机械毕业设计（论文）-中型注塑机锁模装置结构设计【说明书+CAD+SOLIDWORKS】

中型注塑机锁模装置结构设计学院：专业：姓名：指导老师：机械与车辆学院机械工程及自动化学号：职称：中国·珠海二○一六年五月诚信承诺书本人郑重承诺：我所呈交的毕业论文《中型注塑机锁模装置结构设计》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，论文使用的数据真实可靠。承诺人签名：日期：年月日中型注塑机锁模装置结构设计摘要本篇设计是中型注塑机锁模装置结构设计,注塑机锁模装置可保证成型模具可靠的闭合和开启及顶出制品，文章主要介绍了注塑机锁模装置的类型以及结构和液压缸的选型计算等等。随时时代的发展和工业的进步，液压工业对其提出了新的要求。中型注塑机锁模装置液压控制系统在注塑模具的工作中起着重要的作用，它直接影响着塑件的成型与模具的性能，因此中型注塑机锁模装置液压控制系统的设计是当今液压工业发展的必然趋势，在以后的若干年里，也会起到越来越重要的作用。本次设计是关于中型注塑机锁模装置结构的设计，通过对新式的中型注塑机锁模装置的结构和液压方面进行设计，使得此种类型的中型注塑机锁模装置的使用范围更广泛，在塑料模具领域也会起到越来越重要的作用。关键词：中型注塑机锁模装置、液压缸、控制、作用。StructureDesignOfLockingDeviceForMediumSizedInjectionMoldingMachineAbstractThisdesignisamedium-sizedinjectionmachinemouldlockingdevicestructuredesign,injectionmoldingmachinelockmoulddevicecanensurereliablemoldclosingandopeningandejectionproducts.Thisarticlemainlyintroducestheinjectionmoldingmachinelockmoulddevicetypeandstructureandthehydrauliccylinderselectioncalculationandsoon.Withthedevelopmentofthetimesandtheprogressofindustry,hydraulicindustryputforwardnewrequirementstoit.Medium-sizedinjectionmoldingmachinelockmoulddeviceofhydrauliccontrolsystemininjectionmoldworkplaysanimportantrole.Ithasadirectimpactontheplasticpartsmoldingandmoldperformance.Therefore,medium-sizedinjectionmoldingmachinelockmoulddeviceofhydrauliccontrolsystemdesignistheinevitabletrendofthecurrenthydraulicindustrialdevelopment,inthenextfewyears,playamoreandmoreimportantrole.Thisdesignisamolddevicestructuredesignofmedium-sizedinjectionmoldingmachinelock,throughthenewmediuminjectionmoldingmachinelockmoulddeviceofthestructureandhydraulicdesign,makingthistypemedium-sizedinjectionmoldingmachinelockclampingapparatususingrangemorewidely,inthefieldofplasticmoldwillplayamoreandmoreimportantrole.Keywords:medium-sizedinjectionmoldingmachineclampingdevice,hydrauliccylinder,control,effect.