注塑機結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造工藝研究-FST200si-II型雙曲肘撐板式合模裝置 【含10張CAD圖紙+文檔全套】

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Moldflow技術(shù)[1]無論在提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量，還是在降低成本、減輕勞動強度等方面，都具有很大的優(yōu)越性。利用Moldflow技術(shù)可以在模具加工前，使用計算機對整個注射成型過程進行模擬分析，準確預測熔體的填充、保壓、氣穴、熔接痕、流動前沿溫度和翹曲變形[2-6]等情況，以便設(shè)計者能盡早發(fā)現(xiàn)問題，及時修改塑件和模具設(shè)計，減少甚至避免模具返修報廢、提高塑件質(zhì)量和降低成本等，具有重大的技術(shù)經(jīng)濟意義。以一個塑料注射箱的模流分析為例，介紹Moldflow軟件在模具優(yōu)化設(shè)計中的應用，對注塑制品的充模、氣穴、熔接痕等行為進行了動態(tài)模擬，為該制品的模具設(shè)計及注塑工藝參數(shù)的確定提供了理論依據(jù)，從而改善制品的成型質(zhì)量。 2. 成型工藝分析 該制品為塑料箱零件如圖l所示，采用ABS塑料，外表面質(zhì)量要求較高。采用Moldflow的MPI(Moldflow Plastics Insight)模塊對該產(chǎn)品進行流動分析。在分析中，通過對流動過程的模擬分析，確定了澆口位置、數(shù)量及工藝條件，并且模擬仿真流動過程，預測型腔壓力分布、溫度分布、鎖模力大小等，為實際模塑提供成型工藝參數(shù)。 (1)工藝參數(shù)的設(shè)置 完成分析后，選擇注塑原料。在此軟件中，有許多大公司的產(chǎn)品可供選擇，該案例選擇ABS材料，其牌號為工藝參數(shù)如表1所示。 表1 模流分析參數(shù)設(shè)置 注塑溫度 230℃ 成型控制 填充控制 壓力90MPa 模溫 凸模55℃ 速度、壓力切換 自動 凹模80℃ 保壓控制 80％注射壓力 6s (2)最佳澆口位置的確定 MPI能自動生成最佳澆口位置的相關(guān)信息，并以圖形形式顯示出最佳澆口所在區(qū)域，顏色越深的區(qū)域越適合選作澆口，如圖l所示塑料盒模型對稱結(jié)構(gòu)，選取圖形中間區(qū)域最佳。 圖1 塑料盒模型 圖2 填充時間 3.流動分析結(jié)果 本文利用MPI軟件對填充時間、充模壓力、熔接痕、氣穴、最大鎖模力和翹曲分析進行分析，通過對這些參數(shù)的分析從中選定最佳的注漿方案。 (1)填充時間 澆注系統(tǒng)的設(shè)計直接影響到熔體的填充行為，而填充分析的最終目的也是為了獲得最佳澆注系統(tǒng)的設(shè)計。填充分析是從注射開始到型腔被充滿的整個過程中的流動前沿位置分析。該分析用來預測制件的填充行為是否合理，填充是否平衡，能否完成對制件的完全填充等。填充分析的目的是獲得最佳的澆口位置、澆口數(shù)目及最佳澆注系統(tǒng)布局等。如圖2所示為充模時間的分析結(jié)果，通過深淺不同的顏色反映了熔體流動狀態(tài)變化以及充模過程，從中可知型腔是否充滿，充模過程是否平衡等。由圖2可知：充填時間為2.825s，顏色深淺過渡比較柔和。這表明此充填過程比較平緩，整個注塑件能在較短的時間內(nèi)被充滿，流動平衡性較好，并且充模狀況合理。由此證明圖2所示的澆注系統(tǒng)設(shè)計可行。 (2)氣穴 氣穴位置分布圖如圖3所示，圖中圓圈處表示氣穴，熔體前沿匯聚在注塑件內(nèi)部或型腔表層的氣泡，基本上都在注塑件四周側(cè)壁邊，并且基本集中在分型面上。該例中氣穴主要出現(xiàn)在塑料箱的內(nèi)表面，且大部分出現(xiàn)在分型面，故氣體在熔體充填時會自行排出，對產(chǎn)品的外觀品質(zhì)基本沒有影響。因此，氣體很容易通過模具分型面的間隙排出，沒有困氣現(xiàn)象，可有效地避免因氣穴而形成的注塑件表面瑕疵及焦痕等缺陷。 圖3 氣穴 圖4 熔接線 (3)熔接痕 當2個或多個流動前沿融合時，會形成熔接線。在熔接線位置上的分子趨向變化強烈，因此該位置的機械強度明顯減弱，熔接線在視覺上不太明顯。