高分子加工论文

注塑机合模机构的主要形式及其优缺点分析摘要从注塑机合模机构的功能、结构及性能特点出发，对其按照模板数目、驱动源、传动形式、合模架构等特点进行了详细分类,然后将注塑合模机构分为全液压式合模机构，液压机械式合模机构，电动机械式合模机构和精密注塑合模机构，再选取双曲肘式、全液压直压式、无拉杆式、二板复合式和全电动式这5种典型的合模机构进行分析,最后总结出各种合模机构的结构特性及优缺点。

结尾还简单地介绍了当前在吹塑的过程中运用最多的模腔内标签技术。

关键词: 注塑机，合模机构，双曲肘式，全液压直压式，无拉杆式，二板复合式，全电动式ABSTRACTThe clamping mechanisms of injection molding machines were classified according to the number of templates, driving source, the transmission forms, and the mold structure, their function, const ruction, and performance characteristics were discussed. Injection clamping institutions are divided into full hydraulic pressure type clamping institutions, hydraulic mechanical clamping institutions, electric mechanical clamping institutions and precision injection clamping institutions. Five typical mechanisms, double-toggle, fully hydraulic direct press, two-platen and all electric institutions were analyzed on their structural characteristics and application. Finally,summarizes various clamping organization structure characteristics and advantages and disadvantages. In the end, the paper also simply introduces the mould tag technology that is used mostly in the blow molding process.Key words: inject ion molding machine, clamping mechanism, double-toggle, fully hydraulic direct press, tie-bar less, two-platen, electric1引言注塑机合模技术是注塑工艺的关键环节，其合模机构是注塑机的关键设备。

自1956年世界上出现第一台现代意义上的注塑机开始，合模机构作为最重要的单元伴随着注塑机不断发展。

20世纪70年代末陆续出现了曲肘式、单缸充液式等结构，80年代五点双曲肘式结构的出现更是合模机构的重大进展，90年代以德国为代表的欧洲厂家推出了许多新的全液压式合模机构,其中二板复合式是其典型代表，日本厂家则将重点放在了全电动式注塑机上，并取得了相当大的成果[1,2]。

由加拿大公司推出的无拉杆式结构[3,4]及德国公司推出的电动Z形结构[5]，表明合模机构依然在创新中不断前进。

良好的合模技术保证了在合模过程中模板平稳迅速启闭。

因此良好的合模机构需要满足以下基本要求[6,7]:(1)能够提供足够的合模力，这是合模机构的功能要求。

足够大的合模力能够保证模板锁紧，避免模腔内熔料在压力作用下打开模具而影响制品品质；(2)能够提供足够的模板强度及系统刚性，这是合模机构的结构要求。

足够的模板强度及系统刚性能够保证在反复的运动过程中合模部件不致因频繁受力而引起变形或损坏；(3)能够提供高速、平稳、低噪声等优异特性的模板运动，这是合模机构的性能要求。

高速意味着高生产率，平稳及低噪声意味着避免合模动作时出现波动。

2注塑机合模机构的分类合模机构可以根据不同标准进行分类，主要可从模板数目、驱动源、传动形式、合模架构等方面进行分类。

如按照模板数目进行分类，可分为三板式及二板式，如图2-1所示；按照传动形式进行分类[8]可分为全机械式、机械连杆式、全液压直压式及液压机械式,如图2-2所示。

图2-1 注塑机合模机构按模板数目分类图2-2 注塑机合模机构按传动形式分类3典型合模机构分析目前世界范围内应用广泛、具有代表性的合模机构主要有全液压式合模机构，液压机械式合模机构，电动机械式合模机构，精密注塑合模机构。

3.1全液压式合模机构全液压式合模机构可实现良好的低压锁模，动模板受力好，开锁模速度平稳，锁模力稳定再现性好。

全液压式合模机构可分为直压式合模机构、增压式合模机构和充液式合模机构。

3.1.1直压式合模机构直压式合模机构的特点是启闭模动作和合模力的产生都由合模油缸直接完成，这是一种非常简单的合模机构。

合模机构的合模动作由液压油作用在活塞上来实现，锁模动作由液压油升压来完成。

这种合模机构不满足合模机构的运动特性，耗能大，精度低，目前已经很少应用。

如图3-1所示图3-1 直压式合模机构示意图3.1.2增压式合模机构增压式合模机构[9]是由合模油缸、充液阀、稳压油缸和增压缸组成。

如图3-2所示。

图3-2 增压式合模装置实物图合模时液压油由进油口进入合模油缸4中，动模板随合模油缸活塞一并运动，使模具合闭。

锁模时，增压油缸5进入高压油，使增压油缸的活塞杆向合模油缸4中推进，由于活塞与活塞面积差的作用，造成两端的压力差，使合模油缸4中的压强提高，达到额定合模力。

锁模力的大小与增压油缸、合模油缸的结构有关，因而此类合模机构的锁模力受液压系统和密封的限制，固增压有限，主要用于中小型注塑机。

如图3-3所示图3-3 增压式合模装置3.1.3充液式合模机构充液式合模装置[10]能够满足注塑机对合模装置提出的速度和力的要求，实现了快速移模和加大锁模力。

如图3-4所示。

图3-4 充液式合模机构示意图合模时，液压油首先进入快速移模液压缸内实现快速移模，当模具合紧时，高压油进入锁模液压缸内实现模具的可靠紧闭；开模时，液压油进入到锁模液压缸的右端实现快速开模。