全套设计，请加12401814目录摘要 IAbstract IITOC\o"1-4"\h\u91081引言 1 1 4 613422注塑机锁模装置总体结构的设计 713753 9 102.3零部件的结构设计 10 11 11 12 123液压系统的设计 12 13 13 13 14 154肘杆机构的结构设计和特性分析 15 16 164.3动模板的运动速度 17 17和变形力的计算 17 185液压缸的设计计算 19 20 21 225.4液压缸各工作阶段的压力、流量和功率计算 23 25 26 28 30 31附录 323776结论 3411997致谢 3511469参考文献 361绪论1.1本课题研究的主要内容由于我国注塑机设备行业起步晚、起点低，整体上仍然相当落后。注塑机锁模装置制造企业生产规模小、经济技术力量薄弱、各自为政、缺乏专业分工和广泛合作；技术吸收、运用、开发、创新能力不强；抄袭、伪造现象和短期行为严重；注塑机锁模装置在现代注塑机中占有越来越重要的地位，市场需求也大。本设计是中型注塑机锁模装置结构设计，首先对题目进行分析，分析液压力，流量与时间的关系，再结合现有的注塑机锁模装置的结构和液压系统，加上对注塑机锁模装置液压控制系统的深入研究。然后对其中的方案进行拟定选择，并且对其中的重要零部件进行设计校核，并且画出装配图及零件图，从而将注塑机锁模装置结构设计这个课题完成。本课题为研究中型注射成型锁模机构，锁模装置是注塑机最重要的部件，对于注塑机成型制品质量起着关键作用，该课题主要对中型注塑成型设备的锁模机构进行设计。需要采用机械和液压或机械和电器控制的方面的结构。本设计要求学生按照老师提出的技术参数，查阅资料，制定方案，并完成微型注塑机锁模装置的机械和液压部件设计。要求达到的技术指标如下：锁模力150KN开模力50KN开模行程100-350mm工作压强50MPa干循环周期5秒本课题主要要求学生具备较为扎实的机械设计和机械制图功底以及液压传动方面知识，同时具有塑料加工机械的基础知识。1.2锁模机构的类型与选则锁模装置的种类较多，按工作原理分，主要有液压式（直压式）和肘杆式（机械式）两大类型。他们都是由模板、拉杆、锁模机构、顶出机构及其它附属装置组成。肘杆式又分单曲肘和双曲肘式,双曲肘机构按组成曲肘的铰链数可分为四孔型和五孔型；如按曲肘排列位置又分为斜排式和直排式。目前最多采用的是五孔斜排形式，由于这种双曲肘式结构对称，结构紧凑，增力作用大，运动特性好，所以选择双肘杆式锁模装置。机构简图如图1、2所示。图1五孔斜排式双曲肘机构简图图2运动行程与各参数的图解图1.3液压技术在注塑机锁模装置方面的发展液压技术的优点：a）在相同的体积下，液压装置能比其他装置产生更多的动力，在相同的功率下，液压装置的体积小，重量轻，结构紧凑，功率密度大，液压式马达的体积和重量只有相同功率电机的12%。b）液压装置工作相对平稳，而由于重量较轻，惯性小，反应快，液压装置容易实现快速启动，制动和频繁的换向。c）液压装置可在大范围内实现无级调速，（调速范围可达到2000），并且可以在运行的过程中实现调速。d）液压传动容易实现自动化，它对液体压力，流量和流动方向容易进行调解或控制。e）液压装置容易实现过载保护。f）液压元件已经实现了标准化，通用化，系列化，压也系统的设计制造和使用都比较方便。