2000KN冷室壓鑄機合模裝置設計[cad高清圖紙和文檔所見所得]

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畢業(yè)設計說明書 2014屆 2000KN冷室壓鑄機合模裝置設計 學生姓名 某某某 學 號 0XXXXXXXXX 系 別 工程與技術系 專業(yè)班級 機自1000 指導教師 某某某 完成日期 2014-00-00 2000KN冷室壓鑄機合模裝置設計 摘要 本次設計是對2000KN冷室壓鑄機合模裝置的設計。在這里主要包括: 三大模板、鎖模機鉸、調模部件的結構設計，鎖模和頂針油缸尺寸的確定校核。這次畢業(yè)設計對設計工作的基本技能的訓練，提高了分析和解決工程技術問題的能力，并為進行一般機械的設計創(chuàng)造了一定條件。 整機結構主要由油缸產生動力通過鎖模機鉸將需要的動力傳遞到動模板上，動模板帶動絲桿螺母，從而帶動合模裝置運動，提高勞動生產率和生產自動化水平。更顯示其優(yōu)越性，有著廣闊的發(fā)展前途。 本論文研究內容： (1) 2000KN冷室壓鑄機合模裝置總體結構設計。 (2) 2000KN冷室壓鑄機合模裝置工作性能分析。 (3) 鎖模機鉸的設計。 (4) 調模部件的結構設計。 (5)對設計零件進行設計計算分析和校核。 (6)繪制裝配圖及重要部件裝配圖和設計零件的零件圖。 關鍵詞 冷室壓鑄機， 油缸，鎖模機鉸 The design of model 2000KN cold chamber die casting machine ABSTRACT This design is the design of 2000KN cold chamber die casting machine clamping device. Here mainly includes: the structure design of three large formwork, mould locking machine hinge, adjustable die parts, check to determine the mode locking and the ejector oil cylinder size. The graduation design on the design of the basic skills training, enhancing the analysis and to solve engineering problems, and create a certain condition for general mechanical design. The structure is mainly composed of a cylinder power through the locking machine hinge will need to transfer the power to the movable template, dynamic template driven screw nut, which drives the clamping device movement, improve labor productivity and automation level of production. But also show its superiority, there are broad prospects for the development. The research of this thesis: (1) into 2000KN cold chamber die casting machine general structure design of equipment. (2) analysis of model 2000KN cold chamber die casting machine device performance. (3) design of locking machine hinge. (4) structure design of adjustable die components. (5) the design of components for the design calculation and check. (6) assembly drawing and parts assembly diagram and parts diagram design. Cylinder Keywords：cold chamber die casting machine, molding machine, lock II 目錄 摘要 I ABSTRACT II 1 緒論 1 2 冷室壓鑄機合?？