diǎn)在小噸位機(jī)器上更為明顯。液壓肘桿式是目前使用最

24、為普遍的合模機(jī)構(gòu)。但這種方式不足的是：（a）結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易磨損、開合模精度差；（b）加工精度要求極高，在成型過程中使得模板受力不均，不能成型精密產(chǎn)品；需要復(fù)雜的調(diào)模結(jié)構(gòu)和潤滑系統(tǒng)，開合模行程短，而且銷軸等磨損后造成的受力不均，會(huì)加速機(jī)器損壞，例如：銷軸和拉桿斷裂、模板開裂、調(diào)模螺母咬死等。圖 2-1 液壓肘桿式合模機(jī)構(gòu)（3）電動(dòng)式電動(dòng)式合模機(jī)構(gòu)指用電機(jī)作動(dòng)力源來驅(qū)動(dòng)模版移動(dòng)而實(shí)現(xiàn)合模、鎖模的合模機(jī)構(gòu)。目前，較流行的是全電動(dòng)肘桿式即所謂電動(dòng)機(jī)械式合模機(jī)構(gòu)。全電動(dòng)肘桿式合模機(jī)構(gòu)使用伺服電機(jī)配以滾珠絲杠、聯(lián)軸器等元件替代液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)曲肘連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)模具的啟閉和鎖緊，整個(gè)裝置的調(diào)模、頂出均采用伺服電機(jī)

25、來執(zhí)行的合模機(jī)構(gòu)。具有節(jié)能、控制精度和重復(fù)精度高、效率高和環(huán)保清潔等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用電動(dòng)式合模機(jī)構(gòu)。2.22.2 電動(dòng)式合模機(jī)構(gòu)的常見形式的選擇電動(dòng)式合模機(jī)構(gòu)的常見形式的選擇常見的電動(dòng)式合模機(jī)構(gòu)有電伺服滾珠絲杠直壓式，該結(jié)構(gòu)機(jī)械磨損比較嚴(yán)重，壽命低，很少采用；電伺服滾珠絲杠曲肘連桿式，該機(jī)構(gòu)特點(diǎn)如下：動(dòng)作原理：啟閉模時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)螺母沿軸向移動(dòng)，推動(dòng)雙曲肘連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)動(dòng)模板及其模具實(shí)現(xiàn)啟閉模運(yùn)動(dòng)；模具接觸時(shí)，曲肘連桿處于未伸直狀態(tài)，在合伺服電動(dòng)機(jī)推力作用下曲肘連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生力的放大作用，使合模系統(tǒng)發(fā)生彈性變形，直至曲肘連桿伸直進(jìn)入自鎖為止圖 2-2 伺服電機(jī)

26、直接驅(qū)動(dòng)式合模機(jī)構(gòu)其特點(diǎn)是，啟模時(shí)，雙曲肘相對于軸線向內(nèi)翻轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)較外翻式簡單、緊湊，較適用于中小型機(jī)，是比較有代表性的，是目前應(yīng)用最為普遍的合模機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)速度較快，在整個(gè)移模行程中是變化的，并處于較高的速度狀態(tài)，效率較高。移模力與鎖模力與構(gòu)件的材料、尺寸精度、質(zhì)量、速度有關(guān)，該機(jī)構(gòu)對鎖模力有放大作用。合模狀態(tài)機(jī)械系統(tǒng)剛性較好，在脹模力作用下，產(chǎn)生追加合模力，允許適量短時(shí)間的超載工作。合模后曲肘連桿進(jìn)入自鎖，無液壓油污染環(huán)保。開合模時(shí)，易產(chǎn)生啟動(dòng)的機(jī)械噪音。因此，我選用電伺服滾珠絲杠曲肘連桿式。3 合模機(jī)構(gòu)的參數(shù)及尺寸計(jì)算合模機(jī)構(gòu)的參數(shù)及尺寸計(jì)算3.13.1 合模力的確定合模力的確定合模力也

