《注射成型設(shè)備 》PPT課件.pptVIP

第二章 注射成型設(shè)備,第四節(jié) 合模裝置,合模裝置,2.4 合 模 裝 置 合模裝置是保證成型模具可靠的閉鎖 開(kāi)啟并取出制品的部件。一個(gè)完善的合模裝置，應(yīng)該具備下列三個(gè)基本條件: 第一、足夠的鎖模力，使模具在熔料壓力（即模腔壓力）作用下，不致有開(kāi)縫現(xiàn)象發(fā)生。 第二、足夠的模板面積、模板行程和模板間的開(kāi)距，以適應(yīng)不同外形尺寸制品的成型要求。 第三、模板有合適的運(yùn)動(dòng)速度，應(yīng)是閉模時(shí)先快后慢，開(kāi)模時(shí)慢、快、慢，以防止模具的碰撞，實(shí)現(xiàn)制品的平穩(wěn)頂出并提高生產(chǎn)能力。,合模裝置,2.4.1 合模裝置的組成和分類(lèi) 1、結(jié)構(gòu)組成： 合模裝置主要由固定模板、活動(dòng)模板、拉桿、油缸、連桿以及模具調(diào)整機(jī)構(gòu)、制品頂出機(jī)構(gòu)等組成。 2、分類(lèi)： 合模裝置的種類(lèi)較多，若按實(shí)現(xiàn)鎖模力的方式分，則有機(jī)械式、液壓式和液壓-機(jī)械組合式三大類(lèi)。 機(jī)械式在新設(shè)計(jì)中已不采用。因它不很符合工藝的要求，將不予介紹。,合模裝置,2.4.2 液壓合模裝置 合模裝置是依靠液體的壓力實(shí)現(xiàn)模具的啟閉和鎖緊作用的。 1、單缸直壓式合模裝置 模具的啟閉和鎖緊都是在一個(gè)油缸的作用下完成的，這是最簡(jiǎn)單的合模裝置。,合模裝置,這種合模裝置存在一些問(wèn)題，并不十分符合注射機(jī)對(duì)合模裝置的要求。 合模初期，模具尚未閉合，合模力??；為了縮短循環(huán)周期，這時(shí)的移模速度應(yīng)快才好。但因油缸直徑甚大，實(shí)現(xiàn)高速有一定困難。 合模后期，從模具閉合到鎖緊，為防止碰撞，合模速度應(yīng)該低些，直至為零。鎖緊后的模具才需要達(dá)到鎖模噸位。 這種速度高時(shí)力量小，速度為零時(shí)力量大的要求，是單缸直壓式合模裝置難以滿足的。,合模裝置,2、增壓式合模裝置 合模初期，壓力油進(jìn)入合模油缸，因直徑較小，其推力小，卻能增大移模速度。 模具閉合后，壓力油換向進(jìn)入增壓油缸。利用增壓活塞面積差的作用，提高合模油缸內(nèi)的液體壓力。以此滿足鎖模力的要求。,合模裝置,增壓式合模裝置的優(yōu)點(diǎn)是： 在不用高壓油泵的情況下提高鎖模力。 增壓式合模裝置的缺點(diǎn)是： 油壓的增高對(duì)液壓系統(tǒng)和密封有更高的要求，故增壓是有限度的。目前一般增壓到2032MPa，最高可達(dá)4050 MPa。 增壓式合模裝置一般用在中小型注射機(jī)上，其合模速度并不十分快，因?yàn)閷?shí)際上合模油缸直徑還是較大的。,合模裝置,3、充液式合模裝置 合模時(shí)，壓力油首先進(jìn)入小直徑移模油缸，實(shí)現(xiàn)快速閉模； 合模過(guò)程中，鎖模缸的活塞隨著移動(dòng)模板前進(jìn)，因而造成油缸內(nèi)的負(fù)壓，充液閥打開(kāi)，大量的工作油進(jìn)入鎖模油缸。 當(dāng)模具閉合，鎖模油缸接通高壓油，使合模力迅速上升到鎖模噸位。 開(kāi)模時(shí)，從移模缸的另端進(jìn)油，由于移模油缸直徑小，故能實(shí)現(xiàn)快速開(kāi)模。 如下圖所示：,合模裝置,充液式合模裝置示意圖：,1-鎖模油缸；2-移模油缸；3-動(dòng)模板；4-定模板,合模裝置,充液式合模裝置特點(diǎn) 1）用小直徑油缸取得高速，大直徑油缸取得較大合模力。 2）可實(shí)現(xiàn)較大合模力。 3）體積較大（大油缸直徑大）。 4）移模速度（尤其鎖模加壓速度）慢，油量吞吐量大。 5）其它與其它液壓式相同。 6）適應(yīng)于大中小型合模機(jī)構(gòu)。,合模裝置,4、特殊液壓式 為克服液壓油缸用大行程去適應(yīng)不同模具高度的要求，減小油缸長(zhǎng)度，從而減少油液的吞吐量。對(duì)其進(jìn)行如下改進(jìn)： A、將合模油缸單獨(dú)設(shè)置在動(dòng)模板或固定模板上，用機(jī)械定位的方式，縮短合模油缸的行程。 