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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塑料注射機市場與發(fā)展前景……………………………………………1 1.2注塑成型機的組成與分類……………………………………………………3 1.2.1注塑成型機的組成………………………………………………………3 1.2.2注塑成型機的分類………………………………………………………4 1.3注塑成型機型號規(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 合模機構設計思路與設計參數……………………………………9 2.1合模機構的組成………………………………………………………………9 2.1.1調模機構…………………………………………………………………9 2.1.2鎖模機構………………………………………………………………10 2.1.3動模板…………………………………………………………………12 2.2合模結構總體設計參數……………………………………………………13 2.3其他相關設計參數…………………………………………………………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……………………………………………………………………16 第3章液壓系統(tǒng)相關計算……………………………………………………17 3.1塑料注射機對液壓系統(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算…………………………………………………17 3.4合模缸的選用計算…………………………………………………………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計算執(zhí)行元件的實際工作壓力和實際所需的流量………………………18 3.5.1實際工作壓力…………………………………………………………18 3.5.2實際所需流量…………………………………………………………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液壓泵電動機功率的確定……………………………………………20 3.6.4油箱的有效容積………………………………………………………20 3.7液壓系統(tǒng)性能驗算…………………………………………………………21 3.7.1回路壓力損失驗算……………………………………………………21 3.8本章小結……………………………………………………………………22 第4章調模系統(tǒng)的相關計算與校核………………………………………23 4.1調模機構齒輪的選擇………………………………………………………23 4.2調模機構齒輪相關尺寸計算………………………………………………23 4.3調模機構齒輪的校核………………………………………………………25 4.3.1齒面接觸疲勞強度計算………………………………………………25 4.3.2校核齒根彎曲疲勞強度………………………………………………26 4.4調模機構液壓馬達的選擇…………………………………………………27 4.4.1確定液壓馬達的排量…………………………………………………27 4.4.2液壓馬達的選擇………………………………………………………27 4.5本章小結……………………………………………………………………27 第5章動模板的設計與校核…………………………………………………28 5.1動模板的設計選用…………………………………………………………28 5.2動模板強度的校核…………………………………………………………28 5.3本章小結……………………………………………………………………29 第6章連桿長度的確定與強度校核………………………………………31 6.1合模結構連桿的連接設計…………………………………………………31 6.2合模機構各連桿長度的計算………………………………………………31 6.3連桿受力分析與橫截面積的確定…………………………………………33 6.4本章小結……………………………………………………………………35 結論…………………………………………………………………………………36 參考文獻…………………………………………………………………………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的合模結構為研究對象，通過對本研究對象的市場研究，發(fā)展前景，工作原理的理解，相關參數的確定來達到本設計的目的。 