当然液压技术还存在不少缺点，比如，液压在传动过程中会有较多的能量损失，液压传动容易泄露，不仅会污染工作场地，限制其应用范围，还有可能引起失火事故，并且影响执行部分的运动平稳性以及正确性。它对油温的变化比较敏感，液压元件制造精度的要求较高，造价昂贵，如果出现故障不容易找到原因，但是在实际的应用中，却可以通过有效的措施来减小不利因素带来的影响。 由于液压式传动有其突出的优点，所以目前在国内外机械工程上已经获得了广泛的应用。而工程机械采用液压传动后，普遍比原来同规格机械传动产品减小了外型尺寸，减轻了重量，提高了产品的性能，并且使操纵大大简化、轻巧、灵便。比如起重机采用了液压伸缩臂后增加了运输状态的机动性和作业时的灵活以及作业环境的适应性；挖掘机工作装置采用液压式传动，使得铲斗可以转动，即增加了作业的自由度，也提高了作业质量；装载机采用液压传动后使铰接车架的结构形式从而得到广泛应用。液压技术的采用大大促进工程机械的发展，这既表现在产品结构上的改进、性能上的提高，而且也表现在产品的规格、品种和数量的增加，即工程机械效率的发展速度上。而要发展一种新的工程机械品种，一般来说，采用液压式传动比机械传动所需要用的研制过程要短得多，原因是液压元件容易实现“三化”，元件在整机上的布置容易，并且使整机的结构简单，所以说，工程机械的发展，液压技术起到了非常重要的作用。13422注塑机锁模装置总体结构的设计2.1注塑机锁模装置的总体方案图此处删减NNNNNNNN字需全套设计请联系12401814将作图得到的重新带回公式（1）、（2）计算，得到Sm=314.82mm，相对误差仅为0.057%，所以CAD的作图精度完全能够满足设计要求。4.3动模板的运动速度将各位置对应的参数代入相应的速度计算公式，可得模板的速度列表1。从表1可看出：移模油缸刚启动时，移模速度从零开始逐渐变快;中间速度较高且平稳;即将闭模时快速减至零。符合我们对模板速度的要求。4.4肘杆机构力的放大倍数肘杆机构具有力的放大能力，力的放大倍数M表示在合模过程中移模力Pm与油缸推力P0之比。移模过程中，力的放大倍数随移模行程不断变化，在行程终点最大，证明机构在合模时有较大的增力作用，符合设计要求。结果列表1。表1机构放大倍数和动模板速度动模行程(mm)063126189252315模板移动速度0292VA299VA288VA234VA0放大倍数83注：VA为移模油缸的速度4.5临界角和变形力的计算肘杆、动模、定模、后固定模板与拉杆组成了一个封闭框架，合模时，油缸通过肘杆机构推动动模板前移，当动模与定模接触时，两肘杆尚未伸直为一直线，此时的称临界角。肘杆继续运动，各构件产生弹性变形，动模板、肘杆受压，拉杆受拉。机构变形力为肘杆机构在锁紧模具过程中，因系统发生弹性变形而形成的实际锁紧力，它取决于合模机构变形量的大小。封闭框架形成的预紧力可保证塑料熔体充模后动、定模不分离，从而使制品具有较高的精度。变形力是移模油缸的负荷，合模时油缸推动肘杆机构，因机构有增力作用，产生移模力克服变形力将模具锁紧，这也是肘杆机构正常工作的条件。°。变形力在临界角内的计算值见表2，肘杆完全伸直时，变形力等于合模力，即PC=1100kN,满足设计要求。临界角(3)机构变形力=(4)表2机构变形力(°)012345Pc(kN)1100105810069338407265914362606304.6油缸推力油缸推力在合模过程中是变化的，开始与最后均为零，在中间有最大值。经计算理论值为67kN，考虑效率和结构设计等缘故，合模油缸拉力最后选定为95kN。5液压缸的设计计算5.1液压缸的类型及结构形式液压缸有多种类型。按作用方式可分为单作用式和双作用式两种；按结构形式可分为活塞式、柱塞式、组合式和摆动式四大类。其中，单作用液压缸分为：单活塞杆液压缸、双活塞杆液压缸、柱塞式液压缸、差动液压缸和伸缩液压缸。