B、用大直徑短行程缸代替大直徑長(zhǎng)行程缸。 C、為適應(yīng)不同厚度的模具，需將定模板（或動(dòng)模板）的起始位置做相應(yīng)的調(diào)整。,合模裝置,特殊液壓式的形式很多，僅舉一例介紹：,1-鎖模油缸；2-移模油缸；3-定位機(jī)構(gòu)；4-中心立柱,合模裝置,特殊液壓式的特點(diǎn): 1）所需工作油量小，能耗低； 2）速度快，升壓時(shí)間短； 3）合模系統(tǒng)剛性大（由于行程縮短）； 4）其結(jié)構(gòu)和油路較復(fù)雜； 5）適用于1000t 以上的大型注射機(jī)。,合模裝置,5、液壓式合模裝置的優(yōu)缺點(diǎn) 1）優(yōu)點(diǎn)： 固定模板和移動(dòng)模板間的開(kāi)距大，能夠加工制品的高度范圍較大。 移動(dòng)模板可以在行程范圍內(nèi)任意位置停留，因此，調(diào)節(jié)模板間的距離十分簡(jiǎn)便。 調(diào)節(jié)油壓，就能調(diào)節(jié)鎖模力的大小。 鎖模力的大小可以直接讀出，給操作帶來(lái)方便。 零件能自潤(rùn)滑，磨損小。 在液壓系統(tǒng)中增設(shè)各種調(diào)節(jié)回路，就能方便地實(shí)現(xiàn)注射壓力、注射速度、合模速度以及鎖模力等的調(diào)節(jié)，以更好地適應(yīng)加工工藝的要求。,合模裝置,2）缺點(diǎn)： 液壓系統(tǒng)管路甚多，保證沒(méi)有任何滲漏是困難的，所以鎖模力的穩(wěn)定性差，從而影響制品質(zhì)量。 管路、閥件等的維修工作量大。 液壓合模裝置應(yīng)有防止超行程和只有模具完全合緊的情況下方能進(jìn)行注射等方面的安全裝置。 液壓合模裝置的優(yōu)點(diǎn)突出，正日益廣泛地被采用。,合模裝置,6、液壓式合模設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題： 1）合模力與開(kāi)模力 在取出制品開(kāi)模的瞬間，由于需克服模腔短時(shí)間形成的負(fù)壓和粘附力，需一定的開(kāi)模力。 開(kāi)模力的大小一般為合模力的大小的1/101/15 2）移模速度： 移模速度都不會(huì)高，看其是否滿足設(shè)計(jì)要求。 3）最小模具高度 防止油缸（特別是柱塞缸）超越工作行程，需限定最小模具高度及嚴(yán)禁機(jī)器在無(wú)模具時(shí)運(yùn)行。 4）模板間最大距離 對(duì)其無(wú)嚴(yán)格限制，不能太大，作無(wú)效行程。,合模裝置,5）升壓時(shí)間 從閉模終了到升壓結(jié)束的時(shí)間。是由合模裝置的機(jī)械變形和實(shí)際工作液的可壓縮性造成的。 由于工作油的抗張系數(shù)比鋼材的彈性系數(shù)小的多，因此，工作液壓縮對(duì)升壓時(shí)間的影響最大。 6）油路設(shè)計(jì) 工作油壓力有檢測(cè)裝置（到壓注射） 合模系統(tǒng)與注射系統(tǒng)最好分開(kāi)（防干擾） 密封和噪音,合模裝置,2.4.3 液壓-曲肘合模裝置 1、液壓-單曲肘合模裝置,合模裝置,上圖是液壓-單曲肘合模裝置的一種形式。 當(dāng)壓力油從油缸上部進(jìn)入時(shí)，推動(dòng)活塞向下，迫使兩根連桿伸展為一條直線，從而鎖緊模具。 開(kāi)模時(shí)，壓力油從油缸下部進(jìn)入，使連桿曲屈。 油缸用鉸鏈與機(jī)架相聯(lián)，開(kāi)、閉模過(guò)程中，油缸可以擺動(dòng)。 這種合模裝置油缸小，裝在機(jī)身內(nèi)部，使機(jī)身長(zhǎng)度減小。 由于是單臂易使模板受力不均，只適于模板面較小的小型注射機(jī)，但模板距離的調(diào)整較易。,合模裝置,2、液壓-雙曲肘合模裝置,合模裝置,液壓-雙曲肘合模裝置由于是雙臂，可以適應(yīng)較大模板面積，因此中、小型注射機(jī)都有采用。 開(kāi)模時(shí)，肘桿收縮在機(jī)身后部，使移動(dòng)模板的行程較大。 調(diào)整鎖模力時(shí)，曲肘雙臂必須一致，即使有微小的長(zhǎng)度差別，也會(huì)造成模板受力不均，從而使模具偏斜。