1.1.1塑料注射機市場與發(fā)展前景 由于本設計屬于小型塑料注射機，所以本章節(jié)著重介紹小型塑料注射機的市場與與發(fā)展前景。 1. 小型注射成型機的優(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間。對于生產而言，這就要求能夠有效地制造所有各種不同批量的產品，同時投資決策必須不僅基于現在的產品，而且也要基于未來的產品。許多加工廠商極其看好小型注射成型機的優(yōu)點。 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注射重量的半個汽車車體的大型零件。不過，最大多數的注射成型零件處于這兩個邊界范圍之內，重量為數克到數百克。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的領域?—?恰好是合模力可達1500kN的小型注射成型機的主要應用區(qū)域。 在小型機器上制造的產品的極大多樣性與可獲得的小型機器的規(guī)格范圍是相匹配的，幾乎所有機器制造商都生產合模力在較低區(qū)域的機器。 看一下小型注射成型機的購買價格，可以發(fā)現，它隨合模力增加而增加，而按照單位合模力計算的價格，則是減少的。小型機器按照合模力而言購買價格較高的原因，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器完全相同的。在小型機器上制造產品需要像中型或大型機器上制造產品時同樣的加工控制。這也就是說，為了進行適當控制，要用同樣的速度，以同樣的質量從加工過程中獲得信息。理論上，小型制品可在機器合模力較大的多型腔模具上生產，這種機器也仍然有很高的容積利用程度。如果零件的數量有足夠保證，一種制品可在各配備一個8型腔模具的4臺小型注射成型機上生產。 經驗表明，使用較大的多型腔模具的機器確實可以期望得到較高的每小時的產量。但是，模具、機器、附屬設備、占地面積、折舊、能源消耗和維修的費用也較高。結果是每小時生產的全部成本與每臺機器和模具產量的上升成正比。因此，使用有多型腔的大型機器對公司既沒有成本方面的優(yōu)點也沒有成本方面的缺點。但是，可能在小型機器上有一些限制因素不那么突出。例如，每一個機器群體都需要維修和服務，因為只有預防性的和系統(tǒng)性的措施能最大限度地確保機器的磨損最小，使效率、完好率和生產率得到改善。小型機器維修和服務有這樣的優(yōu)點:?通常不必要完全停止一種零件的生產，這是因為同一種制品的模具分別安裝在不同的機器上進行生產，即使對其中一臺進行維修，生產仍然可以繼續(xù)進行。 在小型機器上并行進行生產，產品著色是一項關鍵性的工序，玩具制品制造商尤其關注這一點，因為同樣的產品常常要求不同的顏色。使用分別安裝在各臺小型機器上的幾套不同的模具可以并行制造不同顏色的產品，這樣的安排比在一臺大型機上使用一套模具的情況能有更高的生產效率。 塑料工業(yè)的發(fā)展帶動了塑料機械工業(yè)發(fā)展，近幾年來中國塑料機械工業(yè)的年增長率都在30%左右，是中國機械行業(yè)中增長最快的產業(yè)之一。目前，國產塑料加工機械基本可以滿足國內的需要，但與世界先進水平相比，在質量穩(wěn)定性、自動化程度等方面還有一定差距。據不完全統(tǒng)計，中國現有主要塑機制造企業(yè)近700家左右，2005年中國塑機業(yè)產值大約為200億元，而同期國內市場需求在300億元左右。 2. 塑機行業(yè)的發(fā)展 近十幾年來，中國塑機行業(yè)取得了長足的進步，年產各種塑料加工機械十萬余臺，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。除幾十個大型塑料企業(yè)集團擁有先進設備外，絕大多數塑料加工企業(yè)均以國產設備為主。 由于在大型、精密和高速設備方面，國內產品還存在很多不足，近年來中國進口的塑料機械的數量也在迅速增長，每年進口各種塑機數萬臺套，約為國內塑料機械總產值的兩倍，這說明國外先進的塑料機械制造商在技術上具有比較明顯的競爭優(yōu)勢。特別是在某些產品領域，進口設備占據主導地位，如中國耐熱PET瓶的生產，幾乎全部是由進口設備完成的；高檔薄膜生產設備也全部是引進的生產線。 在應用方面，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，加大了對塑料的需求量，也擴大了塑料機械的市場。 