注塑机合模装置的结构及发展

曾庆飞闭春城

摘要：锁模装置作为注塑机最重要的组成部分，直接影响注塑制品的尺寸精度、品质。到目前为止，对注塑机尤其是大型注塑机的合模机构的结构优化设计方面却仍有不足，当前锁模装置主要存在以下问题：模板平衡度不好导致的拉杆受力不均、锁模力不稳、动模板的运动控制精度不高，模板肘杆机构的速度传动比达不到运动性能要求而出现的高压开模时的突跳、卡死现象。

关键词：注塑机；合模装置；结构；发展

1注塑机的概况

1.1注塑机的运行原理

注塑机被普遍运用在汽车、家用电器、家具等工业生产中，它对塑料成型这一生产技术领域起到了巨大影响，通过注塑机制造的商品拥有相同性高、样式多样、生产数量大、效率高和消耗能源较低等方面的优点，拥有很大的发展空间，注塑机的主要功能是把热固塑料和热塑塑料通过高温，在相应的压力下使加热的塑料液体进入模具中，然后通过冷却固化制造出拥有指定几何样式和标准的塑料商品的成型机械，注塑机通常都处在温度高、速度快、压力大的工况下运行，塑料在高温的形态时会产生对生物有害的气体和易爆性气体，因此对注塑机的安全要求比较严格。

1.2注塑机的构造

注塑机的构造是由机械、液压和电气三个部分组成，其中机械主要由调模结构、锁模结构、注射部分组成；液压主要是由液压站和控制油路的阀门组成，电气是注塑机的控制部分，它可以操作注塑机进行多种多样的动作，让机械设备可以依据设置的步骤进行压力、速度、位置变换等机械动作，控制设备和液压设备的共同操作，能够使注塑机的运行实行准确的操作，随着计算机网络技术的广泛应用，目前很多注塑机普遍运用了计算机监控设备，有的注塑机有故障查找装置、模具低压保护装置、电力数据分析仪以及自动上料装置等，先进的科学技术应用到注塑机设备中，进一步完善了注塑机的功能。

2肘杆式

2.1液压-机械式

液压-机械式合模装置根据常用的肘杆类型和组成合模机构的曲肘个数，可将肘杆式合模装置分为单曲肘、双曲肘、曲肘撑板式以及其它特殊型。

2.1.1单曲肘合模装置

单曲肘合模装置主要由模板、拉杆、单曲肘机构、顶出和调模装置、移模油缸等组成。模具的开合动作是通过油推动油缸活塞，使曲肘机构伸直或回曲来实现，它的特点是结构简单、外形尺寸小、制造容易。因增力倍数和承载能力受限，这种合模装置主要运用在中小型机器上。

2.1.2双曲肘合模装置

双曲肘合模装置的增力作用较大，力的放大倍数一般在20~40倍，因此它的移模油缸要比单曲肘的小。但这种结构比单曲肘机构要复杂，模板行程经常受到模板尺寸制约，故模板行程较短。双曲肘机构按组成的铰接数可分为四孔型和五孔型；按曲肘排列位置又分为斜排列和直排列。目前采用最多的是五孔式，双曲肘五孔外翻式结构允许模板的行程比内翻式大15%～25%，但存在着开模困难、刚性差和机构复杂等不足，因此国内外均以内翻式结构为主。

2.1.3曲肘撑板式合模装置

曲肘撑板合模装置的运用，主要是为了扩大模板行程，它利用了肘杆和楔块的增力和自锁作用，使模具牢靠锁紧。由于此机构用了楔块而非固定的铰连接，故可在不增加模板尺寸的条件下，得到较大的模板行程。这种结构的特点是增力作用较小，移模速度不高。

2.1.4组合型合模装置（二步式）

为了改善肘杆式合模装置的某些使用性能，如合模力的调整与稳定等问题，可以用肘杆机构移模定位，由稳压油缸锁紧模具，又称为二步式，也可以看成是特殊液压式合模装置的一种派生型。

2.2电动机械式

电动机械式合模机构主要运用于全电动式注塑机。全电动式注塑机的机械部分原理与传统注塑机基本相同，只是在控制部分采用伺服电机，代替原来的液压装置。国际上，日本株式会社名机制作所首先成功研制出了注塑机专用伺服电机，从而为发展全电子机械合模机构开辟了道路。