,合模裝置,3、液壓-曲肘合模裝置的特點(diǎn)： 1）增力作用 其驅(qū)動(dòng)肘桿的油缸直徑較小，單曲肘增力倍數(shù)大約為10，雙曲肘增力倍數(shù)大約為20。增力倍數(shù)的大小同肘桿機(jī)構(gòu)的形式、各肘桿的尺寸以及相互位置等有關(guān)。 2）自鎖作用 撤去油缸推力合模系統(tǒng)仍然處于鎖緊狀態(tài)。 3）運(yùn)動(dòng)速度 模板的運(yùn)動(dòng)速度從合模開(kāi)始到終了是變化的。合模開(kāi)始，速度由零很快到最高速度，以后又逐漸減慢，終止時(shí)速度為零，合模力則迅速上升到鎖模噸位。這正好符合合模裝置要求。同樣，開(kāi)模過(guò)程中模板的運(yùn)動(dòng)速度也是變化的，但與上述相反。,合模裝置,4）模板間距、鎖模力和合模速度的調(diào)節(jié)困難，必須設(shè)置專(zhuān)門(mén)的調(diào)模機(jī)構(gòu)，因此不如液壓合模裝置的適應(yīng)性大和使用方便， 5）此外，曲肘機(jī)構(gòu)容易磨損，加工精度要求也高。 綜上所述，液壓合模裝置和液壓-曲肘合模裝置都具有各自的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)都是相對(duì)的，同時(shí)也不是不可改變的。因此，在中小型注射機(jī)上，上述各種形式都有應(yīng)用。不過(guò)相對(duì)來(lái)說(shuō)，液壓-曲肘式多一些；而大中型則相反，液壓式采用較多。,合模裝置,4、液壓-曲肘合模裝置的特性參數(shù) 1）鎖模力與活塞推（拉）力 當(dāng)壓力油進(jìn)入合模油缸，推 動(dòng)活塞前移時(shí)，肘桿則推動(dòng) 移動(dòng)模板進(jìn)行合模。模具分 型面開(kāi)始閉合時(shí)，肘桿機(jī)構(gòu) 尚未伸展成一線排列。這時(shí)， 肘桿、模板和模具并不受壓 力，拉桿也不受拉力。這個(gè) 時(shí)候肘桿和水平面的夾角0 和0稱為初始角，如圖。,合模裝置,如果合模油缸繼續(xù)升壓，迫使肘桿機(jī)構(gòu)作一線排列，整個(gè)合模系統(tǒng)發(fā)生彈性變形，使拉桿被拉長(zhǎng)，肘桿、模板和模具被壓縮，從而產(chǎn)生壓應(yīng)力，使模具可靠地閉鎖。 在此過(guò)程中，肘桿與水平面 的夾角由0 和0逐漸變小， 肘桿成直線排列時(shí)， 0 = 0 =0。此時(shí)，如果油缸卸 載，鎖模力不會(huì)隨之改變、 整個(gè)系統(tǒng)處于自鎖狀態(tài)。這 是液壓-曲肘合模裝置和液 壓合模裝置本質(zhì)的區(qū)別。,合模裝置,拉桿的被拉長(zhǎng)和受壓零件的被壓縮，是在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，故其變形應(yīng)該是協(xié)調(diào)的，按照虎克定律，可以分別求出各變形量?？紤]到模板面積和剛度大，略去其壓縮變形。應(yīng)用變形協(xié)調(diào)方程，經(jīng)過(guò)換算，則鎖模力 F鎖模力 E肘桿、拉桿、模具等材料的彈性模量 L1為肘桿1的長(zhǎng)度 A形狀系數(shù) -桿長(zhǎng)比 (L1/L2),合模裝置,對(duì)于已有的機(jī)臺(tái)，各構(gòu)件的長(zhǎng)度、截面積、彈性模量等都是已知常數(shù)。因此，鎖模力主要取決于 0的大小，即 F=f（），是隨的變化而變化的，繪出曲線，如圖所示。 從圖看到，不同的初始角0 ， 其鎖模力的大小是不相同的。 再者，初始角（或稱臨界角） 0的度數(shù)很小，它的取值稍 有變化，就會(huì)引起鎖模力的 巨大變化。 因此，初始角的確定是十分重要的。,合模裝置,經(jīng)過(guò)計(jì)算，活塞桿的拉（推）力為： 經(jīng)過(guò)計(jì)算還可以得出活塞桿的最大拉（推）力 但這是理論上的，由于制造精度、安裝誤差和摩擦損耗等方面的影響，實(shí)際油缸推力 式中效率，一般取0.70.8。,合模裝置,2）運(yùn)動(dòng)特性 肘桿機(jī)構(gòu)使模板的移動(dòng)速度是變化的，合模時(shí)由零到最快、后慢，到鎖緊時(shí)再為零，開(kāi)模時(shí)則相反。