在建筑行業(yè)，塑料機械主要用于下水管、上水管、門窗異型材、防水卷材、線管、遮光板等的生產；在包裝行業(yè)，塑料機械主要用于中空容器、各種包裝膜、片材、周轉箱、塑料托盤等塑料包裝品的生產；電器電子信息工業(yè)中的冰箱、電視機等產品的機殼、元配件、傳輸線及插頭插座等的生產，各類信息載體的生產都由塑料機械工業(yè)提供裝備；塑料機械還廣泛用于汽車保險杠、披覆件、內裝飾件等的生產；現代農業(yè)中，暖房、雙層棚頂、排灌管道系統(tǒng)、各類農膜等的生產均需使用塑料機械裝備。這些產業(yè)的快速發(fā)展，有效地帶動了塑料機械產業(yè)的發(fā)展。 雖然目前中國塑機工業(yè)總產值在中國機械工業(yè)總產值中所占比例不足千分之五，但在國民經濟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、低產能設備準備淘汰。專家預計，未來中國塑機市場上，各種塑料加工機械所占比例將分別是：注塑機占35%、擠出機組約占25%、中空成型機約占5%、其他塑機約占35%。 3. 注塑機的市場發(fā)展 注塑機是中國產量和應用量最大的塑機品種，也是中國塑機出口的主力。上個世紀50年代后期，中國生產出了第一臺注塑機，不過由于當時設備的技術含量較低，只能用通用塑料來生產技術要求較低的日用品，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，寧波的注塑機產銷量占全國總產銷量的六成以上。僅寧波一個市就有大小注塑機整機生產企業(yè)100多家，其中包括全球產銷量第一的中國海天機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)多達數百家。 1.2注射成型機的組成與分類 1.2.1注射成型機的組成 注射成型機通常由注射裝置、合模裝置、液壓傳動系統(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，實現模具開、合動作以及頂出制件的系統(tǒng)。 3.液壓和電器控制系統(tǒng)：保證注射機按預定工藝過程的要求（如壓力、溫度、速度和時間）和動作程序準確有效工作的系統(tǒng)。 圖1.1往復螺桿式注射成型機組成 1—合模裝置 2—注射裝置 3—液壓傳動系統(tǒng) 4—電器控制系統(tǒng) 1.2.2 注射成型機的分類 注射機的分類方法較多，根據目前使用較多的分類方法有以下幾種。 1.按注射機外型特征分類 這種分類法主要是根據注射和合模裝置的排列方式進行分類。 a) 立式注射成型機 立式注射成型機如圖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。立式機一般具有以下優(yōu)點：占地面積小、模具拆裝方便，成型制件的嵌件易于安放。其缺點是：制件頂出后常需要用手或其他方法取出，不易實現全自動化操作；因機身較高，機器的穩(wěn)定性差，加料及機器維修不便。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上。 b) 臥式注射成型機 臥式注射成型機的注射裝置和合模裝置的軸線呈一線水平排列（圖1.3）。同立式機相比，臥式機具有如下優(yōu)點：機身低，利于操縱和維修；機器因重心較低，故較穩(wěn)定；成型后的制件可利用其自重自動落下，容易實現全自動操作。所以臥式注射成型機應用廣泛，對大、中、小型都適用，是目前國內外注射成型機中的最基本形式。 c) 角式注射成型機 角式注射成型機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)缺點介于立、臥兩種注射成型機之間。它特別適合于成型中心不允許留有澆口痕跡的制件，因為使用臥式或立式機成型制件時，模具必須設計成多型腔或偏至一邊的型腔。但是，這經常要受到機器模板尺寸的限制。使用角式機成型這類制件時，由于熔料是沿著模具的分型面進入型腔的，因此不存在上述問題。 d) 多模注射成型機 多模注射成型機是一種多工位操作的特殊注射成型機，根據注射量和機器的用途不同，多模注射成型機也可將注射與合模裝置進行多種形式的排列（圖1.5） 圖1.2 立式注射成型機示意圖 1—注射缸 2—注射裝置 3—調模裝置 4—合模裝置 圖1.3 臥式注射成型機示意圖 1—合模裝置 2—注射裝置 3—機身 　 圖1.4角式注射成型機示意圖 l—合模裝置 2—注射裝置 3—機身 2.按注射機的加工能力分類 注射機的加工能力主要用注射量和合模力參數表示，國際上通用的表示方法是用注射量和合模力同時表示。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，其相應的注射量和合模力見表1.1。 3. 按驅動系統(tǒng)分類 1) 電動注射成型機 最近幾年注射成型機最大的主題就是全電動注射成型機。