軸桿式合模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)在全電動(dòng)注塑機(jī)上的幾點(diǎn)變化

1、    軸桿式合模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)在全電動(dòng)注塑機(jī)上的幾點(diǎn)變化    嚴(yán)曉摘要：文章通過對(duì)比注塑機(jī)液壓油缸驅(qū)動(dòng)和伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)兩種系統(tǒng)的不同之處。闡述了在注塑機(jī)軸桿合模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中有關(guān)參數(shù)在全電動(dòng)注塑機(jī)的一些變化。關(guān)鍵詞：注塑機(jī)；軸桿式合模機(jī)構(gòu)；伺服電機(jī)；力放大倍數(shù)中圖分類號(hào)：tq320文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：10092374(2009)12018202本人因設(shè)計(jì)工作需要，前段時(shí)間接觸了國際上部分品牌電動(dòng)注塑機(jī)，當(dāng)然注塑部分采用侍服電機(jī)預(yù)塑與注射，有利于精密注射和成型，合模部分大多采用我們常用的軸桿式，區(qū)別在由侍服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠傳遞直線運(yùn)動(dòng)。那么是不是電動(dòng)注塑機(jī)

2、的設(shè)計(jì)就是配幾個(gè)侍服電機(jī)，配上全套的控制元件就萬事大吉了?本人經(jīng)過分析認(rèn)為不能這樣輕易的下結(jié)論，尤其在合模軸桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)上有所不同。回顧歷史，20世紀(jì)80年代，各家爭先，國產(chǎn)注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)形式很多，主要有全液壓式和肘桿機(jī)械式兩大類，全液壓式合模機(jī)構(gòu)以廣西柳州塑料機(jī)械廠為代表，肘桿機(jī)械式合模機(jī)構(gòu)以上海第一塑料機(jī)械廠、上海塑料機(jī)械廠為代表，經(jīng)過幾十年的歷程，目前，國產(chǎn)注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)以內(nèi)翻式肘桿合模機(jī)構(gòu)為主，其它形式的合模機(jī)構(gòu)只有少量生產(chǎn)。同時(shí)，我們也看到一種值得思考的現(xiàn)象，有的地區(qū)一些廠家的內(nèi)翻式肘桿合模機(jī)構(gòu)的形式至零件形式、技術(shù)參數(shù)等一模一樣，從一個(gè)側(cè)面說明了有相當(dāng)一部分生產(chǎn)制造廠家對(duì)內(nèi)翻式

3、肘桿合模機(jī)構(gòu)的原理及設(shè)計(jì)還不了解。通過以上對(duì)比可知，電動(dòng)注塑機(jī)軸桿機(jī)構(gòu)的力放大倍數(shù)m明顯大于傳統(tǒng)液壓油缸推動(dòng)軸桿機(jī)構(gòu)注塑機(jī)。我們知道，對(duì)于一個(gè)軸桿機(jī)構(gòu)而言，機(jī)構(gòu)力的放大倍數(shù)m和機(jī)構(gòu)的速度v是一對(duì)相互矛盾的關(guān)系，電動(dòng)注塑機(jī)軸桿機(jī)構(gòu)的力的放大倍數(shù)大，是不是就意味著速度v的降低呢?這就需要分析注塑機(jī)軸桿機(jī)構(gòu)發(fā)展的歷史，近年來，隨著塑料加工業(yè)的迅猛發(fā)展，為了提高生產(chǎn)效率，軸桿機(jī)構(gòu)也向著高速、大行程比發(fā)展，速度是提高了，但是也產(chǎn)生了一個(gè)問題，一個(gè)是驅(qū)動(dòng)油缸增大，增加成本，一個(gè)是合模啟模行程中間的慣性沖擊，行程控制不精確。反觀電動(dòng)注塑機(jī)軸桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，我們可以得到啟示：首先，它采用了小速度比、大擴(kuò)力比m的