27、稱鎖模力，其含義為合模機(jī)構(gòu)鎖模后，熔料注入模腔時(shí)，模板對模具形成的最終鎖緊力。.液壓肘桿式合模機(jī)構(gòu)的合模力是通過合模油缸產(chǎn)生的推力借助曲肘連桿機(jī)構(gòu)的傳遞和放大，作用在動(dòng)模板上，然后使模具產(chǎn)生合模的力。具體原理是，當(dāng)模具剛接觸時(shí)（還未產(chǎn)生明顯的彈性變形） ，由于曲肘連桿尚未完全伸直，即在合模角接近 3時(shí)，產(chǎn)生曲肘鎖模角及連桿角，開始進(jìn)入鎖模狀態(tài)。此時(shí)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速減少，增大扭矩，那么整個(gè)合模機(jī)構(gòu)就要發(fā)生彈性變形，產(chǎn)生變形力。最大變形力是曲肘連桿機(jī)構(gòu)在伸直后進(jìn)入自鎖狀態(tài)下發(fā)生的，此時(shí)進(jìn)入鎖模狀態(tài)的鎖模力等于變形力。當(dāng)熔料以一定注射壓力和流速進(jìn)入模具空腔時(shí)，為使模具不至于被熔料脹開，合模力應(yīng)滿足下面的

28、公式 （3-1）mFspA其中 Fm：合模力； ：安全系數(shù)；s ：模腔平均壓力（Mpa） ，根據(jù)制品要求和物料特性；p ：制品在分型面上的投影面積（） ；A2cm任務(wù)書已給出合模力為 700N。3.23.2 模板尺寸及拉桿間距的確定模板尺寸及拉桿間距的確定模板是用來固定模具的，模板承受是以拉桿中心為支承的，彎曲變形應(yīng)在模板中心。鎖模時(shí)，在強(qiáng)大鎖模力的作用下，模板及其拉桿的尺寸基準(zhǔn)應(yīng)是模具的分型面，因此各模板的拉桿孔必須平行并對稱。模板尺寸，拉桿間()()H mmV mm。制品的最大成型面積決定了模板尺寸和拉桿間距，而拉桿間距決定00()()HmmV mm了模具的尺寸。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，模板面積約為注塑

29、機(jī)最大成型面積的 4-10 倍，為便于模具從上往下安裝，設(shè)計(jì)模板的長 H 水平放置。根據(jù)制品最大尺寸 180mm180mm，按模板面積約為注塑機(jī)最大成型面積的 7 倍計(jì)算，定模板尺寸=456x456，拉()()H mmV mm桿間距=310 x310，如圖 3-1 表示。00()()HmmV mm3.33.3 動(dòng)模板行程動(dòng)模板行程 SmSm動(dòng)模板行程是指動(dòng)模板能夠移動(dòng)的最大距離，用 (mm)表示。移動(dòng)模板行程一mS般與成型制品的高度有關(guān)，為了制品能夠順利地取出，動(dòng)模板行程要大于制品最大高度的 2 倍。圖 3-1 模板尺寸3.43.4 肘桿機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)研究肘桿機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)研究根據(jù)雙曲肘內(nèi)翻式

30、的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，繪制出運(yùn)動(dòng)簡圖如圖 3-2 所示。圖 3-2 肘桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖L1：后連桿長度；L2：前連桿長度；L4：小連桿長度；L5：后連桿上的支桿長度E：偏心度，即十字頭上的滑動(dòng)點(diǎn) C 與支點(diǎn) A 的水平線垂直距離；：后連桿轉(zhuǎn)角，也稱合開模轉(zhuǎn)角； ：前連桿轉(zhuǎn)角；：后連桿上主桿與支桿的夾角，即 L1 與 L5 的夾角；：斜排角，即 L1 與 L2 共線時(shí),L1 與過 A 點(diǎn)的水平線的夾角；：小連桿與過 C 點(diǎn)的水平線的夾角；：鎖模狀態(tài)下，小連桿與過 C 點(diǎn)的水平線的夾角；m：開模到最大行程的狀態(tài)下，小連桿與過 C 點(diǎn)的水平線的夾角；0：開模到最大行程的狀態(tài)下的開模轉(zhuǎn)角；max：滾珠絲杠螺母的行