據Delphi預測，2010年全電動注射機將占到28％，電動液壓復合式38％，全液壓僅為34％。 全電動注射成型機以交流伺服電機代替?zhèn)鹘y(tǒng)注射成型機中的液壓驅動油缸，配以滾珠（柱）絲桿、齒形帶及齒輪等來完成對機器執(zhí)行機構的驅動。電動注射成型機以伺服電機代替普通注射成型機中的液壓油缸，實現原來由液壓系統(tǒng)完成的動作，因而不需要任何液壓動力裝置。 電動注射機自投放市場倍受關注的主要原因是由于它具有如下優(yōu)點：(1)節(jié)能。與液壓注射成型機相比，電動注射成型機高效的能量轉換可節(jié)約能耗50％；(2)操作精度高，邊角料少。(3)縮短了成型周期。由于高效的動力傳動，所有軸幾乎同時運動，且各動作相對獨立，減少了空循環(huán)時間，從而縮短了成型周期。(4)無污染。由于不使用液壓傳動油，電動注射成型機不需冷卻液壓油的設備，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)維修費用和使用費用低。 目前，全電動注射成型機價格比全液壓高20％-25％，且人們缺乏對其長期使用效果的認識。 圖1.5 多模注射成型機示意圖 1—注射裝置 2—合模裝置 3—轉盤軸 表1.1 按注射機加工能力的分類表 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 無拉桿注射成型機是一種無動、定摸板的注射成型機，由Engel公司首先開發(fā)成功。 無拉桿注射成型機在亮相之前不被看好，認為其鎖模力不夠，但經過各種改進，已應用于復合成型領域，如立式雙工位嵌件注射成型機、模內裝飾注射成型機、多組分注射成型機等，展現了無拉桿注射成型機的發(fā)展前景。 3)PET注射成型機 Netstal公司推出的具有144模腔的PET電動注射成型機。它的特點是保壓，壓力由保壓模具完成，分離的模具分別進行塑化、注射、保壓過程。通過電動直接驅動實 現了這一創(chuàng)新。對于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)螺桿的旋轉與注射和保壓過程完全分離可滿足這一要求。 4)按注射機的用途分類 隨著塑料新產品的不斷開發(fā)和應用，注射機的適應范圍亦不斷擴大，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。我國生產的注射機主要是熱塑性塑料通用型和部分熱固性塑料型。 1.3注射成型機型號規(guī)格的表示法 注射機型號規(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表示等三種。我國允許采用注射量、注射量與合模力同時表示兩種方法。 1.3.1注射量表示法 注射量表示法是用注射機的注射量（cm）表示注射機的規(guī)格，即注射機以標準螺桿（常用普通型螺桿）注射時的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最大合模力來表示注射機的規(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合模力作為分母，注射量作為分子表示注射機的規(guī)格（注射量/合模力）。對于注射量，為了對不同的注射機都有一個共同的比較基礎，特規(guī)定為注射壓力在100 MPa 時的理論注射量。這種表示法比較全面地反映了注射機的主要性能。 第2章 合模機構設計思路與設計參數 液壓雙曲軸內卷式合模結構原理: 這種形式的動作原理是：活塞桿與鎖模機構中的連桿4相連接，并與支撐動模板6的第二連桿5相組合裝配。閉模時，油壓柱塞迅速向前移動，直接推動動模板6，當模具將近閉合時，連桿3與5緩慢伸長，起緩沖作用，并撐住動模板6，連桿伸直而鎖緊模具。帶動動模板6及其模具實現啟閉模運動；模具接觸時，曲肘連桿3處于未伸直狀態(tài)，模具接觸時連桿未伸直的程度是通過調模裝置與合模油缸相配合，按工藝所要求的鎖模力來調整的。 圖2.1 雙曲肘內翻式結構原理示意 1.合模油缸；2-調模裝置；3-連桿1；4-連桿2； 5-連桿3；6-動模板；7-定模板；8-頂出油缸； 2.1合模機構的組成 合模機構主要由調模機構，合模機構(又叫鎖模機構)，動模板，定模板5部分組成 2.1.1調模機構 又叫模板距離調節(jié)機構，是用來調節(jié)動模板與定模板之間距離的裝置。尤其是液壓—機械式合模裝置，由于動模板行程不能調節(jié)，為適應不同厚度模具的要求，都設 置了模板距離調節(jié)機構。 1.調摸機構的設計方案 1）動力裝置：液壓馬達。 2）結構主要由4個小齒輪，4個旋轉部件與1個大齒圈組成。 3）其中小齒輪通過鍵與旋轉部件連接。 4）旋轉部件有內螺紋，拉桿最左端有一段刻有螺紋，這兩個螺紋相配合。 