在這種情況下可以通過增加模具溫度和熔體溫度，使兩個相遇的熔體前沿融合得更好，增加螺桿速率也行，或改進澆注系統(tǒng)的設(shè)計，在保持熔體流動速率的前提下減少流道尺寸，以減少產(chǎn)生的摩擦熱。如果不能消除熔接線，那么應使其位于工件上較不敏感的區(qū)域，以防止影響制件的機械性能和外觀質(zhì)量。通過改變澆口位置或者改變工件壁厚可以改變?nèi)劢泳€的位置。 圖4顯示了塑件上熔接痕的位置，經(jīng)Moldflow優(yōu)化分析，采用提高模具溫度、把澆口適當加大、適當降低鎖模力、在熔接縫處開設(shè)排氣系統(tǒng)等措施后，注塑出的產(chǎn)品熔接痕變得不明顯，降低了廢品率，能滿足實際生產(chǎn)需要。由圖4分析結(jié)果可看出沒有大面積和連續(xù)的熔接痕，所以工件表面質(zhì)量不會受到影響。 (4)縮痕指數(shù) 縮痕現(xiàn)象就是指在成型品表面發(fā)生凹陷。雖然這些凹陷都較小，但只要從不同的角度觀看，卻是可見的?？s痕的可見性和它表面的紋理其實是零件顏色的作用，因此深度才是判別的標準。導致縮痕的主要原因是在冷卻過程中，因熱量收縮造成的。圖5顯示了縮痕深度的結(jié)果，縮痕深度非常小，縮痕不明顯，沒有影響產(chǎn)品的外觀。 圖5 縮痕 圖6 鎖模力曲線 (5)鎖模力曲線 在注塑機注射過程中，由于模具內(nèi)的熔脹力，模具分型面可能會分開，從而導致飛邊的產(chǎn)生，因此必須為注射機提供一個鎖緊模具的力，這個力稱為鎖模力，有了這個力就可以抵消熔料在型腔內(nèi)所產(chǎn)生的熔脹力。通常在滿足要求的前提下，鎖模力應盡可能的小，較小的鎖模力不僅可以節(jié)約能源、降低成本，還可以延長注塑機及模具的使用壽命，同時，模具的自然排氣也可以順利進行，使模具的填充狀態(tài)更加容易控制。 注塑件在注射成型時注塑機的鎖模力分布圖如圖6所示。其最大鎖模力為86kN，可以利用該分析結(jié)果，幫助設(shè)計人員選擇不同型號的注塑機。由圖5可知，可以滿足客戶要求，且能正常生產(chǎn)。 (6)推薦螺桿速率 圖7是該方案推薦的螺桿曲線圖，其作用是調(diào)節(jié)螺桿進入型腔的注入速度，保證塑料熔體充模速度一致，有利于改善工件的表面質(zhì)量和避免過高的剪切應力。注射速度建議使用更均勻的流動前沿的速度，這將有助于消除壓力峰值，同時可提高工件表面光潔度。在圖7中，XY定位注射壓力圖可以很容易地顯示壓力的變化。 (7)溫度 溫度主要包括流動前沿溫度和充模結(jié)束時的體積溫度，流動前沿溫度與熔接線圖綜合使用可分析出熔接線質(zhì)量的好壞，而充模結(jié)束時的體積溫度分布范圍越窄，則說明充模質(zhì)量越好。兩種溫度分析結(jié)果如圖8、9所示。 流動分析用于預測熱塑性聚合物在模具內(nèi)的流動行為。Moldflow軟件模擬熔體從注射點開始逐漸擴散到相鄰點的流動前沿，直到流動前沿擴散并填充制件最后一個點為止，完成流動分析計算。其最終目的是獲得保壓階段最佳時間段的設(shè)置，從而盡可能地減小由保壓引起的制件收縮、翹曲等質(zhì)量缺陷。流動前沿溫度，合理的溫度分布應該是均勻的，即這個模型的溫差不能太大。圖8為流動前沿溫度模擬結(jié)果。從圖中可以看出，此模型的模溫分布比較均勻，說明熔體在流動過程中溫度下降緩慢，利于填充，且該產(chǎn)品溫度降幅較小，這意味著該塑件的表面質(zhì)量將會得到保證。 由圖8分析結(jié)果可以看出料流前沿的最高溫度230.6℃，最低溫度223.8℃，注塑件的溫度差為6．8℃，該值在推薦值控制范圍20℃之內(nèi)，表示溫度差較小，這意味著注塑件表面的質(zhì)量可得到保證，工件可以充滿。圖8表明，當材料的熔融溫度為228.9~230.6℃時，最低熔化溫度僅低于注射溫度223.8℃。所以材料 是會很好的融合，而不會出現(xiàn)熔接痕。穴蝕現(xiàn)象在熔合線和分型表面，排氣管道設(shè)置在熔接線開口處。這樣不僅方便排氣，而且增加了熔合線的牢度。從圖8流動前沿溫度圖和圖4熔接中，我們可以看出，當熔體溫度約為230℃時，熔接痕形成。此時熔接痕不明顯，結(jié)果是最好的。 體積溫度反映了工件內(nèi)部產(chǎn)生的剪切熱。如果工件經(jīng)過強烈的剪切作用，工件溫度將會上升。在模具填充階段，體積可以從圖9中看出，溫度圖（速度加權(quán)平均溫度）應當非常均勻。