31、程；0S：動(dòng)模板的移動(dòng)行程；mS3.53.5 運(yùn)動(dòng)特性分析運(yùn)動(dòng)特性分析（1）合模行程動(dòng)模板的移動(dòng)行程mS當(dāng)合模轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)到任意角度時(shí)，B 點(diǎn)所處的位置點(diǎn)為cx （3-2）1cos()2coscxLL1sin()2sin( 12)sinLLLL從上式得出 （3-3）1sin()( 12)sinsin2LLLL從而得到 （3-4）22cos1 sin1 sin()(1)sin 其中，稱為桿長比，代入式 3-2 得12LL21cos()2 1 sin()(1)sin cxLL 下面分析合模轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)到極限位置時(shí)，的值cx 首先： 當(dāng)時(shí)，即 L1 與 L2 共線時(shí)，肘桿合模機(jī)構(gòu)處于鎖模狀態(tài)，0有最大值cxma

32、xcx2max1cos2 1 sin(1)sin ( 12)coscxLLLL其次： 當(dāng)時(shí)，即 L1 處于坐標(biāo)系 XOY 的第四象限，理論值是在 L5 與 L4 共max線狀態(tài)下，但是這是不可能達(dá)到的，現(xiàn)是在合模轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)到一定位置時(shí)的值，即max達(dá)到動(dòng)模板行程 300mm 的設(shè)計(jì)要求的值，此時(shí)有最小值cxmincx2minmaxmax1cos()2 1 sin()(1)sin cxLL所以動(dòng)模板的行程maxmin2maxmax( 12)cos1cos()2 1 sin()(1)sin mccSxxLLLL（2）絲杠螺母的行程0S 當(dāng)絲杠螺母從初始位置（開模起始點(diǎn)），變化到終點(diǎn)位置（開模終max0

33、,點(diǎn)）時(shí)，可得到滾珠絲杠的行程max0,0S00maxmax0maxmax4cos5cos180()5cos()4cos4cos4cos5cos()5cos()SLLLLLLLL偏心度 （3-5）4sin5sin()ELL （3-6）22220maxmax45sin()45sin()5cos()cos()SLELLELL3.63.6 力學(xué)特性分析力學(xué)特性分析圖 3-3 力的特性分析：小連桿（二力桿）上的 C 點(diǎn)受到得桿向力；1cF：支點(diǎn) A 到小連桿的距離；dh：前連桿（二力桿）上的 F 點(diǎn)受到得桿向力；1fF：支點(diǎn) A 到前連桿的距離。fh（1）力的放大倍數(shù) M，即動(dòng)模板的合模力與滾珠絲杠推

34、力的比值 （3-7）0mFMF其中 ：滾珠絲杠的推力0F：動(dòng)模板的合模力（鎖模力）mF若不計(jì)機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)中的摩擦力、自重、慣性力等因素的影響學(xué)分析和靜力平衡關(guān)系 012cos0cFF （因?yàn)閮烧叩霓D(zhuǎn)矩相等）110cdffF hF h1cos02fmFF其中、的關(guān)系式可以通過幾何分析得到dhfh5sin()dhL1sin()fhL由式 3-2 得arcsin sin()(1)sin 由式 3-3 得5sin()arcsin4ELL從而得到力的放大倍數(shù) M （3-8）11012coscos2coscos5sin()cos1sin()cosffmcdFhFMFFhLL3.73.7 肘桿機(jī)構(gòu)自鎖及正常運(yùn)