5）大齒圈與4個小齒輪相嚙合。 6）由于大齒圈沒有中心軸，所以在齒圈內圈放置4個軸承來支撐。 7）旋轉部件與動模板通過螺栓連接。 圖2.1 調模機構 2.1.2鎖模機構 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作是注射機的塑化、注射、制品成型和制品脫模等工作程序中的一項重要工序。有了合模裝置的開閉模動作，模具才能形成一個注射制品的空腔，從而保證模具型腔不被注射熔料的壓力脹開。由此可見，成型模具結合的牢固可靠性、模具開啟結合的動作靈活性和成品制件脫模取出的方便安全性，都由合模裝置中準確、可靠的動作來保證。 1.鎖模機構的設計方案 1)鎖模機構放置在動模板與后定模板之間。通過螺栓與動，定模板相連接。 2)鎖模機構由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)鎖模機構包括3個桿1（圖2.2），2個桿2(圖2.3)，2個桿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動模板 動模板上布滿螺紋孔，同過其與夾具的配合，可以固定模具(如圖2.6) 。在壓機、注塑機的合模機構中，做開閉運動的載模板。該板隨液壓活塞或連桿機構的移動而帶動模具運動。 1.動模板的設計方案 1)模板尺寸 模板尺寸為L×H，拉桿間距為 。這兩個尺寸參數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，模板面積大約為注射機最大成型面積的4～10倍。 本設計的動模板尺寸為L=630mm,H=620mm. mm,mm 2)模板最大開距 模板最大開距是動模開啟時，動模板與定模板之間的最大距離（包括調模行程在內）。 (2-1) 　　式中， ——模板最大開距（mm）； 　　　　　 S——動模板行程（mm）； 　　　　　 ——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。 本設計的模板最大開距mm。 圖2.6 動模板 2.2合模結構總體設計參數 如表2.1 2.3其他相關設計參數 2.3.1鎖模力 注射時熔料進入模腔時仍有較大的壓力，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，注射機合模機構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所能塑制制件的大小，是一個重要參數，所以有的國家采用最大鎖模力作為注射機的規(guī)格標稱。 鎖模力調整到最低而又使塑件不產生飛邊，這樣不僅可以縮短高壓鎖模所需的時間，而且模具，注塑機拉桿，肘節(jié)及模板亦會因使用較低鎖模而延長使用壽命。 影響鎖模力因素，模具結構，產品結構，原料（流動性），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模板閉合后達到規(guī)定鎖模力時，動模板與定模板之間所達到的最大和最小距離，這兩值之差就是調模機構的調模行程。這兩個基本尺寸對模具安裝尺寸的設計十分重要。若模具實際厚度小于注射機的模具最小厚度，則必須設置模厚調整塊，使模具厚度尺寸大于，否則就不能實現正常合模。若實際模具厚度大于模具最大厚度，則模具也不能正常合模，達不到規(guī)定的鎖模力。這一點對曲肘式合模機構尤為突出。一般模具厚度設定在和之間。 表2.1設計參數 螺桿直徑d 45mm 螺桿行程 200mm 最大注射壓力p 159MPa 螺桿驅動功率 5kW 螺桿轉速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 為使模具閉合時平穩(wěn)以及開模、頂出制件時不使塑料制件損壞，要求模板慢行，但模板又不能在全行程中都慢速運行，這樣會降低生產率。因此，在每一個成型周期中，模板的運行速度是變化的，一般注射機動模板運行速度是按“慢—快—慢”的節(jié)奏設計的。 2.4部分參數的校核與選用 2.4.1鎖模力的校核 (2-2) 式中 ——注射機的額定鎖模力(N) ——塑件成型所需的實際注射壓力(Pa)。 ——注射壓力到達型腔的壓力損失系數，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 根據設計需要取0.34。 根據動模板尺寸，最大值應為 280mm175mm=0.049m =1.590.340.049=1290KN=1500KN 經過計算，合模力符合設計需要。 2.4.2開模力 額定開模力一般取(1/10——1/20)的鎖模力。 本設計取開模力為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，裝模應加墊板(盡量避免)。 