1　前　言

在八九十年代, 以五點斜排列肘桿式注塑機為代表的肘桿式注塑機, 憑借其節能、高效及低成本的優勢, 在國內得到了廣泛的應用。隨著相關技術的發展及注塑生產工藝對注塑機要求的提高, 開發了二板式注塑機、全電動注塑機、無拉桿注塑機等注塑機新機種。其關鍵在合模機構, 以下我們著重探討二板式注塑機合模機構的技術性能。

2　項目的提出

隨著塑料工業的發展, 塑料制品的要求越來越高, 壁厚越來越薄(如光盤等) , 精度越來越高, 形狀越來越復雜, 產量愈來愈大。模具價格日益昂貴, 有時模具的價格甚至要大大高于注塑機的價格。這樣, 對注塑機的模具保護功能提出了更高的要求。

現在許多模具結構復雜, 且要放嵌件, 還有的有二三個分型面, 要求開模行程長, 又要開模力大。當前的注塑生產, 模具更換越來越頻繁, 要求注塑機合模機構的調整(特別是合模力的調整) 快速、簡便。

塑料工業對注塑機提出了很高的要求, 常規的肘桿式注塑機已難以滿足, 二板式注塑機和全電動注塑機應運而生, 并逐步被用戶接受。

3　各類型注塑機的比較

3. 1　肘桿式注塑機

五點斜排列肘桿內翻式注塑機合模機構(以下簡稱肘桿式注塑機) , 見圖1。

肘桿式注塑機的優點是:

(1) 由于其合模機構鎖模時無需能源, 且又有行程放大和在合模時力放大作用(運動及動力曲線見圖2) , 因此, 節能效果好。又由于其是預變形鎖模, 所以說它的抗脹模能力高。(理論上講應該是這樣, 實際上, 由于制造精度, 調整水平的影響, 它的抗脹模能力會大打折扣。)

(2) 由于其移模、合模(鎖模) 只有一個油缸, 因此, 液壓系統簡單,制造成本較低。

其缺點是:

(1) 受力狀態不理想。由于肘桿式注塑機主要是靠拉桿變形獲得鎖模力, 拉桿不能太粗。拉桿太粗, 剛性太高, 會造成增力曲線在合緊處上升太陡, 變化太敏感, 造成調模困難, 或者鎖模力不夠, 或者合模力太高而造成拉桿、拉桿螺母、模板或肘桿銷軸損壞。由于制造或裝配調整誤差, 會使個別零件或零件局部受力不均, 加劇零件損壞的可能性。

(2) 鎖模力不穩定。加工精度、裝配精度、機械磨損等因素都會造成鎖模力的變化。溫度變化引起拉桿長度變化也會造成鎖模力發生變化。

(3) 調整非常困難。每次安裝模具厚度有變化, 都需調整。由于模具厚度的變化造成合模合緊位置的改變, 拉桿作用長度和鎖模力也隨之改變, 因此, 鎖模力必須調整。有經驗的操作者都知道, 肘桿式注塑機合模機構的調整是非常困難的。

(4) 運動及動力特性不甚理想,且不能隨意調整。肘桿式注塑機, 在開模時由于合模力曲線在此處急劇下降, 加上其時移模油缸又處于有桿腔, 故難以保證深長制品的開模力。在合模時要顧及到開模力不能太小, 又難以起到低壓模保的作用。現在注塑生產的模具十分昂貴, 結構十分復雜, 注塑生產的節奏也日益緊湊快捷, 萬一模具損壞會使注塑生產廠商損失巨大、交貨困難, 其尷尬不難想象。

(5) 開模時沖擊很大。由于肘桿式注塑機主要是靠拉桿變形獲得鎖模力的, 開模時, 當肘桿轉出自鎖范圍時, 肘桿合模機構的系統變形力回復, 快速反推移模油缸, 造成機械和液壓沖擊。

(6) 機身龐大。由于在后模板與前模板之間設有肘桿合模機構, 因此, 結構較長。對于要生產深長制品的注塑機, 其肘桿合模機構及移模油缸都要加長, 模板也要加大。在后模板與前模板之間還要留有頂出機構的空間。這樣, 機器的結構就較為龐大。

(7) 調模機構不甚理想。目前肘桿式合模裝置大都裝在后模板上,由液壓馬達拖動鏈條或中心大齒輪(介輪) , 再傳動裝在四角拉桿上的鏈輪或齒輪, 以移動后模板實現調模。其精度不會太高, 成本也不會太低。