35、動(dòng)條件肘桿機(jī)構(gòu)自鎖及正常運(yùn)動(dòng)條件 根據(jù)式 3-4 得到滾珠絲杠的推力0F （3-9）01sin()cos5sin()cosmmFLFFML根據(jù)式 3-5 及摩擦圓理論（轉(zhuǎn)動(dòng)副的自鎖條件為驅(qū)動(dòng)力位于摩擦圓之內(nèi)）可確定肘桿機(jī)構(gòu)自鎖條件： (假設(shè)值)max0155即肘桿機(jī)構(gòu)正常運(yùn)動(dòng)條件：max0155從而得到最大合模角max0155()3.83.8 肘桿機(jī)構(gòu)的尺寸等參數(shù)確定肘桿機(jī)構(gòu)的尺寸等參數(shù)確定（1）尺寸約束條件根據(jù)目前市場上的注塑機(jī)肘桿機(jī)構(gòu)尺寸和廣泛采用的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)即有關(guān)可得出相關(guān)桿長尺寸和角度。有關(guān)角度取值范圍：后連桿 L1 和支連桿 L4 之間的夾角；斜15排角；當(dāng)支連桿 L4 在4 6 ma

36、x0155()90回轉(zhuǎn)角時(shí)，支連桿 L4 的回轉(zhuǎn)角不能超過，以防止干涉。有關(guān)()9075 長度取值范圍：動(dòng)模板的移動(dòng)行程與滾珠絲杠螺母的行程之比為mS0S0(/)mSS1.31.4；力的放大倍數(shù) M 約為5EL1/20.8 0.9LL /( 12)0.7 0.8mSLL1622 倍。1(0.55 0.65)mLS2(0.65 0.75)mLS4(0.17 0.19)mLS5(0.55 0.65) 1LL（2）尺寸計(jì)算確定 根據(jù)產(chǎn)品定位和設(shè)計(jì)要求，已知數(shù)據(jù)為：鎖模力，動(dòng)模板的移動(dòng)行程N(yùn)Fm700，預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)力的放大倍數(shù) M 為 20 倍 ；確定下斜排角，mS5 ，。15max80 下面通過羅列多組

37、數(shù)據(jù)加以分析得到下面較為合理的數(shù)據(jù)： 24075. 018075. 021mSLLmmSLm1081806 . 0)65. 055. 0(113212402LL82. 013210821LL動(dòng)模板的移動(dòng)行程 2maxmax( 12)cos1cos()2 1 sin()(1)sin mSLLLL代入數(shù)值到式 3-10 得：2oomaxomaxo5sin82. 01-)50.82sin(-1132)5cos(1085cos240180）（ 解得：omax14.112mmSLm04.32180178. 0178. 04圓整得到mmL324 mmLL88.6510861. 0161. 05圓整得到mm

38、L655 偏心度 （3-11）4sin5sin()ELL代入數(shù)值到式 3-11 得：mmE09.54)1550sin(6680sin32oooo圓整得到。mmE54絲杠螺母的行程 （3-12）22220maxmax45sin()45sin()5cos()cos()SLELLELL代入數(shù)值到 3-12 得：mmS87.1310解得：mmS1320所以得到動(dòng)模板的移動(dòng)行程與合絲杠螺母的行程之比：mS0S36. 11321800SSm力的放大倍數(shù) M 為： （3-13）5sin()cos1sin()cosLML代入數(shù)值到式 3-13 得：88.1980cos)550sin(1085cos)80155

39、0sin(66oooooooooM圓整可得到，即達(dá)到設(shè)計(jì)要求，從而得到滾珠絲杠所需提供的力為：20M KNKNMFmF25205000從而得到相關(guān)參數(shù)如下：2013218014.1128015554665324132210810omaxomaxooMmmSmmSmmmEmmLmmLmmLmmL4 內(nèi)翻式合模機(jī)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)翻式合模機(jī)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.14.1 連桿的設(shè)計(jì)與校核連桿的設(shè)計(jì)與校核當(dāng)在鎖模狀態(tài)下時(shí)，肘桿所受的力最大，所以只校核肘桿在此狀態(tài)下的強(qiáng)度。后連桿的橫截面積：22001020mmmmLBA材料為 45 調(diào)質(zhì)（840C 淬火，600C 回火） ，查表得： ，600,355bsM