傮w方案分析 7 3 合模部分結構尺寸設計 24 4 系統(tǒng)的調試和功能實現 34 結 論 38 參考文獻 39 致 謝 40 1 緒論 1.1 壓鑄機定義 壓鑄機就是在壓力作用下把熔融金屬液壓射到模具中冷卻成型，開模后得到固體金屬鑄件的一系列工業(yè)鑄造機械，最初用于壓鑄鉛字。隨著科學技術和工業(yè)生產的進步，尤其是隨著汽車、摩托車以及家用電器等工業(yè)的發(fā)展，又從節(jié)能、節(jié)省原材料諸方面出發(fā)，壓鑄技術已獲得極其迅速的發(fā)展。 壓鑄的起源眾說不一，但據文獻報導，最初用于壓鑄鉛字。早在1822年，威廉姆?喬奇（Willam Church）博士曾制造一臺日產1.2～2萬鉛字的鑄造機，已顯示出這種工藝方法的生產潛力。1849年斯圖吉斯（J.J.Sturgiss）設計并制造成第一臺手動活塞式熱室壓鑄機，并在美國獲得了專利權。1885年默根瑟勒（Mersen-thaler）研究了以前的專利，發(fā)明了印字壓鑄機，開始只用于生產低熔點的鉛、錫合金鑄字，到19世紀60年代用于鋅合金壓鑄零件生產。壓鑄廣泛用于工業(yè)生產還只是上世紀初，應用于現金出納機、留聲機和自行車的產品生產中。1904年英國的法蘭克林（H．H．Franklin）公司開始用壓鑄方法生產汽車的連桿軸承，開創(chuàng)了壓鑄零件在汽車工業(yè)中應用的先例。1905年多勒（H．H．Doehler）研制成功用于工業(yè)生產的壓鑄機、壓鑄鋅、錫、銅合金鑄件。隨后瓦格納（Wagner）設計了鵝頸式氣壓壓鑄機，用于生產鋁合金鑄件。 1927年捷克工程師約瑟夫?波拉克（Jesef Pfolak）設計了冷壓室壓鑄機，由于貯存熔融合金的坩鍋與壓射室分離，可顯著地提高壓射力，使之更適合工業(yè)生產的要求，克服了氣壓熱壓室壓鑄機的不足 之處，從而使壓鑄技術向前推進了一大步。鋁、鎂、銅等合金均可采用壓鑄生產。由于整個壓鑄過程都是在壓鑄機上完成，因此，隨著對壓鑄件的 質量、產量和擴大應用的需求，已對壓鑄設備不斷提出新的更高的要求，而新型壓鑄機的出現以及新工藝、新技術的采用，又促進壓鑄生產更加迅速地發(fā)展。例如， 為了消除壓鑄件內部的氣孔、縮孔、縮松，改善鑄件的質量，出現了雙沖頭（或稱精、速、密）壓鑄；為了壓鑄帶有鑲嵌件的鑄件及實現真空壓鑄，出現了水平分型 的全立式壓鑄機；為了提高壓射速度和實現瞬時增加壓射力以便對熔融合金進行有效地增壓，以提高鑄件的致密度，而發(fā)展了三級壓射系統(tǒng)的壓鑄機。又如，在壓鑄 生產過程中，除裝備自動澆注、自動取件及自動潤滑機構外，還安裝成套測試儀器，對壓鑄過程中各工藝參數進行檢測和控制。它們是壓射力、壓射速度的顯示監(jiān)控 裝置和合型力自動控制裝置以及電子計算機的應用等。 近40年，隨著科學技術和工業(yè)生產的進步，尤其是隨著汽車、摩托車以及家用電器等工業(yè)的發(fā)展，又從節(jié)能、節(jié)省原材料 諸方面出發(fā)，壓鑄技術已獲得極其迅速的發(fā)展。壓鑄生產不僅在有色合金鑄造中占主導地位，而且已成為現代工業(yè)的一個重要組成部分。近年來，一些國家由于依靠 技術進步促使鑄件薄壁化、輕量化，因而導致以往用鑄件產量評價一個國家鑄造技術發(fā)展水平的觀念改變?yōu)橛眉夹g進步的水平作為衡量一個國家鑄造水平的重要依 據。例如我國的較好的壓鑄機品牌就有“震高”等。 1.2 壓鑄機組成 壓鑄機由下列各部分組成。 （1）合模機構 驅動壓鑄模進行合攏和開啟的動作。當模具合攏后，具有足夠的能力將模具鎖緊，確保在壓射填充的過程中模具分型面不會脹開。