基于Pro/E的注塑机双曲肘合模装置设计

许颖， 兰杰， 佘昌全

（湖北三峡职业技术学院，湖北宜昌443003）

基于Pro/E的注塑机双曲肘合模装置设计

许颖， 兰杰， 佘昌全

（湖北三峡职业技术学院，湖北宜昌443003）

简述了Pro/E软件在注塑机液压双曲肘合模机构设计中的运用，并对其设计过程及方法进行了概括，说明了软件设计及运动仿真的辅助功能在液压双曲肘合模装置设计中的作用。

注塑机；双曲肘；合模装置；Pro/E软件；运动仿真

0 引言

注塑机主要由注射装置、合模装置、液压传动系统和电气控制系统组成。其中合模装置的形式按其实现锁模力的方式不同，可分为机械式、液压式和液压—机械式三大类，机械式合模装置在早期出现过，它是依靠齿轮传动和机械肘杆机构的作用实现启闭运动的，因其调整复杂，目前已被液压式和液压—机械式合模装置所取代。液压—机械式合模装置主要有液压单曲肘、液压双曲肘及液压撑板式合模装置，其中液压双曲肘合模装置的结构形式按曲肘连杆数量和组合方式不同还可以划分出许多种，它的结构复杂程度相对难度较大，而应用也较为广泛。

1 液压双曲肘合模装置简介

液压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列和直排列。目前使用最多的是五孔斜排列双曲肘机构。

注塑模具分别安装在固定模板和移动模板上，肘杆的支撑部分安装在移动模板和后模板上，驱动油缸安装在后模板上。合模机构工作时，由驱动油缸驱动十字头后，带动肘杆推动移动模板在机架上来回移动，完成合模机构的开闭模动作。

图1 液压双曲肘合模机构组成简图

2 液压双曲肘合模装置设计过程

在以往的分析过程中，也曾借助过许多软件的仿真功能，但我们只是用来对该机构参数进行优化，没有具体对整体的三维实体模型进行仿真分析。在此我们考虑用图2的过程进行设计。

用这种方法可以更加全面地完成设计计算并验证设计结论。

图2 运用Pro/E设计注塑机双曲肘合模装置的过程

2.1 用Pro/E软件仿真功能优化双曲肘机构

注塑机液压双曲肘合模装置从原理上来说是平面连杆机构，如图3所示。

图3 五孔斜排列双曲肘合模装置的平面简图

注塑机液压双曲肘合模装置是一个典型的对称结构，所以在对其进行设计计算时可以只选取其中的一半，即取一组单曲肘机构进行分析。

移模行程主要是指闭模时动模板的移动距离，该行程既要保证包括调模行程在内的定模板与动模板之间的最大距离，又要保证在闭模时减少机械磨损和动力消耗。动模板的移动尽量使用最短的模板行程，并且当运动终止时，前连杆与后连杆在同一条直线上，肘杆机构处于自锁状态，因此移模行程的确定决定了模板尺寸及拉杆间距，同时也决定了合模机构中各肘杆的长度尺寸，它的重要性显而易见。

对双曲肘机构进行设计时，通常我们会首先进行理论计算，然后对计算的结论进行优化设计，但这样的计算方法过程繁琐，优化设计的过程也较长。我们可借助软件的仿真功能进行辅助设计。

在仿真过程中，我们把液压双曲肘合模装置作为曲柄连杆滑块机构予以考虑，只研究驱动油缸的移动距离，动模板的移动距离和斜排列时的夹角，而不考虑模板的结构和肘杆的形状。根据Pro/E软件仿真验证，确定了各铰链孔的位置后，再由该结果来对肘杆进行结构形状的设计。

2.2 用Pro/E软件设计合模机构零件

合模机构中主要包括模板、拉杆、肘杆及十字头等机械零件，其中模板的设计最复杂也最重要。在合模机构中的模板主要包括图4所示的固定模板、移动模板和后模板。这3块模板的设计除了必须满足强度和刚度的要求，还要考虑各模板的不同作用。其中固定模板、动模板上要安装模具，设计时要考虑模具安装孔的布置，除此以外移动模板上还要安装肘杆和顶出油缸，并且要在机架上来回移动。后模板上要安装肘杆和驱动油缸，因此在设计时要考虑安装孔的位置。

图4 合模机构模板设计三维图

因为注塑机模板大多采用的是铸钢件，所以在设计模板时主要从铸钢件标准对其工艺孔和各支撑部分的板厚入手，进行合理的布局。利用Pro/E软件进行三维造型时，可以根据现实生产中的实际需要灵活调整模板结构，以获得满意的效果。

2.3 用Pro/E软件装配并调试合模机构

利用Pro/E软件的装配功能，将所有设计并创建好的各零件的三维实体模型组合在一起，再由该软件的运动仿真功能来调试合模机构。

在对该机构进行运动仿真校调时，参照前面的优化结果，利用Pro/E软件中的“表”来设定开、合模的行程，并且要满足动模板运动过程中“慢→快→慢”速度特性。在运动仿真中我们会很容易发现一些容易出现干涉的地方，特别是肘杆、十字头、模板等，所以我们要在不影响其受力的情况下，对这些零件中的细节部分进行修正。

图5 Pro/E运动仿真调试合模机构示例图

运用软件的仿真功能装配调试合模机构，有着直观、修改简单的优势。首先将所有的零件组装成部件，然后将部件按设计要求进行安装，再仿真验证移动模板的行程及各肘杆、模板的装配位置，并通过分析仿真中所出现的问题修改相关零件的形状尺寸，这样可以使设计结果更加精确。

运用Pro/E软件对合模机构进行辅助设计时，不仅可以对零件的结构尺寸进行设计修改，而且还可以对主要零件的力学性能进行验证。

3 结语

注塑机是一种综合性较强的机电一体化设备，机械部分是整个设备的支撑部分，因此机械部分的设计有着非常重要的作用。而该部分的设计难度较大，如果能够运用计算机软件进行辅助设计，则可以使难度大幅度降低，并且可以使设计过程变得直观。

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（编辑：昊 天）

Design of the Double-toggle Clamping Mechanism in Injection Molding Machine Based on Pro/E

XU Ying， LAN Jie， SHE Changquan
（Hubei Three Gorges Polytechnic,Yichang 443003,China）

Pro/E is used to design the double-toggle clamping mechanism.The design process and method are summarized.The function of kinematics simulation in the design of double-toggle clamping mechanism is proved.

injection molding machine;double-toggle;clamping mechanism;Pro/E;kinematics simulation

TP 391.7

A

1002－2333（2014）04－0155－02

许颖（1972—），女，讲师，工学硕士。

2014-01-22