40、PaMPa當(dāng)后連桿與前連桿共線進(jìn)入鎖模狀態(tài)時(shí)，在其二力桿方向受的力為：NNFF7035cos700cosoo0因?yàn)橹鈼U機(jī)構(gòu)為完全上下對稱結(jié)構(gòu)，則后連桿受到的正應(yīng)力MPMPAF755. 120027032而許用應(yīng)力600 4001.5bsMPan式中為材料安全系數(shù)，取值為 1.5。顯然，即校核通過。sn 4.24.2 銷軸的設(shè)計(jì)與校核銷軸的設(shè)計(jì)與校核機(jī)構(gòu)的銷軸直徑應(yīng)保持承受鎖模力作用下的許用剪切強(qiáng)度。肘桿機(jī)構(gòu)的各銷軸承受著很大的運(yùn)動(dòng)載荷剪切力，制造裝配精度，潤滑條件對壽命影響很大。要求銷軸表面硬度高而心部又有良好的沖擊韌性。常用材料有等。CrMoAlCrNiCrCr3840,40,20及根據(jù)設(shè)計(jì)

41、鎖模機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，選擇銷軸的材料為，許用應(yīng)力，直徑為Cr40MP120，銷軸的強(qiáng)度主要取決于剪切應(yīng)力，而彎曲應(yīng)力影響較小。因此銷軸的強(qiáng)度可按mm20純剪切考慮。MPMPAFs14. 082014. 3417022顯然，故銷軸的強(qiáng)度痛過校核。4.34.3 合模機(jī)構(gòu)滾珠絲杠的設(shè)計(jì)合模機(jī)構(gòu)滾珠絲杠的設(shè)計(jì)電動(dòng)合模機(jī)構(gòu)是用交流伺服電機(jī)代替合模油缸作為動(dòng)力源，再直接連接滾珠絲杠推動(dòng)支鉸，通過肘桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)動(dòng)模板的移動(dòng)和鎖模功能。所以肘桿機(jī)構(gòu)與傳統(tǒng)合模機(jī)構(gòu)的工作原理一直，所不同的是滾珠絲杠的運(yùn)動(dòng)副部分。4.3.14.3.1 滾珠絲杠副的導(dǎo)程滾珠絲杠副的導(dǎo)程 （4-1）dddinv式中：滾珠絲杠的線速度；dv ：

42、電機(jī)轉(zhuǎn)速；dn ：螺紋頭數(shù)i4.3.24.3.2 當(dāng)量載荷當(dāng)量載荷 ：滾珠絲杠副的最小負(fù)載應(yīng)為最小推力，克服系統(tǒng)由于重量而引起的慣性力minoP和摩擦力 （4-2）mg0minP式中：差機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得0.1 ：模板質(zhì)量mKgm93.97代入數(shù)據(jù)到 4-2 得： NP93.97min0取 NP.Pminmin1505100 最大當(dāng)量載荷即為滾珠絲杠推力：max0PKNMFP250max0根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式N.PPPgmaxmin33843332004.3.34.3.3 估算滾珠絲杠副的底徑估算滾珠絲杠副的底徑滾珠絲杠的安裝方式為一端固定一端游動(dòng)時(shí)： （4-3） mmLF.d00780式中：導(dǎo)軌的靜摩擦