對于不是通過螺紋肘桿調距的液壓—機械式注射機的模板實際行程(是一定的)應大于或等于實際所需要的開模行程。 對于通過螺紋肘桿調距的液壓—機械式注射機的模板實際行程是變化的，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。其開模行程應大于或等于實際所需要的開模行程。 對于液壓式注射機，模板最大開距(考慮模板距離已調節(jié))減去模具厚度就等于模板實際行程：- ；如果注射機太大，可通過調整合模裝置部分的動模板行程開關，使減小。 ——注射機模板間的最大開距 ——注射機模板間的最小開距 ——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 設計時安裝模具的外型尺寸應小于注射機的拉桿內距，否則模具沒法安裝 所以模具長280mm 模具寬175mm 2.5本章小結 本章對本設計的整體作了一些介紹，著重的介紹了一些重要的零部件，對整體方案進行了規(guī)劃，對塑料注射機的相關參數做了計算和選用，確定了一些零件的尺寸，對一些零件進行了校核，確定了安全系數，并給出了相關說明，使以后的設計計算更方便快捷。 第3章 液壓系統(tǒng)相關計算 3.1塑料注射機對液壓系統(tǒng)的要求 1. 合模運動要平穩(wěn)，兩片模具閉合時，不應有沖擊。 2. 當模具閉合后合模機構要保持壓力，以防注射時將模具沖開。注射開始后注射機構應保持注射壓力，使塑料充滿型腔。 3. 預塑進料時，螺桿轉動，料被推到螺桿前端，此時螺桿與注射機構一起后退，為使螺桿前端的塑料有一定的密度，注射機構必需有一定的后退阻力。 4. 為保證安全生產，系統(tǒng)應有安全聯(lián)鎖裝置。 3.2工作循環(huán) 塑料注射機的工作循環(huán)為： 合?！⑸洹骸鋮s→開模→頂出→螺桿預塑進料 其中合模的動作又分為：快速合模、慢速合模、鎖模。鎖模的時間較長，直到開模前這段時間都是鎖模階段。 3.3合模液壓缸的載荷力計算 1.合模缸在模具閉合過程中是輕載，其外載荷主要是動模及其連動部件的起動慣性力和導軌的摩擦力。 2.鎖模時，動模停止運動，其外載荷就是給定的鎖模力。所以鎖模時，合模缸的外載荷為1500KN。 3.開模時，液壓缸除要克服給定的開模力外，還克服運動部件的摩擦阻力。 3.4合模缸的選用計算 3.4.1初定系統(tǒng)工作壓力并確定執(zhí)行元件尺寸 因本設計塑料注射機屬小功率設備，從設備可靠性出發(fā)，選系統(tǒng)的工作壓力為6.5MPa。然后計算液壓缸的直徑和液壓馬達的排量（頂出缸不做計算）。 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，為鎖模工況，其載荷力為1500kN，工作在活塞桿受壓狀態(tài)。活塞直徑 (3-1) 此時p1是由增壓缸提供的增壓后的進油壓力，初定增壓比為5，鎖模工況時，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 活塞桿直徑根據活塞桿受力狀況來確定 當受壓力作用時＜5MPa時，d=0.5～0.55D 5MPa＜＜7MPa時，d=0.6～0.7D ＞7MPa時,d=0.7D 為了系統(tǒng)安全，＝0.7=70mm 3.5計算執(zhí)行元件的實際工作壓力和實際所需的流量 3.5.1、實際工作壓力 因確定液壓缸和液壓馬達的尺寸和排量時未考慮背壓且對計算值進行過圓整，因此執(zhí)行元件的實際工作壓力有異于初定值，本例的實際工作壓力見表3.1。 3.5.2、實際所需流量 計算執(zhí)行元件所需流量時取液壓缸的容積效率為1，液壓馬達的容積效率為0.95，其計算值如表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 根據液壓系統(tǒng)的實際工作壓力，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，對于本系統(tǒng)最高壓力是增壓缸鎖模時的進口壓力，=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 座移缸 3kN 0.5 0.76 座頂緊 30KN — 3.8 注射 注射缸 213KN 0.3 5.9 預塑進料 液壓馬達 838N.m — 6.0 3.6.2 液壓泵的流量 因本設計塑料注射機的各執(zhí)行元件為依次單動，因此不存在多個執(zhí)行元件同時動作的問題。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：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，顯然應采用雙泵供油。 