3. 2　二板式注塑機

由于液壓技術及電氣控制技術的發展, 新技術不斷推出, 元器件的性能日臻*實用, 價格也越來越低, 尤其是國外廠家為在中國加入世貿組織之際打進中國市場, 價格也很具有力。液壓比例壓力、比例流量技術的使用使二板式注塑機液壓系統結構大大簡化, 功能大大增強, 而且,價格大為下降。配以合模位移傳感器的使用, 使得合模運動的動力性能曲線可隨工藝要求而任意設定。微電腦控制技術的發展, 使得控制更加可靠方便, 并具有智能化, 使老制品的生產工藝能記憶, 及時調用, 新制品的生產工藝能自動擬訂方案。

二板式注塑機有好幾種類型:

機械液壓式二板注塑機, 又稱復合式二板注塑機; 直壓式二板注塑機,又稱全液壓式二板注塑機。直壓式二板注塑機根據合模油缸回油在油缸中的流動情況又可分為無循環型, 內循環型和外循環型三種。

無循環型注塑機由于合模油缸在推動時左右腔中的油不連通, 靠油泵直接供油, 因此, 移模速度受油泵排量制約, 移模速度不宜太高, 但合模性能穩定可靠。這種類型適用于小型精密注塑機, 用于生產光盤等薄類精密制品適宜。

內循環型注塑機的合模油缸左右腔中的油在移模時相互連通, 移模速度較快, 其結構緊湊。但油缸內部結構較為復雜, 制造要求很高, 一旦出現內部泄漏, 處理十分困難。內循環型注塑機主要用于中大型注塑機, 目前較少有廠家生產。

外循環型注塑機的合模油缸左右腔中的油在移模時通過外部液壓閥連通。因此, 移模速度較快, 其結構緊湊, 油缸內部結構也很簡單, 制造成本也不高。

目前, 國內現有的外循環型二板式注塑機為全部外循環型注塑機。四根拉桿(活塞桿) 固定在前模板和后支板上, 活塞固定于活塞桿的中間位置, 動模板穿過四根拉桿在前模板和活塞之間, 四個合模油缸套套在活塞上并固定于動模板上。兩個移模油缸安裝在前模板和后支板之間, 使動模板作開合模運動。移模時, 合模油缸左右腔中的油靠外部液壓閥全部進入外循環。合模油缸只在模具合緊時進高壓油鎖緊模具。這種注塑機由于有后支板,機構還嫌太長。

本單位根據市場的發展及用戶的要求, 結合本單位的技術特點, 正在研究開發新型的外循環型二板式注塑機。限于水平及篇幅的關系, 本文著重論述本單位在開發的外循環型二板式注塑機。

4　新型二板式注塑機的結構原理

本單位開發了新型外循環型二板式注塑機。該機的合模機構液壓原理見圖3。該機的合模油缸為雙插缸, 四根拉桿作為(前) 活塞桿, 后活塞桿有兩種粗細規格, 兩根比拉桿粗(簡稱大桿缸) , 兩根比拉桿細(簡稱小桿缸) , 各自兩兩成對角線布置, 成對使用。該合模油缸以油缸液壓差動原理實現開合模, 只需供給前后活塞桿間的環形面積差的油量。合模時, 在兩大桿缸的前桿腔進油, 后桿腔的油靠外部液壓閥循環至前桿腔, 只需補充小油量便可實現合模。同時, 另一組小桿缸隨動, 后桿腔的油受壓通過外部液壓閥循環至前桿腔。在模具合緊時四缸同時進高壓油鎖緊模具; 反之, 開模時, 在兩小桿缸的后桿腔進油, 前桿腔的油靠外部液壓閥循環至后桿腔, 也只需補充小油量便可實現開模。同時, 另一組大桿缸隨動, 前桿腔的油受壓通過外部液壓閥循環至后桿腔。這樣, 無需移模油缸也能實現開合模運動, 也省去了固定四根拉桿的后支板, 機構長度大大減少, 是真正意義上的二板式注塑機。

以合模力為1600 kN 的二板式注塑機為例, 取每根拉桿的直徑為Φ110 mm (肘桿式注塑機拉桿的直徑為Φ80 mm 左右) , 合模油缸缸徑為Φ200 mm , 大活塞桿直徑為Φ125 mm , 小活塞桿直徑為Φ90mm。取高壓鎖模壓力為21MPa,移模壓力為14M Pa, 則高壓鎖模力為1600 kN , 移模力為: 合模62kN , 開模70 kN , 油泵電機功率在22 kW 左右。其移模速度為合模600 mm /s, 開模500 mm /s。可見, 該機的運動動力參數還是挺不錯的。鏡博士滾壓刀 滾壓頭 滾扎頭