最低溫度是177.3℃，最高溫度為234.3℃，這變化滿足體積溫度的控制范圍。 圖7 推薦的螺桿速率 圖8 溫度 圖9 體積溫度 圖10 充模結(jié)束時壓力分布圖 (8)壓力 由圖10可以看出，在充模結(jié)束時的壓力分布狀況，分析充模壓力分布是否平衡，在最后充模的藍色部位壓力較低，整個塑件壓力差在35 MPa以下。在充模結(jié)束時，體積/壓力轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)和填充壓力數(shù)據(jù)的影響是相同的。通常，體積/壓力控制轉(zhuǎn)換時的壓力在整個注塑成型周期中是最高的，此時壓力的大小和分布可通過該壓力圖進行觀察，并在控制轉(zhuǎn)換時工件充型基本達到100％。由圖11可看出注塑過程中最大注射壓力為53.7Mpa，在圖中的紅色部分。圖中的灰色部分表明工件100%填充良好效應。 (9)保壓過程 保壓過程是在填充過程的基礎(chǔ)上進一步模擬，通過優(yōu)化得到合理的注射力和保壓壓力，為生產(chǎn)做準備。圖12所示為保壓過程的模擬結(jié)果。注射壓力參數(shù)也是流動分析的關(guān)鍵參數(shù)，直接影響到模具填充的好壞。從圖中可以看出，注塑壓力在注塑結(jié)束時達到最大值55MPa，小于注塑機的最大值，保壓壓力曲線與設(shè)定的基本相符。 圖11 體積/壓力控制轉(zhuǎn)換時的壓力 圖12 注射力和保壓壓力 4.結(jié)論 本文應用Moldflow軟件對流動情況進行模擬、預測， 顯示前沿熔體流動方向，填充過程中壓力和溫度的變化，氣穴和熔接痕的位置等，有利于工藝人員在調(diào)試之前預測可能存在的缺陷，優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，提高質(zhì)量和減少制作注塑模具 的周期，為模具開發(fā)、生產(chǎn)加工提供指導作用。 致謝 感謝深圳市科技計劃項目（SY200806300273A），信息職業(yè)技術(shù)學院團隊創(chuàng)意工程（CXTD1-007）及其自然科學（LG-08001），和廣東省自然科學（9151802904000008）的財政支持。 參考文獻： [1] Y. 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Mohamad: International Journal of Mechanical and Materials Engineering, Vol. 4 (2009), p.70 XX設(shè)計任務(wù)書 　 擬定題目 注塑機結(jié)構(gòu) 設(shè)計與制造工藝研究 指導教師（簽名） 專? 業(yè) 　 學? 號 1 學生姓名 課題任務(wù)要求： 通過本項目的研究與訓練，使學生掌握注塑機設(shè)計知識、合模裝置加工成型過程工藝技術(shù)和SolidWorks、CAD等大型工程軟件的基本使用方法；在掌握一定機械設(shè)計理論的基礎(chǔ)上，通過調(diào)研，查閱資料，確定方案，設(shè)計計算，繪制零件圖、裝配圖、編寫設(shè)計說明書等工作，提高其綜合工程素質(zhì)。 　 課題內(nèi)容： 1、查閱有關(guān)注射機的參考資料20種（篇）以上文獻， 正確理解注射機的結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造工藝，正確理解課題任務(wù)并提出設(shè)計方案； 2、完成2000字以上的開題報告； 3、一篇結(jié)合課題的完整的外文文獻翻譯，字數(shù)不少4000漢字，要求譯文準確通順； 4、結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，圖紙折A0圖紙2張，( CAD繪制部分不少于1/3)，制圖符合國家標準； 5、設(shè)計說明書的字數(shù)不少于1萬字，設(shè)計工藝完善，符合用戶的要求。 6、按規(guī)定填寫畢業(yè)設(shè)計工作手冊。　 　 預期目標： 學生通過注射機結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造工藝研究，可使所學機械學、力學、材料學、成型學等知識得到綜合應用，設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造工藝研究能力能受到訓練，可有力地提高學生分析問題，解決問題及獨立工作的能力。 　 