液壓泵的流量 (3-3) 取泄漏系數K=1.1，求得液壓泵的流量 選YYB-BC171/48型雙聯(lián)葉片泵，當工作壓力為7MPa時，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)行元件所需實際流量 工　　況 執(zhí)行元件名稱 運動速度 結構參數 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 注射座 移動缸 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 預塑進料 液壓馬達 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液壓泵電動機功率的確定 在確定電動機功率之前，首先要確定液壓泵的實際工作壓力，常用的方法有兩種：一是將執(zhí)行元件的實際工作壓力乘以系數k＝1.1，將管路上的壓力損失考慮進去；二是在執(zhí)行元件實際工作壓力的基礎上加閥件和管路的壓力損失，如Mpa。本設計采用加壓力損失的方法計算。 對雙泵供油系統(tǒng)，理論上應對各種工況下的電動機功率進行計算，然后進行比較，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0.8，而卸載工況下僅為0.3。雙泵供油電動機功率計算公式為 (3-4) 式中，Pp、q、η分別為泵的實際工作壓力、流量和總效率。經實際計算，對前述雙泵供油系統(tǒng)，電動機的最大功率對應于注射工況，約為27.3kW，其次是預塑進料工況約為22kW。考慮到注射時間t=s/υ=(0.2/0.07)s＝3s，時間很短，而電動機一般允許短時間超載25％。因此雙泵供油方案可選22kW的電動機，同步轉速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%時的容積)應根據液壓系統(tǒng)發(fā)熱、散熱平衡的原則來計算，這項計算在系統(tǒng)負載較大、長期連續(xù)工作時是必不可少的。但對于一般情況來說，油箱的有效容積可以按液壓泵的額定流量qp(L/min)估計出來。 油箱的有效容積可按下式確定 (3-5) 式中a為經驗系數，對中壓系統(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)性能驗算 3.7.1回路壓力損失驗算 1.驗算回路中的壓力損失 本系統(tǒng)較為復雜，有多個液壓執(zhí)行元件動作回路，其中環(huán)節(jié)較多，管路損失較大的要算注射缸動作回路，故主要驗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進油管路的壓力損失。此管路長5m。管內徑0.032m，快速時通過流量2.7L/s；選用20號機械系統(tǒng)損耗油，正常運轉后油的運動粘度ν＝27mm/s，油的密度ρ＝918kg/m3。 油在管路中的實際流速為 m/s 油在管路中呈紊流流動狀態(tài)，其沿程阻力系數為： 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來說小得多，故主要計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 由以上計算結果可求得快速注射時，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 由計算結果看，大小泵的實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。 另外要說明的一點是：在整個注射過程中，注射壓力是不斷變化的，注射缸的進口壓力也隨之由小到大變化，當注射壓力達到最大時，注射缸活塞的運動速度也將近似等于零，此時管路的壓力損失隨流量的減小而減少。泵的實際出口壓力要比以上計算值小一些。 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 本章介紹了塑料注射機對液壓系統(tǒng)的一些要求，通過這些要求計算對本設計的液壓元件進行了選用，同時學習到了一些液壓方面以前不了解的知識，充實了自己，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 調模系統(tǒng)的相關計算與校核 前文已經簡單描述，調模系統(tǒng)主要由4個小齒輪與1個大齒圈組成。他們之間相互嚙合，由一個液壓馬達帶動。