43、力折算到滾珠絲杠上的力 0FN.MPFmin5700 : 滾珠絲杠兩軸承支點(diǎn)的距離為Lmm265 : 滾珠絲杠的傳動(dòng)精度為mmm.020帶入相關(guān)數(shù)據(jù)到式 4-3 得： mm.dm5924考慮到使用安全系數(shù)mm.dKdmAm184959242查參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊選出滾珠絲杠如下：mmPmmdh6,7004.3.44.3.4 滾珠絲杠的強(qiáng)度校核滾珠絲杠的強(qiáng)度校核 （4-4）4maxcmPd式中：許用應(yīng)力，滾珠絲杠的材料為（高淬性軸承鋼） MPSiMnGCr15C830o 淬火，回火兩小時(shí)，Co500MP1425 ：滾珠絲杠推力maxcmPKN31025代入數(shù)據(jù)到 4-4 得： mmPdcm7

44、2. 44max ，故強(qiáng)度通過校核。mdd4.44.4 合模電機(jī)的選型合模電機(jī)的選型合模電機(jī)選擇交流伺服電機(jī)。交流伺服電動(dòng)機(jī)，是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種機(jī)器,主要由一個(gè)用以產(chǎn)生磁場的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個(gè)旋轉(zhuǎn)電樞或轉(zhuǎn)子組成。電動(dòng)機(jī)利用通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象而制成的。其中定子的結(jié)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)變壓器的定子基本相同，在定子鐵芯中也安放著空間互成 90 度電角度的兩相繞組（其中一組為激磁繞組，另一組為控制繞組） 。交流伺服電動(dòng)機(jī)控制精度高，矩頻特性好，具有過載能力，多應(yīng)用于物料計(jì)量，橫封裝置，定長裁切機(jī)上及驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)的進(jìn)給等。 交流伺服電動(dòng)機(jī)的速度控制原理如下。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的

45、出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。在控制方式上用脈沖串和方向信號(hào)實(shí)現(xiàn)。一般伺服都有三種控制方式：速度控制方式，轉(zhuǎn)矩控制方式，位置控制方式。速度控制和轉(zhuǎn)矩控制都是用模擬量來控制的。位置控制是通過發(fā)脈沖來控制的。（1）轉(zhuǎn)矩控制轉(zhuǎn)矩控制方式是通過外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來設(shè)定電機(jī)軸對外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小，具體表現(xiàn)為例如10V 對應(yīng)5Nm 的話，當(dāng)外部模擬量設(shè)定為5V 時(shí)電機(jī)軸輸出為2.5Nm:如果電機(jī)軸負(fù)載低于2.5Nm 時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，外部負(fù)載等于2.5Nm 時(shí)電機(jī)不轉(zhuǎn)，大于2.5Nm 時(shí)電

46、機(jī)反轉(zhuǎn)（通常在有重力負(fù)載情況下產(chǎn)生） 。可以通過即時(shí)的改變模擬量的設(shè)定來改變設(shè)定的力矩大小，也可通過通訊方式改變對應(yīng)的地址的數(shù)值來實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用主要在對材質(zhì)的受力有嚴(yán)格要求的纏繞和放卷的裝置中，例如饒線裝置或拉光纖設(shè)備，轉(zhuǎn)矩的設(shè)定要根據(jù)纏繞的半徑的變化隨時(shí)更改以確保材質(zhì)的受力不會(huì)隨著纏繞半徑的變化而改變。（2）位置控制位置控制模式一般是通過外部輸入的脈沖的頻率來確定轉(zhuǎn)動(dòng)速度的大小，通過脈沖的個(gè)數(shù)來確定轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，也有些伺服可以通過通訊方式直接對速度和位移進(jìn)行賦值。由于位置模式可以對速度和位置都有很嚴(yán)格的控制，所以一般應(yīng)用于定位裝置。應(yīng)用領(lǐng)域如數(shù)控機(jī)床、印刷機(jī)械等等。（3）速度模式通過模擬量的輸入或