4、軸桿機(jī)構(gòu)，從而減小了合模啟模行程中間的慣性沖擊，行程控制相對(duì)精確，減小沖擊，有利于精密成型。第二，也是最重要的一點(diǎn)，就是減小了合模驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的推力，有利于大大降低制造成本。電動(dòng)注塑機(jī)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，伺服電機(jī)又是伺服系統(tǒng)的核心。我們知道，伺服系統(tǒng)是用來精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個(gè)過程的反饋控制系統(tǒng)，又稱隨動(dòng)系統(tǒng)。在很多情況下，伺服系統(tǒng)專指被控制量(系統(tǒng)的輸出量)是機(jī)械位移或位移速度、加速度的反饋控制系統(tǒng)，其作用是使輸出的機(jī)械位移(或轉(zhuǎn)角)準(zhǔn)確地跟蹤輸入的位移(或轉(zhuǎn)角)。伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和其他形式的反饋控制系統(tǒng)沒有原則上的區(qū)別。用于注塑機(jī)的伺服電機(jī)又具有如下的特點(diǎn)：1結(jié)構(gòu)緊湊，功率密度高；2轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小，

5、從而系統(tǒng)的加速度特性好，響應(yīng)速度快；3轉(zhuǎn)速可調(diào)，卻基本能保持恒轉(zhuǎn)矩輸出；4低速轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，平衡精度高，高速運(yùn)行平穩(wěn)。目前，雖然伺服電機(jī)的價(jià)格較前幾年有了較大的下降，但比較傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)油缸，價(jià)格仍然是非常昂貴的。以某品牌國產(chǎn)的伺服電機(jī)為例，靜轉(zhuǎn)矩no為70nm伺服電機(jī)(包括控制)為1.9萬元，而靜轉(zhuǎn)矩mo為120nm伺服電機(jī)(包括控制)為2.5萬元，價(jià)格相差在5000元以上，而通過計(jì)算可知，以上規(guī)格伺服電機(jī)也僅用于我們常說的小規(guī)格注塑機(jī)(鎖模力80噸200噸)，對(duì)于大規(guī)格注塑機(jī)來講價(jià)格差就更大。我們看到轉(zhuǎn)距70120為0.583，即推力之比為0.583，所以在設(shè)計(jì)時(shí)通過增大擴(kuò)力比m，就能大大減

6、小合模驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的推力，有利于降低制造成本。在設(shè)計(jì)上也完全可行，如上規(guī)格鎖模力(80噸200噸)注塑機(jī)，油缸直徑在5590mm之間均有可能，如設(shè)計(jì)一個(gè)80噸注塑機(jī)，油缸直徑可以是60，也可以是80，推力之比為(6080)的平方0.563，就完全能滿足設(shè)計(jì)要求，所以采用小推力也即采用mo為70nm伺服電機(jī)，成本降低效果明顯。所以，采用大擴(kuò)力比m的軸桿機(jī)構(gòu)現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于電動(dòng)注塑機(jī)中已被肯定，現(xiàn)在回過頭來，還是來看軸桿機(jī)構(gòu)的速度v，其實(shí)我們從伺服電機(jī)上面的特點(diǎn)中已經(jīng)找到了答案：伺服電機(jī)加速度特性好，響應(yīng)速度快，速度可調(diào)，通過速度的調(diào)節(jié)能一定程度上彌補(bǔ)速度上的缺陷，通過電器上的調(diào)節(jié)，克服機(jī)械機(jī)構(gòu)上的不足

7、。所以，我們?cè)谠O(shè)計(jì)軸桿機(jī)構(gòu)的時(shí)候一定要通過表面現(xiàn)象看到事物的本質(zhì)。比如，我們不能因?yàn)殡妱?dòng)注塑機(jī)的高速，精密，而覺得電動(dòng)注塑機(jī)什么都好，而把它全套都套用過來，包括軸桿機(jī)構(gòu)，這樣就會(huì)出很多問題。下面就是我觀察到的其中一個(gè)問題，如上圖3所示。我們看到電動(dòng)注塑機(jī)的角一般為80°85°，而我們國產(chǎn)液壓軸桿式一般為85°90°，現(xiàn)在大多接近90°，為什么會(huì)有這種不同，其實(shí)，也是上面的思路，通過分析伺服電機(jī)與油缸的特點(diǎn)，很容易就找到了答案，我們知道，角小，在啟模時(shí)容易產(chǎn)生跳動(dòng)，造成噪音與沖擊，另外。書角小，因誤差積累及裝配關(guān)系，鎖模終止位置難控制，容易產(chǎn)生鎖模過頭造成前后軸桿中間連接點(diǎn)外翻，從而影響啟模。鎖模力也難以準(zhǔn)確控制。而電動(dòng)注塑機(jī)中的伺服電機(jī)的速度可調(diào)，卻能基本保持恒轉(zhuǎn)矩輸出特性，有利于減小