鎖緊模具的力即稱為鎖模力（又稱合型力），單位為千牛（kN），是表征壓鑄機大小的首要參數。 （2）壓射機構 按規(guī)定的速度推送壓室內的金屬液，并有足夠的能量使之流經模具內的澆道和內澆口，進而填充入模具型腔，隨后保持一定的壓力傳遞給正在凝固的金屬液，直至形成壓鑄件為止。在壓射動作全部完成后，壓射沖頭返回復位。 （3）液壓系統(tǒng) 為壓鑄機的運行提供足夠的動力和能量。 （4）電氣控制系統(tǒng) 控制壓鑄機各機構的執(zhí)行動作按預定程序運行。 （5）零部件及機座 所有零部件經過組合和裝配，構成壓鑄機整體，并固定在機座上。 6）其他裝置先進的壓鑄機還帶有參數檢測、故障報警、壓鑄過程監(jiān)控、計算機輔助的生產信息的存儲、調用、打印及其管理系統(tǒng)等。 （7）輔助裝置 根據自動化程度配備澆料、噴涂、取件等裝置。 圖1-1 臥式冷室壓鑄機構成圖 冷室壓鑄機合模裝置 合型（模）裝置主要起到實現合、開模動作和鎖緊模具、頂出產品的作用。它主要由定型（模）座板、動型（模）座板、拉杠、曲肘機構、頂出機構、調模機構、安全門等組成。圖2-2為合模裝置結構示意圖。 圖2-2 合模裝置結構簡圖 1- 調模液壓馬達 2- 尾板 3- 曲肘組件 4- 頂針液壓缸 5- 動模座板 6- 導柱 7- 定模座板 8- 螺母 9- 導柱壓板 10- 合模液壓缸 11- 調節(jié)螺母 12- 調節(jié)螺母壓板 13- 動模座板滑腳 14- 襯套 15-調模大齒輪 1．液壓雙曲肘合型（模）裝置的工作特點： 1.1增力作用：通過曲肘連桿系統(tǒng)，可以將合型（模）液壓缸的推力放大16—26倍，與液壓式合型裝置相比，高壓油消耗減小、合型液壓缸直徑減小、泵的功率相應減小。 1.2 合、開型（模）運動速度為變速：如圖2-3所示，在合型（模）過程中，動型座板移動速度由零很快升到最大值，以后又逐漸減慢，隨著曲肘桿逐漸伸直至終止時，合型速度為零，機構進入自鎖狀態(tài)（鎖型狀態(tài)）。在開型過程中，動型座板移動由慢速轉至快速，再由快速轉慢至零。非常符合機器整個運動設計要求。 圖2-3 曲肘部分結構簡圖 1-鎖模液壓缸 2-鉤鉸 3-長鉸 4-動型模板 1.3 當壓鑄型合緊且肘桿伸直成一直線時，機構處于自鎖狀態(tài)，此時，可以撤去合型（模）液壓缸的推力，合型（模）系統(tǒng)仍然會處于合緊狀態(tài)。 1.4 合開型（模）運動的三要素為力、速度、行程和位置，所涉及的幾個概念解釋如下： 合型（模）力：合模過程中，克服動型模板的阻力而使其運動的力。 鎖型（模）力：克服合金液注入模具型腔時欲使模具分開的力。 移模速度：在合開型（模）運動中，動型座板和動模運動的速度。移模速度是一個變速過程，運動速度應是慢 — 快 — 慢的變化過程。這樣既能使模具運行安全，鑄件能平穩(wěn)頂出，又能提高機器的循環(huán)次數。 2.1頂針液壓缸組件 它是依據液體的壓力來帶動推桿（頂針）運動，使鑄件從壓鑄模中頂出。目前，普遍采用的液壓頂出裝置，其頂出力和時間都可以通過液壓系統(tǒng)調節(jié)。如圖2-4所示為力勁機械廠有限公司生產的臥式冷室壓鑄機頂針液壓缸組件結構簡圖，在機器開模后，通過頂針液壓缸活塞桿的相對運動來實現推桿（頂針）的頂出運動。采用雙液壓缸能使推桿的受力更均勻，運動更平穩(wěn)，使頂針孔的分布更為合理。 圖2-4 頂針液壓缸組件結構簡圖 1-三通法蘭 2-頂針雙缸套 3-頂針活塞連桿 4-頂針前蓋 5-連接桿 6-動型座板 2.2調模機構 壓鑄機在設計過程中，需要設置調模機構以適用在一定范圍內的各種壓鑄模，在機器技術參數中，應確定最大模具厚度尺寸Hmax和最小模具厚度尺寸Hmin作為機器使用者選定壓鑄機的參數。這個最大與最小模具厚度的調整量是通過調模機構實現的。調模機構是用調模液壓馬達或調模電動機帶動傳動機構使合模機架的尾板和動型座板沿導柱作軸向運動，從而達到增大或縮小動、定模座板之間間距的目的。 2.3曲肘潤滑系統(tǒng) 曲肘是壓鑄機十分重要的運動構件。為了使其運動副的磨損減小，必須在運動副表面保持適當的清潔的潤滑油膜，而過量供油與供油不足同樣有害，會產生附加熱量、污染和浪費。