47、脈沖的頻率都可以進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制，在有上位控制裝置的外環(huán) PID 控制時(shí)速度模式也可以進(jìn)行定位，但必須把電機(jī)的位置信號(hào)或直接負(fù)載的位置信號(hào)給上位反饋以做運(yùn)算用。位置模式也支持直接負(fù)載外環(huán)檢測位置信號(hào)，此時(shí)的電機(jī)軸端的編碼器只檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速，位置信號(hào)就由直接的最終負(fù)載端的檢測裝置來提供了，這樣的優(yōu)點(diǎn)在于可以減少中間傳動(dòng)過程中的誤差，增加了整個(gè)系統(tǒng)的定位精度。計(jì)算如下： 外加軸向載荷產(chǎn)生的摩擦力矩： （4-5）3102cmfPM式中 ：未預(yù)緊的滾珠絲杠副效率，高精度：四級精度以下時(shí)此處9 . 085. 09 . 0 ：滾珠絲杠推力cmPKN31025 ：滾珠絲杠導(dǎo)程為mm6代入數(shù)據(jù)到時(shí) 4-5 得

48、NmMf54.26滾珠絲杠的預(yù)加載荷NPPcmp331033. 810253131滾珠絲杠的預(yù)加轉(zhuǎn)矩 mNmNPMpp68. 1109 . 09 . 0114. 3261033. 810123223322當(dāng)電機(jī)又靜止上升至最大轉(zhuǎn)速時(shí)加速轉(zhuǎn)矩 （4-6）aatnJM602maxmax式中 ： 系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J 222320071. 0)05. 0(396. 0)05. 0(14. 3411085. 72121mKgmrJ ：電機(jī)最大轉(zhuǎn)速maxnmin/8000r ： 加速時(shí)間ats1將數(shù)據(jù)代入式 4-6 得：mNMa95. 5max電機(jī)最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩：mNiMMMMpfad27.331)68. 1

49、64.25(95. 5)(maxmax式中 ：電機(jī)至滾珠絲杠的傳動(dòng)比，伺服電機(jī)與滾珠絲杠直接聯(lián)結(jié)，故i1i選擇交流伺服電動(dòng)機(jī)時(shí)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩必須大于，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量必須大于。maxdMJ根據(jù)以上數(shù)據(jù)，查詢機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊選出電機(jī)參數(shù)如下： 型號(hào)：，額定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)矩，額定功率60,22100MDFKAmin/1700rmN 3 .36，額定電壓，額定電流，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，堵轉(zhuǎn)電流，最KW4 . 6V390A9 .13mN 0 .40A4 .15大轉(zhuǎn)矩，最大轉(zhuǎn)速，額定頻率，功率因數(shù)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量mN 180min/8000rHz6083. 0，質(zhì)量。2.72cmKgKg2 .484.54.5 注塑成型機(jī)的調(diào)模機(jī)

50、構(gòu)的設(shè)計(jì)注塑成型機(jī)的調(diào)模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)調(diào)模裝置是用來調(diào)整動(dòng)模板與定模板之間距離，其作用是適應(yīng)不同厚度的注塑成型模具。4.5.14.5.1 調(diào)模機(jī)構(gòu)的選型調(diào)模機(jī)構(gòu)的選型（1）大齒輪調(diào)模 調(diào)模裝置安裝在后模板上，通過改變后模板的固定位置來實(shí)現(xiàn)調(diào)整模具的厚度。當(dāng)調(diào)整時(shí)，后模板與合模機(jī)構(gòu)連同動(dòng)模板一起移動(dòng)，通過四個(gè)帶有齒輪的后螺母在主動(dòng)齒輪的驅(qū)動(dòng)下同步轉(zhuǎn)動(dòng)，而主動(dòng)齒輪由調(diào)模電機(jī)帶動(dòng)。這種調(diào)模機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)剛性好，安裝調(diào)整比較方便，但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，要求同步精度高，在調(diào)整過程中，四個(gè)螺母的調(diào)整量必須一致，否則模板會(huì)發(fā)生歪斜。（2）鏈輪調(diào)模 如圖 4-1，調(diào)模時(shí)，四個(gè)帶有鏈輪的后螺母在主動(dòng)鏈輪的驅(qū)動(dòng)下同步