在快速移模时，锁紧活塞跟着动模板快速移动，进而造成锁模液压缸内供油不足形成负压，充液油箱内的油就进入到锁模液压缸内。

充液式合模机构开模、合模精度高、模板受力均衡、不需调模、不需加油润滑、磨损较少、开合模行程长；但容易内泄造成升压时间长、爬行、甚至让模、速度慢、漏油、能耗高、容易造成液压冲压、液压系统复杂、成本高、大油缸加工困难。

3.2液压机械式合模机构液压机械式合模机构[11,12]是目前使用最为普遍的合模机构。

液压机械式合模机构通常有移模液压缸和曲肘连杆两部分串联而成，习惯上也称为肘杆式合模机构。

它是通过液压系统驱动曲肘连杆机构来实现模具的启闭和锁紧。

它可以用很小的液压缸推力，通过肘杆机构的力的放大作用来获得较大的锁模力。

在开模和合模过程中，这种机构能实现慢-快-慢的运动过程，提高了合模速度，节约了能耗并提高了效率，如图3-5所示。

图3-5 液压机械式合模机构按照肘杆机构类型和曲肘个数，可将肘杆式合模机构分为单曲肘、双曲肘及其它特殊型；按肘杆机构与移模油缸的排列方式可分为对称型和非对称型；按组成曲肘的连接数，可分为四孔型和五孔型等。

下面介绍两种比较常见的液压机械式合模机构。

3.2.1五点双曲肘内翻式五点双曲肘内翻式合模结构具有低成本、低维护、刚性及运动特性好等显著特点,如图3-6所示[13]。

1-合模油缸 2-后模板3-曲肘连杆4-动模板 5-定模板6-顶出机构7-调模装置图3-6 五点双曲肘内翻式合模结构五点双曲肘内翻式在注塑机中得到较为普遍的应用，原因是其充分体现了肘杆机构的显著特点:(1)曲肘连杆机构力的放大功能；(2)曲肘连杆改善运动特性功能；(3)曲肘连杆自锁功能。

但曲肘式合模机构也有许多缺点［10-11］，如由于采用拉杆形变进行锁模，因此锁模力不稳定、铰链较易磨损、调模困难、开模冲击大、机身庞大等。

3.2.2无拉杆式无拉杆式于1990年一经推出便引起了人们的关注[14-16]，它打破传统的四拉杆机构的合模力学形变念,取消拉杆而利用基础架构来进行力的传递,因此其设计关键就是坚固的基础架构,如图3-7所示。

无拉杆式采用稳定的C字形结构体,通过计算其结构体的有效截面是相同体积情况下普通四拉杆截面积之和的10倍[17,18]，因此系统的刚性更好，产生的弹性变形更小。

图3-7 四拉杆及无拉杆式示意图相比于有拉杆式合模机构,无拉杆式具有以下特点:(1)定模板直接固定在C形架构上，很大程度上扩展了接触面积,降低了模板的挠度，保证模板的平行度；(2)没有了4根拉杆的限制,模具的安装和拆卸变得极为便利，模具可以自由地向上以及两个侧面移动，模板的面积可以得到充分利用；(3)对于多组分注射，安装多台注射单元非常方便，垂直式、水平式以及交叉式注射容易安装实现；并且易于插装一些外围自动化设备，提高生产过程的自动化和集成化程度。

对于无拉杆式合模机构的驱动结构，有采用液压缸作为驱动源，如图3-8 (a)所示，从整体结构上可以看出，由快速移模油缸进行移模，合模油缸进行直压锁模；也有采用伺服电机作为驱动源，设计了高精密度以及高能源利用率的电动无拉杆式合模机构,如图3-8(b)所示。

1—移模油缸2—锁模油缸3—C形框架4—伺服电机及曲柄5—五点双曲肘(a)液压驱动(b)电机驱动图3-8无拉杆式合模机构纵然肘杆机构有诸多优点，但它还存在如下缺点：（1）结构复杂、易磨损、开合模精度差；（2）加工精度要求极高，在成型过程中使得模板受力不均，不能成型精密产品；（3）需要复杂的调模结构和润滑系统，开模合模行程短，而且销轴等磨损后造成的受力不均，会加速机器损坏。

3.3电动机械式合模机构电动机械式合模机构[19]具有节能、控制精度和重复精度高、效率高和环保清洁等优点。

随着高精度薄壁注塑件应用范围和需求量的扩大，以及环保意识的日渐增强，电动机械式合模机构以其优越性得到了人们的热可。

但是它与液压机械式合模机构一样，存在着肘杆机构加工进度要求高、易磨损、调模困难等缺点。