注塑机双肘杆合模装置的设计
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摘要：注塑机合模装置是保证成型模具可靠的闭紧和实现模具启闭动作及顶出制品的部件。其性能好坏，直接关系到成型制品的质量和数量。一个比较完善的合模装置，必须满足在规定的注射量范围内，对力、速度、安装模具与取出制品时空间位置的要求。本文就当前国内外中小型注塑机使用最广泛的双肘杆合模装置的设计进行讨论。
关键词：注塑机合模装置双肘杆设计
1.引言
注塑成型之所以能够高速发展，其重要原因是性能优异螺杆式注射装置的出现；而合模装置则相反，成了注射成型机发展过程中急需解决的一个重要问题。为了提高机器的加工能力和效率，而需发展相应的合模装置，实现其大合模力、高速、低能耗、安全可靠、结构简单和重量轻等方面的要求。目前合模装置在结构类型上，也远比注射装置多。
2.肘杆式合模装置的工作原理
肘杆式合模装置是利用各种形式的肘杆机构，在合模时，使合模系统形成预应力，进而对模具实现锁紧的一种合模装置。如图1所示，为对称五孔斜排列双曲肘机构的简图，其工作原理：当压力油进入移模油缸的后端，使活塞前移，从而带动肘杆机构并推动模板向前移动；当动模板继续移动，直至模具的分型面刚刚接触，而肘杆机构尚未成一线排列时，动模板将受到变形阻力的作用；当移模油缸为克服变形阻力而继续升压后，最终合模机构和模具便克服系统的变形阻力，使肘杆成为如图所示的一线排列。此时，合模系统因发生弹性变形（ ）而对模具实现预紧，此预紧力 即为合模力。当肘杆机构伸直并对模具实现预紧后，即使工作油的压力卸去，只要合模系统保持着原变形，其合模力是不会随之改变的，此时机构实现自锁。
3.肘杆式合模装置的运动分析
式中XCmax为闭模最终位置，XXmin闭模启始位置，λ为前、后肘杆的长度比（L1/L2）.
从上式可知，肘杆机构的行程 是随λ（ / ） 或 增大而增加。可是，后连杆 是由模板尺寸所决定，一般均不超过1/2V（模板高度）。而肘杆的起始角 （或 ）也受到附加运动条件的限制。在实际结构设计中，应尽可能缩短前连杆的长度，一般λ（L1/L2）取值在0.7-0.85之间，这样可以避免动模板运动时产生过大的垂直分力而增加摩擦。
双肘杆合模机构的模板运动速度从合模开始到结束始终是变化的，机构的模板速度图可用解析法或图解法做出工程中多用简捷的图解法。如图2所示，从合模开始，速度由零很快上升到最高速度，以后又逐渐减慢，终止时速度为零，合模力则迅速上升到锁模的最大值。这正好符合模装置的要求。同样，开模过程中模板的运动速度也是变化的，但与上述相反。这就是双肘杆机构的运动特性，也是肘杆机构最突出的优点。
4.肘杆机构力的放大能力
对称排列的双肘杆合模机构，具有较大力的放大特性，以力的放大倍数 表示机构在合模过程中的移模力 与油缸推力 之间的关系。
双曲肘机构力的放大倍数
从上式可以看出，机构力的放大倍数随 减小及 和 角的增加而增大。而动模板的速度则相反，随 的增大和 角的减小而增大。因此，机构的力的放大和速度之间的关系是相互矛盾的。在设计时要根据具体条件，试用多种结构方案，在同一方案中又经多组参数的试算，再经结构设计的比较，才能最后选定一个比较合适的肘杆机构。
一般情况下，力的放大倍数取值在20-40之间。在双曲肘设计时，如若结构允许，应尽可能的缩短中间杆（推力杆） 的长度和后连杆两孔 的距离。后连杆夹角 通常取70°～90°。这样设计的肘杆系统具有比较合适的开模力和整个机构的外形尺寸。杆长比 一般等于0.75～0.85， 角在合紧位置时为75°～85°。目前肘杆的布置，在合模力较大的双曲肘机构上，经常采用对称斜排列形式，倾斜角 一般取为4°～6°。这样可以在略加大后模板尺寸的情况下，得到较大的模板行程，而对力的放大和移模速度的特性不会产生明显的变化。
5.合模机构对能耗的影响
目前由于注塑机在注射装置上普遍采用了螺杆式，所以在注射参数接近的情况下，其能耗也是较接近的。因此，合模装置在很大程度上决定着机器的总能耗。肘杆机构因具有力的放大作用，使用的油缸直径远小于液压式，其合模力又是以机构预变形来实现，即使卸去油泵动力，也能锁紧模具。液压式则因工作周期大和工作油需要量大，用于工作油发热，漏损，压缩和保持合模力等方面的能耗远大于肘杆式。例如合模力为600吨力左右的机器，肘杆式合模的机器总功率约为120～140千瓦（工作油量在500升左右）；直压式机器总功率却为170～180千瓦（工作油量2500升左右）。
结语：
塑料注射成型机是将热塑性塑料或热固性塑料制成各种塑料制件的主要成型设备。随着现代工业和尖端科技的发展，塑料制件愈来愈广泛地应用到各个领域；其中注射成型制件占有相当大的比例。螺杆式注射装置，至今仍几乎被一致公认为是当前性能最优越的注射装置，几十年来结构上没有发生多少变化；而合模装置在结构上尚存在许多有待改进的问题，先进合模装置的研制，是注射成型技术进一步发展的重要课题。本文就五孔斜排列双曲肘合模装置的设计进行讨论，具有一定的现实意义。
参考文献：
[1]北京化工学院、天津轻工学院主编《塑料成型机械》中国轻工业出版社1982.1
[2]《常见机构的原理与应用》本书编写组。机械工业出版社 1978.10
[3]黄灿军.注塑机合模装置的技术及研究进展[J].广东塑料，2012（21）：146-148.