51、轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)后模板及整個(gè)機(jī)構(gòu)沿軸向發(fā)生位移，調(diào)節(jié)動(dòng)模板與前模板之間的距離，從而完成調(diào)模工作。此種調(diào)模機(jī)構(gòu)適用于中小型注塑機(jī)。由于設(shè)計(jì)的是中小型注塑機(jī)，故選擇第二種調(diào)模機(jī)構(gòu)。4.5.24.5.2 調(diào)模機(jī)構(gòu)調(diào)模電機(jī)調(diào)模機(jī)構(gòu)調(diào)模電機(jī)電傳動(dòng)調(diào)模機(jī)構(gòu)是利用交流伺服電機(jī)作為動(dòng)力源，驅(qū)動(dòng)四個(gè)帶有螺母得鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)厚模板及整個(gè)機(jī)構(gòu)沿著軸向發(fā)生位移。調(diào)模電機(jī)選擇交流伺服電機(jī)，電機(jī)推動(dòng)厚模板移動(dòng)僅僅只需要克服摩擦力，故性能參數(shù)要求沒有合模電機(jī)要求高。通過與注塑行業(yè)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行比較，選出電機(jī)如下：型號(hào)：，額定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)矩，額定功率80,22090MDSKmin/2300rmN 8 .10，額定電壓，額定電流，

52、最大轉(zhuǎn)矩，最大轉(zhuǎn)速，KW6 . 2V390A0 . 6mN 100min/8000r額定頻率，功率因數(shù) 0.81，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，質(zhì)量。Hz80236cmKgKg9 .224.64.6 拉桿的設(shè)計(jì)拉桿的設(shè)計(jì)拉桿是鎖模力封閉的重要受力構(gòu)件，再三板機(jī)中用模板孔配合兼有導(dǎo)向作用，因此拉桿應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，剛度，精度，光潔度及表面硬度。圖 4-1 調(diào)模機(jī)構(gòu)簡圖4.6.14.6.1 拉桿的強(qiáng)度分析拉桿的強(qiáng)度分析拉桿處在較長時(shí)間鎖模下，拉桿產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力近似為靜載荷。 （4-7）ZdPpm2785. 0式中 ：鎖模力mP ：拉桿直徑pd ：拉桿材料拉伸需用應(yīng)力，強(qiáng)度條件：由 4-7 得： （4-8） 785. 0

53、zPdmp 此處拉桿選用的材料為 45，熱處理方式為調(diào)質(zhì)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得：，安全因數(shù)取為 5.2，則：MPb780630KMPMPMPMPKb1501212 . 57802 . 5630將數(shù)據(jù)帶入式 4-8 得：MP120mmmmzPdmp43.361204078510500785. 03即拉桿直徑大于就滿足強(qiáng)度要求mm43.364.6.24.6.2 拉桿的疲勞分析拉桿的疲勞分析 實(shí)際上，注塑機(jī)正常工作時(shí)，每次鎖模，拉桿變形力作用都是從模具接觸的cP“0”開始達(dá)到鎖緊后的，即從小到大；開模時(shí)，從大到小。這樣拉桿截面產(chǎn)cmPcPcP生交變應(yīng)力，循環(huán)次數(shù)將在，交變應(yīng)力連續(xù)變化，實(shí)際拉桿工作時(shí)的應(yīng)力更761010接近于脈動(dòng)應(yīng)力。 （4-9）21rn式中 ：鎖模力最用在拉趕上的應(yīng)力rMPMPDPcmr37. 65014. 31050232將數(shù)據(jù)帶入 4-9 得： MPrn50. 422按疲勞極限 （4-10）211KnKn式