1　前　言

在八九十年代, 以五点斜排列肘杆式注塑机为代表的肘杆式注塑机, 凭借其节能、高效及低成本的优势, 在国内得到了广泛的应用。随着相关技术的发展及注塑生产工艺对注塑机要求的提高, 开发了二板式注塑机、全电动注塑机、无拉杆注塑机等注塑机新机种。其关键在合模机构, 以下我们着重探讨二板式注塑机合模机构的技术性能。

2　项目的提出

随着塑料工业的发展, 塑料制品的要求越来越高, 壁厚越来越薄(如光盘等) , 精度越来越高, 形状越来越复杂, 产量愈来愈大。模具价格日益昂贵, 有时模具的价格甚至要大大高于注塑机的价格。这样, 对注塑机的模具保护功能提出了更高的要求。

现在许多模具结构复杂, 且要放嵌件, 还有的有二三个分型面, 要求开模行程长, 又要开模力大。当前的注塑生产, 模具更换越来越频繁, 要求注塑机合模机构的调整(特别是合模力的调整) 快速、简便。

塑料工业对注塑机提出了很高的要求, 常规的肘杆式注塑机已难以满足, 二板式注塑机和全电动注塑机应运而生, 并逐步被用户接受。

3　各类型注塑机的比较

3. 1　肘杆式注塑机

五点斜排列肘杆内翻式注塑机合模机构(以下简称肘杆式注塑机) , 见图1。

肘杆式注塑机的优点是:

(1) 由于其合模机构锁模时无需能源, 且又有行程放大和在合模时力放大作用(运动及动力曲线见图2) , 因此, 节能效果好。又由于其是预变形锁模, 所以说它的抗胀模能力高。(理论上讲应该是这样, 实际上, 由于制造精度, 调整水平的影响, 它的抗胀模能力会大打折扣。)

(2) 由于其移模、合模(锁模) 只有一个油缸, 因此, 液压系统简单,制造成本较低。

其缺点是:

(1) 受力状态不理想。由于肘杆式注塑机主要是靠拉杆变形获得锁模力, 拉杆不能太粗。拉杆太粗, 刚性太高, 会造成增力曲线在合紧处上升太陡, 变化太敏感, 造成调模困难, 或者锁模力不够, 或者合模力太高而造成拉杆、拉杆螺母、模板或肘杆销轴损坏。由于制造或装配调整误差, 会使个别零件或零件局部受力不均, 加剧零件损坏的可能性。

(2) 锁模力不稳定。加工精度、装配精度、机械磨损等因素都会造成锁模力的变化。温度变化引起拉杆长度变化也会造成锁模力发生变化。

(3) 调整非常困难。每次安装模具厚度有变化, 都需调整。由于模具厚度的变化造成合模合紧位置的改变, 拉杆作用长度和锁模力也随之改变, 因此, 锁模力必须调整。有经验的操作者都知道, 肘杆式注塑机合模机构的调整是非常困难的。

(4) 运动及动力特性不甚理想,且不能随意调整。肘杆式注塑机, 在开模时由于合模力曲线在此处急剧下降, 加上其时移模油缸又处于有杆腔, 故难以保证深长制品的开模力。在合模时要顾及到开模力不能太小, 又难以起到低压模保的作用。现在注塑生产的模具十分昂贵, 结构十分复杂, 注塑生产的节奏也日益紧凑快捷, 万一模具损坏会使注塑生产厂商损失巨大、交货困难, 其尴尬不难想象。

(5) 开模时冲击很大。由于肘杆式注塑机主要是靠拉杆变形获得锁模力的, 开模时, 当肘杆转出自锁范围时, 肘杆合模机构的系统变形力回复, 快速反推移模油缸, 造成机械和液压冲击。

(6) 机身庞大。由于在后模板与前模板之间设有肘杆合模机构, 因此, 结构较长。对于要生产深长制品的注塑机, 其肘杆合模机构及移模油缸都要加长, 模板也要加大。在后模板与前模板之间还要留有顶出机构的空间。这样, 机器的结构就较为庞大。

(7) 调模机构不甚理想。目前肘杆式合模装置大都装在后模板上,由液压马达拖动链条或中心大齿轮(介轮) , 再传动装在四角拉杆上的链轮或齿轮, 以移动后模板实现调模。其精度不会太高, 成本也不会太低。