任務(wù)書及指導書 一、任務(wù)書 擬定題目 注塑機結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造工藝研究 指導教師 專 業(yè) 學號 姓名 課題內(nèi)容： 本課題要求學生能綜合運用所學材料成形與控制專業(yè)相關(guān)課程的基礎(chǔ)理論及專業(yè)知識，通過調(diào)研、查閱資料、確定方案、設(shè)計計算、繪制零件圖、裝配圖（含三維造型圖）、編寫設(shè)計說明書等工作，鞏固和加深所學知識，培養(yǎng)其解決工程實際問題的能力，提高綜合工程素質(zhì)。 運用三維造型軟件SolidWorks等進行注射機制造工藝分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計研究，結(jié)合實際生產(chǎn)加工過程，對注塑機結(jié)構(gòu)和造型設(shè)計的合理性、準確性。 課題任務(wù)要求： 按時完成調(diào)研、方案確定、注射機結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造工藝研究及繪制零件圖和裝配圖（含三維造型圖）、編寫設(shè)計說明書等工作。要求： 1、查閱有關(guān)注射機的參考資料20種（篇）以上文獻， 正確理解注射機的結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造工藝，正確理解課題任務(wù)并提出設(shè)計方案； 2、完成2000字以上的開題報告； 3、一篇結(jié)合課題的完整的外文文獻翻譯，字數(shù)不少4000漢字，要求譯文準確通順； 4、結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，圖紙折A0圖紙2張，( CAD繪制部分不少于1/3)，制圖符合國家標準； 5、設(shè)計說明書的字數(shù)不少于1萬字，設(shè)計工藝完善，符合用戶的要求。 6、按規(guī)定填寫畢業(yè)設(shè)計工作手冊。 預期目標： 學生通過注射機結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造工藝研究，可使所學機械學、力學、材料學、成型學等知識得到綜合應用，設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造工藝研究能力能受到訓練，可有力地提高學生分析問題，解決問題及獨立工作的能力。 二、指導書 1.設(shè)計方法和思路： 首先熟悉掌握新型三維實體設(shè)計軟件SolidWorks、PRO/E等的使用，然后結(jié)合注塑機設(shè)計要求，運用機械設(shè)計、成型設(shè)備理論知識，將零件注射機制造工藝分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計細化、分解，將sketcher草繪產(chǎn)生平面線架特征、曲面造型（shape Design）、實體造型（PartDesign）有機結(jié)合，實現(xiàn)交互式、流程化結(jié)構(gòu)設(shè)計過程。 2.設(shè)計的重點和難點： 零件工藝性分析、合理工藝方案的確定、合模結(jié)構(gòu)的確定、典型零件機械加工工藝過程確定；三維建模、二維圖紙的轉(zhuǎn)化是本課題的難點。 3.所學相關(guān)知識： 包括機械設(shè)計制造及自動化相關(guān)知識、SolidWorks、PRO/E專業(yè)三維造型軟件，AUTOCAD系統(tǒng)軟件，注塑機結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造及加工工藝理論實踐，合模裝置設(shè)計等方面的專業(yè)知識以及應用分析軟件如MOLDFLOW的使用分析方法與理論等。 4. 畢業(yè)設(shè)計（論文）進度： 周 次 所 要 完 成 的 工 作 第三周—第六周 到公司實地實習、調(diào)研、收集資料、了解課題背景。 