力勁機械廠有限公司生產的壓鑄機曲肘部分的潤滑采用的是集中潤滑系統(tǒng)。所謂集中潤滑系統(tǒng)，是由一個油泵提供一定排量、一定壓力的潤滑油，為系統(tǒng)中所有主、次油路上的分流器供油，而由分流器將油按所需油量分配到各潤滑點；同時，由控制器完成潤滑時間、次數和對故障報警、停機等功能。以實現自動潤滑的目的。 42 2 冷室壓鑄機合?？傮w方案分析 2.1 合模機構的類型和選擇 合模機構是壓鑄機的重要部件之一，其功能是實現啟閉運動，使模具閉合產生系統(tǒng)彈性變形達到鎖模力，將模具鎖緊。對于一個比較好的合模機構應該具備三個方面的特性： 1）足夠的鎖模力和系統(tǒng)剛性，保證模具在熔料壓力作用下，不會產生開縫溢料現象； 2）模板要有足夠的模具安裝空間及模具開啟行程； 3）快速的移模速度及較慢的合緊模具速度，移模時要具備慢-快-慢的運動特性。 現按鎖模力的實現方式討論全液壓式、液壓肘桿式和電動式合模機構的優(yōu)缺點。 （1）全液壓式 全液壓式合模機構可分為直動式、增壓式和充液式。1）直動式合模機構。其特點是啟閉模動作和合模力的產生都由合模油缸直接完成，這是一種非常簡單的合模機構。合模機構的合模動作由液壓油作用在活塞上來實現，鎖模動作由液壓油升壓來完成。這種合模機構不滿足合模機構的運動特性，耗能大，精度低，目前已經很少應用。2）增壓式合模機構。由合模油缸、充液閥、穩(wěn)壓油缸和增壓缸組成。此類合模機構的鎖模力受液壓系統(tǒng)和密封的限制，固增壓有限，主要用于中小型壓鑄機。3）充液式合模機構。這種開合方式模精度高、模板受力均衡、不需調模、不需加油潤滑、磨損較少、開合模行程長；但容易內泄造成升壓時間長、爬行、甚至讓模、速度慢、漏油、能耗高、容易造成液壓沖壓、液壓系統(tǒng)復雜、成本高、大油缸加工困難。 （2）液壓肘桿式 液壓肘桿式合模機構由移模液壓缸和曲肘連桿兩部分串聯而成，是通過液壓系統(tǒng)驅動曲肘連桿機構來實現模具的啟閉和鎖緊。它可以用很小的液壓缸推力，通過肘桿機構的力的放大作用來獲得較大的鎖模力。在開合模過程中，這種機構能實現慢-快-慢的運動過程，提高了合模速度，節(jié)約了能耗并提高了效率。在輸入功率相同的情況下，肘桿式合模機構的運動速度優(yōu)于其它形式的合模機構，如在相同的尺寸和運動速度下，肘桿式合模的輸入功率比全液壓式約節(jié)省10%-20%。另外，肘桿式合模機構的開模力通常是有限的，這一點在小噸位機器上更為明顯。液壓肘桿式是目前使用最為普遍的合模機構。但這種方式不足的是： 1）結構復雜、易磨損、開合模精度差； 2）加工精度要求極高，在成型過程中使得模板受力不均，不能成型精密產品；需要復雜的調模結構和潤滑系統(tǒng)，開合模行程短，而且銷軸等磨損后造成的受力不均，會加速機器損壞，例如：銷軸和導柱斷裂、模板開裂、調模螺母咬死等。 （3）電動式 電動式合模機構指用電機作動力源來驅動模版移動而實現合模、鎖模的合模機構。目前，較流行的是全電動肘桿式即所謂電動機械式合模機構。全電動肘桿式合模機構使用伺服電機配以滾珠絲杠、齒形帶等元件替代液壓系統(tǒng)驅動曲肘連桿機構來實現模具的啟閉和鎖緊，整個裝置的調模、頂出均采用伺服電機來執(zhí)行的合模機構。具有節(jié)能、控制精度和重復精度高、效率高和環(huán)保清潔等優(yōu)點。但不足的是滾珠絲杠會帶來新的問題： 1）滾珠絲杠的磨損會導致精度下降； 2）對制造、裝配的要求較高，若兩者的精度不夠，則會在滾珠絲杠上出現附加的徑向力，從而加速滾珠絲杠的磨損； 3）當成型面積較大時，如果在肘桿未完全撐直時就開始注射，滾珠絲杠要承受很大的軸向力，加速滾珠絲杠損壞； 4）成本太高，特別是電氣控制系統(tǒng)，在目前壓鑄機技術條件下，市場普及度較低。 表1-2為全液壓式和肘桿式（液壓肘桿式和全電動肘桿式）合模機構的性能對比。綜述以上三種類型合模裝置的對比分析，本設計選擇液壓肘桿式合模裝置。 