合模装置中采用了滚珠丝杆和伺服电机，包括动模板、前模板、后模板拉杆及传动齿轮等零部件。另外，还有以电动驱动为主、液压驱动为辅的电动机械合模机构。这种机构的特点是节能、低噪音、绿色环保。

3液压式（直压式）

全液压合模机构能长期保持模板平行度、移模行程长、容模量大，适应深孔型制件及精密件的注射成型，其优势是肘杆合模机构不能取代的。常用的液压式（直压式）合模装置分为增压式、充液式、混合式、特殊液压式4种。液压式合模装置虽然有多种不同结构，但它们都有一个共同的特点，即移模速度和合模力均由工作油泵的流量、压力及油缸的直径来决定。

3.1增压式合模装置

增压式合模装置是为了提高工作油压力而满足合模力的要求，将合模油缸直径设计得较小的一种结构形式。此种结构在合模时，压力油先进入合模油缸，因油缸直径较小，模板保持一定的运行速度。当模具合上后，压力油换向，进入增压油缸。由于增压活塞两端直径不同，提高了合模油缸内的液体压力，以满足最终合模力的要求。这种结构对液压系统和密封提出了更高的要求，因此提高油压是有一定限度的，合模油缸直径的缩小也受到一定的限制。这种装置主要用于中小型合模装置上。

3.2充液式合模装置

充液式合模装置是以小直径油缸（增速油缸）获得高速，用大直径油缸（合模油缸）得到要求的合模力。由于它是以两种不同直径的油缸分别满足移模和合紧时的不同要求，所以可得到较高的移模速度。充液式主要有活塞型和柱塞型两种。活塞型主要用于中小型，而柱塞型主要用在中大型合模装置上。充液式结构虽然可以实现较快的移模速度和达到相当大的合模力，但是这种形式所需要的合模油缸，不仅直径大而且缸体也很长。

3.3特殊液压式合模装置

特殊液压式合模装置缩短了合模油缸的长度，也就是使移模油缸的工作行程与合模油缸的行程不存在必然的联系，将合模油缸单独设置在动模板或固定模板上，于是形成了用机械定位的方式，代替合模油缸的大量工作液在合紧时仅起到液压垫作用。用大直径短行程的合模油缸（稳压缸），代替大直径长行程充液缸，也称为两次稳压合模装置。这类合模装置有多种不同的定位方式，如采用闸板定位机构、转盘定位机构、抱合螺母定位机构、摆块定位机构、垫块定位机构等。这种合模装置的特点是移模速度快，拉杆的受力长度缩短，刚性好。但液压系统元件和管道多，密封要求高，因此在中大型注塑机中应用广泛。

4合模装置的发展

4.1双模板合模装置

传统的合模装置除了定模板和动模板外，往往还需要另一种模板，即采用三模板结构将合模力传递到压板和拉杆。双模板注塑机较三模板注塑机所占空间小35%，价格更低，开放式冲程更大，喷射机构更容易接近，易于更换模具。

4.2无拉杆合模装置

该机构的结构简单、容模空间大、装拆模具方便、有利于机械手的作业。由于采用了无拉杆结构，因此改进的支架结构降低了应力分布，可以补偿拉杆移动。模板的平行度由动模板后面的旋转接头保证，液压式合模机构可以在低摩擦情况下工作，其价格仅为拉杆式标准注塑机的70%～80%。国际上以ENGEL公司的无拉杆合模装置为代表，已于1990年代中期进行批量生产。

4.3改进的液压式合模装置在立式合模装置中的应用

合模装置的空间位置包括卧式和立式两种。立式合模装置同样包括肘杆式和液压式，特别适用于有嵌件的塑料制品成型。大部分立式合模装置的理论是建立在卧式合模装置基础之上的，它们有着许多的共同之处。长期以来，国内对开发立式合模装置的重要性认识不足，从而严重阻碍了立式合模装置的研制和发展。

5结束语

总之，各种合（锁）模装置在长期发展过程中不断完善，不断改进和提高，因而都具有自己的优点和特定的用途，相互之间不能取代。

参考文献

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