但是，差动式液压缸和柱塞式液压缸只能单作用而不能双作用。组合液压缸包括：弹簧复位式、齿条式、串联式和增压式四种。摆动液压缸又分为：单叶片式和双叶片式两种。下面以一种典型液压缸为例，说明液压缸的基本组成。空心活塞式液压缸如上图所示。它由缸筒，活塞，活塞杆，缸盖，密封圈，导向套，压板等主要零件成。这种液压缸活塞杆固定，缸筒带动工作台作往复运动。活塞用锥销与空心活塞杆连接，并用堵头堵死活塞杆的一头。缸筒两端外圆上套有钢丝环，用于阻止压板向外移动，从而通过螺栓将缸盖与压板相连（图中没有画出），并把缸盖压紧在缸筒的两端。为了减少泄漏，在液压缸中可能发生泄漏的结合面安放了密封圈和纸垫。空心活塞杆和其上的油口a、c提供了液压缸的进、出油口。当缸筒移动到左、右终端时，油口a、c的开度逐渐减小，造成回油阻力逐渐增大，对运动部件起到制动缓冲作用。在缸盖上设有与排气阀（图中没有画出）相连的排气孔，可以排出液压缸中的空气，使运动更加平稳。表2-1液压缸的类型和特点类型速度作用力特点单作用液压缸双活塞杆液压缸U=q/A3F=p1A1活塞的两侧都装有活塞杆，只能向活塞一侧供给压力油，由外力使活塞反向运动单活塞杆液压缸U=q/A3F1=p1A1活塞仅单向运动，返回行程利用自重或负荷将活塞推回柱塞式液压缸U=q/A3F1=p1A1柱塞仅单向运动，由外力使柱塞反向运动差动液压缸U3=q/A3F3=p1A1可使速度加快，但作用力相应减小伸缩液压缸------以短缸获得长行程；缸由大到小逐节推出，靠外力由小到大逐节缩回双作用液压缸双活塞杆液压缸U1=q/A3U2=q/A2F1=（p1-p2）A1F2=（p2-p1）A2双边有杆，双向液压驱动，双向推力和速度均相等单活塞杆液压缸U1=q/A3U2=q/A2F1=（p1-p2）A1F2=（p2-p1）A2单边有杆，双向液压驱动，u1〈VU2，F1〉F2伸缩液压缸------双向液压驱动，由大到小逐节推出，由小到大逐节缩回组合液压缸弹簧复位液压缸------单向由液压驱动，回程弹簧复位串联液压缸U1=q/（A1+A2）U2=q2A2F1=p1（A1-A2）-2qA2F1=2p2A2-A2-q1（A1+A2）用于缸的直径受限制，而长度不受限制处，可获得在的推力增压缸------由活塞缸和柱塞缸组合而成，低压油送入A腔，B腔输出高压油齿条液压缸------活塞的移动通过传动机构变成齿轮的往复回转运动摆动液压缸单叶片液压缸W=8q/（b（D2-d2）T=p（D^2-d^2）b/8把液压能变为回转的机械能，输出轴摆动角<300度双叶片液压缸W=4q/（b（D2-d2）T=p（D^2-d^2）b/4把液压能变为回转的机械能，输出轴摆动角<150度注：b—叶片宽度；D—叶片的底端、顶端直径；w—叶片轴的角速度；T--理论转矩5.2液压缸的工作压力根据负载并查表，初选工作压力P1=3MPa。5.3计算液压缸的尺寸鉴于磨头要求快进、快退速度相等，可选用单杆式轻负载型油缸。无杆腔工作面积A1，有杆腔工作面积A2，且A1=2A2，即活塞杆直径d与缸筒直径D呈d=0.707D的关系。回油路上背压P2油路压力损失△A1=F/(P1-P2/2)=4182×10-6/(3-0.8/2)m22 D=按GB/T2348-2001将直径元整成就进标准值D=50mmd=35mm;油缸两腔的实际有效面积为：A1=πD2×10-4m2A2=π(D2-d2×10-4m2根据上述D与d的值，可估算油缸在各个工作阶段中的压力。5.4液压缸各工作阶段的压力、流量和功率计算工况推力F/N回油腔压力P2/MPa进油腔压力P1/MPa输入流量输入功率计算公式快进启动12890—-加速1193△—-恒速645工进4182快退启动12890—-加速1193—-恒速6455.5液压缸工况图5.6液压缸推力的计算根据系统工况，可知油压范围介于14MPa之间，故根据油缸推力计算公式可知：F=PXS=14X3.14X20X20=1758.4N。