3. 2　二板式注塑机

由于液压技术及电气控制技术的发展, 新技术不断推出, 元器件的性能日臻完善实用, 价格也越来越低, 尤其是国外厂家为在中国加入世贸组织之际打进中国市场, 价格也很具有力。液压比例压力、比例流量技术的使用使二板式注塑机液压系统结构大大简化, 功能大大增强, 而且,价格大为下降。配以合模位移传感器的使用, 使得合模运动的动力性能曲线可随工艺要求而任意设定。微电脑控制技术的发展, 使得控制更加可靠方便, 并具有智能化, 使老制品的生产工艺能记忆, 及时调用, 新制品的生产工艺能自动拟订方案。

二板式注塑机有好几种类型:

机械液压式二板注塑机, 又称复合式二板注塑机; 直压式二板注塑机,又称全液压式二板注塑机。直压式二板注塑机根据合模油缸回油在油缸中的流动情况又可分为无循环型, 内循环型和外循环型三种。

无循环型注塑机由于合模油缸在推动时左右腔中的油不连通, 靠油泵直接供油, 因此, 移模速度受油泵排量制约, 移模速度不宜太高, 但合模性能稳定可靠。这种类型适用于小型精密注塑机, 用于生产光盘等薄类精密制品适宜。

内循环型注塑机的合模油缸左右腔中的油在移模时相互连通, 移模速度较快, 其结构紧凑。但油缸内部结构较为复杂, 制造要求很高, 一旦出现内部泄漏, 处理十分困难。内循环型注塑机主要用于中大型注塑机, 目前较少有厂家生产。

外循环型注塑机的合模油缸左右腔中的油在移模时通过外部液压阀连通。因此, 移模速度较快, 其结构紧凑, 油缸内部结构也很简单, 制造成本也不高。

目前, 国内现有的外循环型二板式注塑机为全部外循环型注塑机。四根拉杆(活塞杆) 固定在前模板和后支板上, 活塞固定于活塞杆的中间位置, 动模板穿过四根拉杆在前模板和活塞之间, 四个合模油缸套套在活塞上并固定于动模板上。两个移模油缸安装在前模板和后支板之间, 使动模板作开合模运动。移模时, 合模油缸左右腔中的油靠外部液压阀全部进入外循环。合模油缸只在模具合紧时进高压油锁紧模具。这种注塑机由于有后支板,机构还嫌太长。

本单位根据市场的发展及用户的要求, 结合本单位的技术特点, 正在研究开发新型的外循环型二板式注塑机。限于水平及篇幅的关系, 本文着重论述本单位在开发的外循环型二板式注塑机。

4　新型二板式注塑机的结构原理

本单位开发了新型外循环型二板式注塑机。该机的合模机构液压原理见图3。该机的合模油缸为双插缸, 四根拉杆作为(前) 活塞杆, 后活塞杆有两种粗细规格, 两根比拉杆粗(简称大杆缸) , 两根比拉杆细(简称小杆缸) , 各自两两成对角线布置, 成对使用。该合模油缸以油缸液压差动原理实现开合模, 只需供给前后活塞杆间的环形面积差的油量。合模时, 在两大杆缸的前杆腔进油, 后杆腔的油靠外部液压阀循环至前杆腔, 只需补充小油量便可实现合模。同时, 另一组小杆缸随动, 后杆腔的油受压通过外部液压阀循环至前杆腔。在模具合紧时四缸同时进高压油锁紧模具; 反之, 开模时, 在两小杆缸的后杆腔进油, 前杆腔的油靠外部液压阀循环至后杆腔, 也只需补充小油量便可实现开模。同时, 另一组大杆缸随动, 前杆腔的油受压通过外部液压阀循环至后杆腔。这样, 无需移模油缸也能实现开合模运动, 也省去了固定四根拉杆的后支板, 机构长度大大减少, 是真正意义上的二板式注塑机。

以合模力为1600 kN 的二板式注塑机为例, 取每根拉杆的直径为Φ110 mm (肘杆式注塑机拉杆的直径为Φ80 mm 左右) , 合模油缸缸径为Φ200 mm , 大活塞杆直径为Φ125 mm , 小活塞杆直径为Φ90mm。取高压锁模压力为21MPa,移模压力为14M Pa, 则高压锁模力为1600 kN , 移模力为: 合模62kN , 开模70 kN , 油泵电机功率在22 kW 左右。其移模速度为合模600 mm /s, 开模500 mm /s。可见, 该机的运动动力参数还是挺不错的。镜博士滚压刀 滚压头 滚扎头