第七周—第八周 撰寫開題報告、翻譯外文文獻、方案論證 第九周—第十一周 SolidWorks、PRO/E軟件學習、注塑機設(shè)計理論與實踐、編制模擬程序 第十二周—第十四周 本課題零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、SolidWorks 、PRO/E軟件實時設(shè)計及建模、三維實體模型的生成，二維圖形的轉(zhuǎn)化等 第十五周—第十六周 編寫設(shè)計說明書 5. 畢業(yè)設(shè)計說明書的撰寫要領(lǐng)與格式、答辯準備： 按《武漢工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文）學生工作手冊》要求。答辯之前，各位學生應擬好答辯提綱，簡捷清晰地闡述課題背景和意義、總體思路、機構(gòu)方案選定依據(jù)、技術(shù)難點及措施、創(chuàng)新點以及存在的問題。 6. 主要參考文獻 [1]何亞東.全電式注塑機的優(yōu)缺點分析及技術(shù)發(fā)展趨勢研究[J].現(xiàn)代塑料加工應用.2011 [2]王衛(wèi)衛(wèi).材料成型設(shè)備.[M].北京：機械工業(yè)出版社,2004.8(2011.1重印) [3]北京化工學院,華南工學院合編.塑料機械設(shè)計[M].北京：輕工業(yè)出版社，1982. 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Optimization Methods of Engineering Design ． Massachusetts Addison —wesley , 1971 [15] JOURNAL OF WUYI UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION).2010,24(1) [16]單方,陳璞．注塑機鎖模機構(gòu) CAD 的研究與開發(fā).［J］.工程塑料應用，2001，29 (9): 38 －40． [17]高瑜,宋桂珍,高創(chuàng)寬.注塑機合模機構(gòu)及模板的優(yōu)化設(shè)計[ J ].機械管理開發(fā), 2006( 4) : 22- 23 [18]熊萬春,金志明,薛平.壓鑄機雙曲肘五鉸點斜排列合模機構(gòu)運動和力學特性分析[ J ] . 特種鑄造及有色金屬, 2008( 6) : 445- 447 [19]曾翠華, 鄭榮霞, 楊軍, 等.液壓 - 機械合模機構(gòu)三維動態(tài)仿真優(yōu)化設(shè)計[ J ] . 機床與液壓, 2008, 36( 8) : 139-142 [20]任工昌,苗新強, 郭志剛. 注塑機雙肘桿鎖模機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計[ J ] .機械設(shè)計與制造, 2009,(1) : 18- 19 7. 檢索關(guān)鍵詞： 關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計, 注塑機 ,合模裝置 ,肘桿式 Keyword: Structure design, Injection molding machine, Clamping device, Toggle XXX 畢業(yè)設(shè)計（論文） 設(shè)計（論文）題目：管夾沖壓工藝開發(fā)及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 姓 名 學 號 院 系 專 業(yè) 指導教師 20XX 年 6 月 XXX XX設(shè)計工程圖紙封面 設(shè)計（論文）題目：注塑機結(jié)構(gòu)設(shè)計及制造工藝研究 姓 名 學 號 院 系 專 業(yè) 指導教師 20XX 年 6 月 注塑機零件機械加工工藝過程卡 注塑機零件機械加工工藝過程卡 模具名稱 鑄坯車銑鉆磨 共4頁 零件名稱 動模板 第4頁 材料 名稱 球墨鑄鐵 毛坯種類 毛坯尺寸 零件質(zhì)量 件數(shù) 更改 內(nèi)容 牌號 QT500-7A 鑄坯 772x430x776 1 序號 工序內(nèi)容 加工車間 1 鑄造772x430x776 鑄造車間 2 退火 鑄造車間 3 劃線 銑削車間 4 粗銑鎖模面 銑削車間 5 鉆、鉸中心孔Φ55 