5.7液压系统的压力损失计算1）、快进滑台快进时，油缸差动连接，进油路上通过单向阀3的流量是6L/min，通过电液换向阀4，油缸有杆腔的回油与进油路汇合，以12.24L/min通过行程阀5并进入无杆腔。因此进油路上的总压降为∑△pv×(6/63)2×(6/80)2×(12.24/63)2]压力阀不会被打开，油泵的流量全部进入油缸。回油路上，油缸有杆腔中的油液通过电液换向阀4和单向阀9的流量都是6.24L/min，然后与液压泵的供油合并，经行程阀5流入无杆腔。由此可算出快进时有杆腔压力p2与无杆腔压力p1之差△×(6.24/80)2×(6.24/63)2×(12.24/63)2]=(0.039+0.020+0.058)MPa=0.117MPa此值小于原估计值0.5MPa，所以是安全的。2）、工进工进时，油液在进油路上通过电液换向阀4的流量为0.5L/min,在调速阀7处得压力损失为0.5MPa，油液在回油路上通过换向阀4的流量是0.25L/min，在背压阀10处得压力损失为0.5MPa，通过顺序阀11的流量为（6+0.24）=6.24L/min，因此这时油缸回油腔的压力p2为p2×(0.24/80)2×(6.24/63)2]此值小于原估计值0.8MPa。重新计算工进时油缸进油腔压力p1p1=(F`+p2A2)/A1×106××10-4×106×10-4=2.40MPa此数值与2.54MPa接近。3）、快退快退时，油液在进油路上通过换向阀4的流量为6L/min；油液在回油路上通过单向阀7、换向阀4和单向阀13的流量都是11.76L/min，因此进油路上总压降为∑△pv1×(6/63)2×(6/80)2]=(0.019+0.038)MPa=0.057MPa此值较小，所以液压泵驱动电动机的功率是足够的。回油路上总压降为∑△pv2×(11.76/63)2×(11.76/80)2×（11.76/63）2]此值与0.135MPa接近，不必重算。所以快退时液压泵的最大工作压力pp应为pp=p1+∑△pv1；因此液压泵卸荷的顺序阀11的调压应大于2.227MPa。本课题任务要求液压缸的出力满足能够对汽车的重量进行托起的要求。（1）工作载荷FR常见的工作载荷为活塞杆上所受的挤压力，弹力，拉力等，在这里我们可得铝合金板材所受的最大外力为：式中σ0----强度极限，；A-----截面面积，。由上式得液压缸所受工作载荷约为48（2）单活塞杆双作用缸液压缸作伸出运动时，其阻力F所需提供的液压力可表示为式中FL-----作用在活塞上的工作阻力，；Fa-----液压缸起动（或制动）时的惯性力，；Ff-----运动部件处的摩擦阻力，；FG-----运动部件的自重（含活塞和活塞杆自重），；Fμ-----液压缸活塞及活塞杆处的密封摩擦阻力，；通常以液压缸的机械效率来反映，一般取机械效率μm；FP2-----回油管的背压阻力，。在上述诸阻力中，在不同条件下是不同的，因此液压缸的工作阻力往往是变化的。因为此处液压缸只是作拉伸板材变形作用，故其运动速度较小，惯性力和摩擦阻力都较小，得F≤50KN活塞外径D和活塞杆直径d是液压缸的基本结构参数，D与d的选择与液压缸的负载和速度要求相关；选择出适当的工作压力和供液流量满足负载和速度要求后，D和d可初步确定下来。除D和d外，液压缸的结构参数尚有活塞行程S、导向距离H和油口直径d等。液压缸的行程应根据工作需要设定，为简化制造工艺和节约制造成本，应采用标准化行程尺寸系列参数。为减小活塞杆伸出时与缸体轴线的偏斜，液压缸应有合理的导向长度。5.9缸筒设计与计算缸筒与缸盖的连接方式端盖分为前端盖和后端盖。前端盖将活塞杆（柱塞）腔封闭，并起着为活塞杆导向、密封和防尘之作用。后端盖即缸底一端封闭，通常起着将液压缸与其他机件的作用。