本章先對組成本系統(tǒng)的齒輪進行了材料選用與規(guī)格計算，然后對齒輪進行校核，使其強度能滿足本設計的應用，最后對驅動液壓馬達進行了選用計算。 4.1調模機構齒輪的選擇 1.選用齒輪材料 因傳遞功率不大，轉速不高，選用軟齒面齒輪傳動 齒輪選用便于制造且價格便宜的材料 小齒輪：45鋼(調質),硬度為240HBS 大齒圈：45鋼(?；?,硬度為200HBS 2.選用齒輪精度等級 塑料注射機為一般工作機器，速度不高，故齒輪選用8級精度 3.確定計算方案 因選用閉式軟齒面?zhèn)鲃樱什捎媒佑|疲勞強度設計，彎曲疲勞強度校核的設計方法。 4.2調模機構齒輪相關尺寸計算 1.初步選用設計參數 根據設計需要，模數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=1，頂隙系數=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) 標準中心距 mm (12) 節(jié)圓直徑(當中心距為標準中心距時) mm mm (13) 傳動比 4.3調模機構齒輪的校核 4.3.1齒面接觸疲勞強度計算 Mpa 由于齒輪為馬達驅動，由選用液壓馬達所得的計算數據 取轉速n=100r/min 輸出轉距T=769n.m 角速度=10.5rad/s 馬達輸出功率 ： P==10.5769=8KW 確定公式內的各計算數值: 試選載荷系數 1. 計算小齒輪名義轉矩 N.mm 由相關資料查得 選齒寬系數 節(jié)點區(qū)域系數 由相關資料查取彈性系數 由相關資料查得 Mpa Mpa Mpa Mpa 2.計算應力循環(huán)次數 取工作壽命為10年，每年300工作日，雙班制 由相關資料查得接觸疲勞強度壽命系數 3.計算許用應力。取失效概率為1%，接觸強度最小安全系數 Mpa Mpa 4.3.2校核齒根彎曲疲勞強度 確定計算參數: 由相關資料查取齒形系數和應力修正系數 由相關資料查取彎曲疲勞強度壽命系數 計算許用應力，取彎曲強度最小安全系數 Mpa Mpa 校核計算 =Mpa =Mpa =Mpa =Mpa 4.4調模機構液壓馬達的選擇 4.4.1確定液壓馬達的排量 因液壓馬達為單向旋轉且出口壓力為零，因此液壓馬達的排量 式中，液壓馬達的總效率＝0.90。按計算值選雙斜盤柱塞馬達，排量0.9×m/r，額定壓力20MPa。 4.4.2液壓馬達的選擇 前面已求得馬達的排量為0.8L/r，正常工作時，輸出轉矩769Nm，選SZM0.9雙斜盤軸向柱塞式液壓馬達。其理論排量0.9L/r，額定壓力20Mpa，額定轉速為80~100r/min，最高轉矩3057Nm，機械效率大于90%。 4.5本章小結 本章對調模系統(tǒng)所應用的齒輪進行了選擇并對各種相關數據進行了計算，確定了一些基本的尺寸，同時經過對齒根彎曲疲勞強度與齒面接觸疲勞強度的計算，經過校核，可知本設計選用的齒輪符合所需要的要求，最后對驅動調模裝置的液壓馬達進行了選擇。 第5章 動模板的設計與校核 5.1 動模板的設計選用 動模板與定模板的區(qū)別在于，它可以在鎖模機構的連桿推動下，沿著拉桿縱向移動。通過夾具(圖5.1)與動模板上的螺紋孔配合，可以夾緊不同規(guī)格大小的模具。 1.動模板的材料 動模板根據需要選用石墨鑄鐵QT500-7。 2.動模板的規(guī)格選用 L=630mm,H=620mm. mm, mm 在動模板正表面均布88個M16的螺紋孔。在動模板正中間有一個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mm的通孔，拉桿從這里通過，起導向和連接作用。 3.動模板厚度的選定 為了讓動模板能承受在閉模時的沖擊力，動模板的厚度應具備一定的規(guī)格。本設計初步選定模板厚度 B=160mm 下文對動模板進行校核，看選定的厚度能否滿足強度需要。 5.2動模板強度的校核 由于動模板上布滿螺紋孔，所以我們選用一個最危險的截面，也就是螺紋孔分布最密集的截面進行強度校核。 1.動模板的許用應力 動模板材料極限應力Mpa 石墨鑄鐵屬于塑性材料，安全系數n=1 許用應力 Mpa 3.動模板強度計算 實際面積 (5-1) 式中 ——凈截面積； B——鋼板寬度； T——鋼板厚度； N——危險截面上排列的螺紋孔數； D——螺紋孔的直徑。 于是，動模板的強度條件應為 (5-2) =133mm 本設計取動模板厚度為160mm133mm 綜上，本設計動模板強度符合要求。 5.1動模板夾具 5.3本章小結 本章介紹了動模板與定模板的區(qū)別，對動模板進行了選用，對動模板進行了設計計算，初步確定了動模板的厚度以及一些其他的數據，并經過了對動模板的強度進行計算與校核，可以得出所設計的動模板強度符合要求的結論，最終確定了動模板的尺寸。