銑削車間 6 粗銑油缸配合面 銑削車間 7 鉆、鉸中心孔Φ45 銑削車間 8 粗銑兩側(cè)面 銑削車間 9 精銑鎖模面、精銑油缸配合面 銑削車間 10 半精銑滑腳配合面、半精銑兩側(cè)面 銑削車間 11 粗鏜、半精鏜Φ85孔，倒角 銑削車間 12 粗銑兩耳的外、內(nèi)側(cè)面 銑削車間 13 半精銑兩耳外、內(nèi)側(cè)面 銑削車間 14 粗鏜、半精鏜4-Φ80孔，倒角 銑削車間 15 鉆、擴兩側(cè)耳孔4-Rc1/8通 銑削車間 16 鉆、擴兩側(cè)面孔4-M8深16，潤滑孔2-M10x1通，孔口锪平Φ18深2、3-M5深10 銑削車間 17 鉆、鉸安全全裝置導桿孔Φ42通 銑削車間 18 去毛刺，檢查 銑削車間 編制 校對 審 核 會 簽 注塑機零件機械加工工藝過程卡 模具名稱 鑄坯車銑鉆磨 共4頁 零件名稱 前固定板 第3頁 材料 名稱 球墨鑄鐵 毛坯種類 毛坯尺寸 零件質(zhì)量 件數(shù) 更改 內(nèi)容 牌號 QT500-7A 鑄坯 865x200x876 1 序號 工序內(nèi)容 加工車間 零件圖 1 鑄造865x200x876 鑄造車間 2 退火 鑄造車間 3 劃線 銑削車間 4 粗銑A面 銑削車間 5 鉆、鉸中心孔Φ160 銑削車間 6 粗銑H面 銑削車間 7 粗銑F面 銑削車間 8 粗銑G\G’面 銑削車間 9 精銑A面 銑削車間 10 半精銑F面 銑削車間 11 粗鏜、半精鏜4-Φ180、4-Φ85，倒角 銑削車間 12 半精銑兩側(cè)面 銑削車間 13 鉆、擴孔底板孔4-Φ18深40 銑削車間 14 鉆、擴G面孔4-M8深14,8-M8深16攻絲 銑削車間 15 粗、半精鏜安全裝置導管孔Φ59深36Φ54深64 銑削車間 16 鉆、擴H面孔2-M16深32 銑削車間 17 去毛刺，檢查 銑削車間 編制 校對 審 核 會 簽 注塑機零件機械加工工藝過程卡 模具名稱 鑄坯車銑鉆磨 共4頁 零件名稱 后固定板 第1頁 材料 名稱 球墨鑄鐵 毛坯種類 毛坯尺寸 零件質(zhì)量 件數(shù) 更改 內(nèi)容 牌號 QT500-7A 鑄件 765x215x860 1 序號 工序內(nèi)容 加工車間 零件圖 1 鑄造765x215x860 鑄造車間 2 退火 鑄造車間 3 劃線 銑削車間 4 粗銑A面，即背面 銑削車間 5 鉆、鉸中心孔Φ85 銑削車間 6 粗銑B面 銑削車間 7 粗銑C面 銑削車間 8 粗銑F面 銑削車間 9 精銑A面 銑削車間 10 半精銑B面 銑削車間 11 半精銑C面 銑削車間 12 半精銑F面 銑削車間 13 粗鏜、半精鏜4-Φ180、4-Φ85孔，倒角 銑削車間 14 粗銑兩耳外側(cè)面 銑削車間 15 粗銑兩耳內(nèi)側(cè)面 銑削車間 16 半精銑兩耳外側(cè)面 銑削車間 17 半精銑兩耳內(nèi)側(cè)面 銑削車間 18 粗、半精鏜耳孔4-Φ80 銑削車間 19 鉆、擴孔底板孔（12-M16深40、4-M12深30、2-Φ18深55） 銑削車間 20 鉆、擴左側(cè)孔2-M10深10、2-M8深20，攻絲 銑削車間 21 鉆、擴右側(cè)孔2-M10深10，攻絲 銑削車間 續(xù)表 22 鉆、擴后側(cè)孔M20深50，攻絲 銑削車間 23 粗銑油槽 銑削車間 24 鉆孔Φ5深18 銑削車間 25 去毛刺 銑削車間 26 檢查 質(zhì)檢車間 編制 校對 審 核 會 簽 開題報告 課程名稱 注塑機結(jié)構(gòu)（合模裝置） 設(shè)計與制造工藝研究 課程類型 設(shè)計 課題來源 縱向 導師 學生姓名 學號 專業(yè) 一、 課題的目的和意義 近年來，世界上發(fā)達國家的注塑機生產(chǎn)水平都在不斷提高，在中國，注塑機更是 塑料機械中發(fā)展速度最快、水平與發(fā)達國家差距較小的產(chǎn)品之一，可這僅局限于普通注塑機，而特大型、各種特殊、專用、精密注塑機的型號方面尚屬空白。而作為注塑 機重要組成部分——合模裝置。機型越大，產(chǎn)品越精密，意味著提供的鎖模力越大， 鎖模要求越高。傳統(tǒng)的液壓式或拉桿式較為普遍，但用戶甚至制造企業(yè)本身都面臨著 成本高、液壓系統(tǒng)復雜、制件質(zhì)量差等問題。因此，該研究意在以 2000KN 液壓—雙曲肘鎖模結(jié)構(gòu)機型為例，分析其常見問題，解決優(yōu)化其模板受力不均勻，開合模精度差， 調(diào)膜結(jié)構(gòu)復雜等問題。 