缸筒与端盖常见的连接方式有8种：拉杆式、法兰式、焊接式、内螺纹式、外螺纹式、内卡环式、外卡环式和钢丝挡圈式，其中焊接式只适应缸筒与后端盖的连接。对缸筒的要求缸筒是液压缸的主要零件，有时还是液压缸的直接做功部件（活塞杆或柱塞固定时）；它与端盖、活塞（柱塞）构成密封容腔，用以容纳压力油液、驱动负载而做功，因而对其有强度、刚度、密封等方面的要求。缸筒的材料选择缸筒的毛坯普遍采用退火的冷拔或热轧的无缝钢管，市场上已有内孔经过珩磨或内孔经过精加工的半成品，只需要按所要求的长度切割无缝钢管，材料有20、35、45号钢和27SiMn合金钢。因20号钢的力学性能略低，且不能调质应用较少。当缸筒与缸底，缸头，管接头或耳轴等件焊接时，则应用焊接性能较好的35号钢，粗加工后调质。一般情况下均采用45号钢，并应调质到241~285HB。缸筒的计算查表缸径D取63mm行程800mm在初步确定缸筒内径D后，下一步的工作是确定液压缸的壁厚。当液压缸为薄壁液压缸（）,可按下式计算：式中Pmax----液压缸最高（或设计或额定）工作压力，；D-----液压缸筒内径（活塞外径），-----缸筒材料的许用应力，。对于脆性材料，许用应可表示为式中σb-----材料的抗拉强度或断裂强度；nb-----安全系数，通常可取n=5，因为所以==查表取壁厚为5,通过上述计算，可得液压缸缸筒外径D1为73。5.10缸筒壁厚的验算计算求得缸筒壁厚值后，还应进行以下4个方面的验算，以保证液压缸安全可靠的工作。（1）液压缸的额定工作压力平Pn应低于一定的极限值，以保证工作安全，即式中D1,D-----液压缸外径和内径，m或cm；σs-----缸筒材料的屈服强度，。=（2）为了避免缸筒工作时发生塑性变形，液压缸的额定工作压力应与塑性变形压力有一定的比例关系：符合条件缸筒的径向变形量值应该在允许范围内，而不能超过密封件允许的范围：==为确保液压缸安全的使用，缸筒的爆裂压力应大于耐压试验压力==缸筒壁厚符合条件。附录结论光阴似箭，日月如梭，通过这次对于中型注塑机锁模装置结构的设计，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，在各种软件的使用找到的资料或图纸设计，会遇到不清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指导，确保设计进度，本文所设计的是注塑机锁模装置结构的设计，通过初期的方案的制定，查资料和开始正式做毕设，让我系统地了解到了所学知识的重要性，从而让我更加深刻地体会到做一门学问不易，需要不断钻研，不断进取才可要做的好。致谢通过近半年的设计计算，查找各类注塑机锁模装置的相关资料，论文终于完成了，我感到非常兴奋和高兴。虽然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因为我是怎么想的，这是我付出的汗水获得的成果，是我在大学四年的知识和反映。四年的学习和生活，不仅丰富了我的知识，而且锻炼了我的个人能力，更重要的是来自老师和同学的潜移默化让我学到很多有用的知识，在这里，谢谢老师以及所有关心我和帮助我的人，谢谢大家。参考文献[1]郭武，黄泽星，吴上生.中型注塑机锁模装置的发展趋势分析[J].应用研究，2011(21).75-79.[2]林晨.新型注塑机锁模装置液压控制系统[J].林产化工通讯，1995(2).50-57.[3]刘敏杰.几种注塑机锁模装置构的结构与性能分析[J].专业汽车,1999(2).23-25.[4]机械设计手册编委会.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社，2004.[5]张利平.液压工程简明手册[M].北京:化学工业出版社，2011.[6]周恩涛.液压系统设计元器件选型手册[M].北京:机械工业出版社，[