這就是肘桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性，它正好符合合模裝置的要求，所以是肘桿合模機(jī)構(gòu)的突出優(yōu)點(diǎn)。 3）增力倍數(shù) 鎖模力與油缸推力之比，稱為增力倍數(shù)，亦稱放大系數(shù)。 增力倍數(shù) 單曲時(shí)機(jī)構(gòu)，其增力倍數(shù)一般為10； 雙曲時(shí)機(jī)構(gòu)，其增力倍數(shù)一般為20。,合模裝置,2.4.4 模板距離調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 對(duì)液壓-肘桿合模裝置，由于模板行程不能調(diào)節(jié)，為適應(yīng)不同厚度模具的要求，前固定模板和移動(dòng)模板之間的距離（指閉模狀態(tài)）應(yīng)能調(diào)節(jié)。 模板距離的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，還可以調(diào)整鎖模力。 小型注射機(jī)，常用手動(dòng)調(diào)節(jié)；對(duì)大型注射機(jī)，多用電動(dòng)或液壓驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)。 現(xiàn)就幾種常見(jiàn)的模板距離調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)單介紹如下：,合模裝置,1、螺紋肘桿調(diào)距 調(diào)節(jié)調(diào)距螺母（其內(nèi)螺紋一端為左旋，另一端為右旋），使肘桿的兩段發(fā)生軸向位移，改變肘桿的長(zhǎng)度，從而達(dá)到調(diào)節(jié)模板距離的目的。 這種形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，調(diào)節(jié)也方便。但是，螺紋和調(diào)節(jié)螺母要承受鎖模力，因此只適用于小型注射機(jī)。,合模裝置,2、移動(dòng)合模油缸位置調(diào)距 合模油缸外徑上有螺紋，并與后固定模板相連接。轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)手柄，使大螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，合模油缸發(fā)生軸向位移，從而使合模機(jī)構(gòu)沿拉桿移動(dòng)，達(dá)到調(diào)距的目的。這種結(jié)構(gòu)一般也只用在小型注射機(jī)上。,合模裝置,3、拉桿螺母調(diào)距 合模油缸裝在后固定模板上，通過(guò)調(diào)節(jié)拉桿螺母，便可調(diào)節(jié)合模缸的位置。四個(gè)螺母調(diào)節(jié)量必須一致，否則模板會(huì)發(fā)生歪斜。用手動(dòng)調(diào)節(jié)達(dá)到四個(gè)螺母的調(diào)節(jié)量完全一致是困難的。為使四個(gè)螺母的調(diào)節(jié)量一致，有的設(shè)有聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。,合模裝置,4、動(dòng)模板間連接大螺母調(diào)距 它們有兩塊移動(dòng)模板，其間用螺紋連接起來(lái)，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)螺母，便可改變移動(dòng)模板的厚度，從而達(dá)到調(diào)距的目的。 這種形式調(diào)節(jié)方便，使用較多，但多了一塊移動(dòng)模板，增加了移動(dòng)部分的重量和機(jī)身的長(zhǎng)度。,合模裝置,2.4.5 頂出裝置 頂出裝置是為頂出模內(nèi)制品而設(shè)的，各種合模裝置均設(shè)有頂出裝置。頂出裝置可分為機(jī)械頂出、液壓頂出和氣動(dòng)頂出三種。 1、機(jī)械頂出 頂桿固定在機(jī)架上，它本身不移動(dòng)，開(kāi)模時(shí)動(dòng)模板后退，頂出桿穿過(guò)移動(dòng)模板上的孔而達(dá)于模具頂板，將制品頂出。 頂出桿長(zhǎng)度可