通過對雙曲肘鎖模機構(gòu)制造工藝的研究，結(jié)合其制造過程，我對注塑機鎖模機構(gòu)有了更深的認識。該研究優(yōu)化了現(xiàn)有雙曲肘鎖模機構(gòu)的常見問題，保證了注塑制件的質(zhì)量，提高了企業(yè)市場競爭力。 二、 國內(nèi)外注塑機合模裝置的研究及發(fā)展現(xiàn)狀 近年來由于汽車、建筑、家用電器、食品、醫(yī)藥等產(chǎn)品對塑料制件日益增長的需求，塑料加工市場需求大，推動了塑料加工業(yè)在我國的迅猛發(fā)展的同時，也促進了塑料機械行呀的發(fā)展，大大刺激了市場對注塑機的需求。而塑料機械產(chǎn)品總的發(fā)展趨勢是朝著高效、節(jié)能、環(huán)保、大型、精密、智能化，多層面的方向發(fā)展的。因此，也帶動著注塑機朝著大型化、微型化、精密化、智能化等方面發(fā)展。 為了達到產(chǎn)品質(zhì)量要求，以及符合環(huán)保節(jié)能等理念。油壓式、油電復合式以及全電式注塑機越來越被行業(yè)內(nèi)各廠商重視。合模裝置大致由機械傳動、控制機構(gòu)、調(diào)模裝置及其他輔助部分組成，而所謂全電式、油壓式、正是以其采用的主要控制方式命名的。國內(nèi)外注塑機合模裝置在機械機構(gòu)上大同小異，絕大多廠商采用曲肘式—三模板或二模板結(jié)構(gòu)，但在動力控制系統(tǒng)和傳動部分仍尚有出入。然而不同的控制方式又會導致不同的機械機構(gòu)。 第二十屆中國國際橡膠工業(yè)發(fā)展展會上，受環(huán)保節(jié)能等理念的影響，全電式注塑機興起。德國 ARBURG、日本東洋機械金屬株式會社以及奧地利 ENGEL、LS 等展現(xiàn)了全電式注塑機的優(yōu)良性能。我國全電式注塑機尚處初步發(fā)展階段，但中國海天機械有限公司的 HTD88 也取得一定的進展。全電式注塑機的合模裝置主要采用肘桿式機構(gòu)，小型機也采用曲柄連桿機構(gòu)。合模裝置采用伺服電機驅(qū)動，可使動模板的移動速度易于控制，節(jié)能效果好。然而全電式制造復雜，價格昂貴，現(xiàn)采用電子變頻技術(shù)對原有注塑機進行節(jié)能改造，這也成為了節(jié)能省電的另一個方向?！?】制件精密化的要求也使微型精密成型機備受矚目，Dr.Boy GmbH&Co KG 公司展出的 BOY-12 能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的微型注塑件，其可生產(chǎn)出質(zhì)量小于 0.1g 的微型塑件。 在我國，注塑機起步較晚，油壓式、油電復合式注塑機人占據(jù)主要地位。此類注 塑機機械結(jié)構(gòu)上大部分采用肘桿式，其結(jié)構(gòu)基本由鎖模油缸和兩個對稱的曲肘連桿機構(gòu)組成。鎖模時，合模液壓缸推動肘桿座，由十字導向板帶動肘桿和撐板沿著固定板 塊滑道右移，當撐板行至固定模板滑道的末端，因受肘桿向外的分力的作用，從而鎖緊模具。為了擴大注塑機開合模行程，還采用了肘桿和楔塊等増力和自鎖作用，使模具可靠鎖緊，此方法由于采用了楔塊而非固定的鉸鏈，因此得到了較大的模板行程。不同的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生著不同的生產(chǎn)效益，而各種結(jié)構(gòu)的鎖模結(jié)構(gòu)都在彰顯著其作用， 說不上孰好孰壞，而這些優(yōu)缺點也會在人們不斷地發(fā)展創(chuàng)造中得以改進的。三、 設(shè)計思路與預期效果 [19] 設(shè)計思路 ? 為了針對研究，筆者先選定鎖模力，及其機型。首先根據(jù)現(xiàn)有的曲肘式合模裝置畫出一個雛形，但此雛形部分已被修改（大致步驟：零件 1、零件 2、零件 3…→裝配體 1、裝配體 2…總裝）。 ? ADMS 運動仿真，分析其運動效果是否存在干擾及機構(gòu)運動特性。 ? 用有限元法分析計算關(guān)鍵構(gòu)件受力，記錄并提出修改方案，從而優(yōu)化零部件配合尺寸、結(jié)構(gòu)及應力承受情況。 ? 選擇一個或多個主要部件（如調(diào)模裝置）或主要受力部件（如鎖模頭板）采用有限元網(wǎng)格法分析內(nèi)部應力特征、主要受力部分，然后進行相應修正。 ? 再次整體運行，確定合模裝置是否達到預期效果。否則，再次修正。 [20] 設(shè)計方案的選擇與優(yōu)化 方案一:采用全電式合模裝置，傳動部分采用伺服電機驅(qū)動，滾珠絲桿和滾柱螺母安裝于合模結(jié)構(gòu)中部，由滾珠絲桿通過軸承裝配于層板中心，滾珠螺母通過螺釘直接 過定于十字頭中心。伺服電機驅(qū)動滾珠絲桿轉(zhuǎn)動，絲桿轉(zhuǎn)動帶動滾珠螺母作直線運動， 從而帶動整個機構(gòu)運動。 方案二：采用液壓—單曲肘合模裝置，當壓力油從合模裝置液壓缸的上部進入時， 推動活塞向下，迫使兩根連桿伸展為一條直線，從而鎖緊模具。開模時，壓力油從液 壓缸下部進入使連桿屈曲【2】。 方案三：采用液壓—雙肘撐板式合模裝置，壓力油從合模液壓缸左腔進入，活塞右移，從而推動活塞桿相連的十字頭，十字頭再通過鉸鏈與動模板、后固定模板上的鉸鏈相連，從而使上下鉸鏈伸直，動模板前移，鎖緊模具，開模時做相反過程即可。 圖 2-1 ? 方案一：為使伺服電機產(chǎn)生更大的鎖模力，電動注塑機合模結(jié)構(gòu)一般采用擴大比大、行程小的肘桿機構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)單一，不適應加工復雜的模腔形狀。在傳動機構(gòu)上，其由滾珠絲桿傳遞動力的，滾珠絲桿易磨損其比將影響機器的使用性能。電動注塑機僅限于單機簡單螺桿一種型式，束縛了其注塑成型的范圍。 ? 方案二：單曲肘式合模裝置，由于是單臂，易使模板受力不勻，影響鎖模效果和制件質(zhì)量。 ? 方案三：雙曲肘雙撐板式合模裝置，較單肘式而言，可適應較大的模板面積， 在合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計下，可有増力和自鎖作用。其運動特性好，能耗低，液壓 系統(tǒng)簡單，成本也客觀。 針對以上三種方案，綜合考慮選擇第三種。 [21] 總體設(shè)計步驟 （根據(jù)結(jié)果修改三維結(jié)構(gòu)） 三維建模（solideworks 繪制）→重要機構(gòu)受力、運動計算（運用機械原理知識）→ （根據(jù)結(jié)果修改三塊模板的結(jié)構(gòu)） 三塊模板的成型分析（運用有限元網(wǎng)格法分析應力情況）→得出圖紙。 [22] 設(shè)計的預期效果 合模裝置可達預期 2000KN 的鎖模力要求，檢測分析主要受力部件前固定模板受力較為均勻，無過度應力集中情況；動模板移動迅速準確，十字導向板與鉸鏈受力合理，無卡住現(xiàn)象；調(diào)模裝置可進行精準的調(diào)模。 [23] 設(shè)計手段 十字頭 機鉸 頂出部分 鎖緊螺母 擋板 調(diào)模裝置 采用由部分到整體的設(shè)計方式，通過 solideworks 繪圖軟件，先將合模裝置分為主體支架（三塊模板和導柱）、合模油缸、機鉸部分（包括十字頭）、頂出機構(gòu)、調(diào)模機構(gòu)、潤滑裝置六個部分，以每一部分為單位，完成三維建模后，在進行裝配，具體步驟如圖 3-1 所示: 導柱 前固定模板 動模板 后固定模板 大齒圈 調(diào)膜螺母 其他零件 滑腳 油缸 螺釘、螺母 裝配 合模裝置 圖 3-1 合模裝置繪制流程圖 實際繪制過程中，常去車間實地測量 2000KN 注塑機總體尺寸，然后根據(jù)測量，對本設(shè)計尺寸定型。檢測期內(nèi)部尺寸是否存在干涉，結(jié)構(gòu)是否合理來確定繪制方案。 四、 時間安排 第六周：完成外文翻譯，方案論證； 第七周：撰寫開題報告； 第八周：進行工藝計算并確定合理的工藝方案； 第九至十二周：繪制三維圖，工程出圖，修改方案； 第十三至十五周:撰寫畢業(yè)論文； 第十六周：畢業(yè)答辯。 五、 參考文獻 [1]何亞東.全電式注塑機的優(yōu)缺點分析及技術(shù)發(fā)展趨勢研究[J].現(xiàn)代塑料加工應用.2011 [2]王衛(wèi)衛(wèi).材料成型設(shè)備.[M].北京：機械工業(yè)出版社,2004.8(2011.1 重印) [3]北京化工學院,華南工學院合編.塑料機械設(shè)計[M].北京：輕工業(yè)出版社，1982. 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