表1-2 全液壓 肘桿式 移模速度 速度較慢，在整個移模行程中，速度可設定為常數 速度較快，在整個移模行程中是變化的，并處于較高的速度狀態(tài)，效率較高 移模力、 鎖模力 在整個行程范圍內，移模力和鎖模力均為常數 與構件的材料、尺寸精度、質量、速度有關，對鎖模力有放大作用 對模具適應性 對不同高度的模具易于適應，因施力于模具中心且均勻，模具的使用壽命長 調整要求高，合模力的調整與顯示較復雜 系統(tǒng)剛度 合模狀態(tài)液壓剛性較弱，難以產生追加合模力，超載時制品易形成飛邊 合模狀態(tài)機械系統(tǒng)剛性較好，在脹模力作用下，產生追加合模力，允許適量短時間的超載工作 自鎖性 不能自鎖，一般要繼續(xù)供應液壓油，能耗較大 合模后曲肘連桿進入自鎖，液壓油可卸掉，節(jié)能 噪音 在合模穩(wěn)壓時，易產生流體噪音 開合模時，易產生啟動的機械噪音 2.2 液壓合模機構的常見形式和選擇 下面主要以雙曲肘五支鉸連桿合模機構展開論述計算，其主要結構為內翻式和外翻式兩種。 （1）雙曲肘內翻式五支鉸連桿機構，如圖2- 1所示。 圖2- 1雙曲肘內翻式 1—合模油缸；2—調模裝置；3—后模板；4—連桿機構；5—動模板；6—導柱；7—前模板 動作原理：啟閉模時，合模油缸1進油，推動雙曲肘連桿機構4帶動動模板5及其模具實現啟閉模運動；模具接觸時，曲肘連桿處于未伸直狀態(tài)，在合模油缸1推力作用下曲肘連桿機構產生力的放大作用，使合模系統(tǒng)發(fā)生變形，直至曲肘連桿伸直進入自鎖為止。模具接觸時連桿未伸直的程度是通過調模裝置2與合模油缸相配合，按工藝所要求的鎖模力來調整的。 其特點是，啟模時，雙曲肘相對于軸線向內翻轉，結構較外翻式簡單、緊湊，較適用于中小型機，是比較有代表性的，是目前應用最為普遍的合模機構。 （2）雙曲肘外翻式五支鉸連桿機構，如圖2-2所示。 圖2-2雙曲肘外翻式 1—合模油缸；2—曲肘連桿機構 動作原理：啟閉運動原理和鎖模原理與外翻式相同，所不同的是結構特點，在后模板和前模板上的支鉸靠近中心布置，啟模時雙曲肘相對于軸線向外翻轉，減小了支鉸跨度，增加了動模板的支承剛性，減小了撓度，較適用于大型機。 綜上所述，比較雙曲肘內、外翻式的特點，結合本壓鑄機為小型機，所以選擇雙曲肘內翻式合模機構。 2.3合模機構的參數和尺寸計算 2.3.1合模力的確定 合模力也稱鎖模力，其含義為合模機構鎖模后，熔料注入模腔時，模板對模具形成的最終鎖緊力。.液壓肘桿式合模機構的合模力是通過合模油缸產生的推力借助曲肘連桿機構的傳遞和放大，作用在動模板上，然后使模具產生合模的力。 具體原理是，當模具剛接觸時（還未產生明顯的彈性變形），由于曲肘連桿尚未完全伸直，即在圖-3中L1與水平線的夾角（合模角）接近3°時，產生曲肘鎖模角及連桿角，開始進入鎖模狀態(tài)。此時繼續(xù)油缸施加推力，那么整個合模機構就要發(fā)生彈性變形，產生變形力。最大變形力是曲肘連桿機構在伸直后進入自鎖狀態(tài)下發(fā)生的，此時進入鎖模狀態(tài)的鎖模力等于變形力。 2.3.2 模板尺寸及導柱間距 模板是用來固定模具的，模板尺寸，導柱間。制品的最大成型面積決定了模板尺寸和導柱間距，而導柱間距決定了模具的尺寸。根據經驗，定模板尺寸=680×685mm，導柱間距=460×460mm， 2.3.3 動模板行程Sm 動模板行程是指動模板能夠移動的最大距離，用 (mm)表示。移動模板行程一般與成型制品的高度有關，為了制品能夠順利地取出，動模板行程要大于制品最大高度的2倍，如圖2-4所示。 圖2-4模板最大開距與移動模板行程 1-定模板；2-固定陰模；3-制品；4-動模板 動模板行程的關系可用下式表示 式中 ——脫模間隙； ——料把高度； ——最大制品高度。 2.4 肘桿機構的尺寸參數確定 根據雙曲肘外翻式的傳統(tǒng)結構，繪制出運動簡圖如下圖2-5： 圖2-5肘桿機構運動簡圖 L1—后連桿長度； L2——前連桿長度； L4—小連桿長度； L5—后連桿上的支桿長度 E—偏心度，即十字頭上的滑動點C與支點A的水平線垂直距離； —后連桿轉角，也稱合開模轉角； —前連桿轉角； —后連桿上主桿與支桿的夾角，即L1與L5的夾角； —斜排角，即L1與L2共線時,L1與過A點的水平線的夾角； —小連桿與過C點的水平線的夾角； —鎖模狀態(tài)下，小連桿與過C點的水平線的夾角； —開模到最大行程的狀態(tài)下，小連桿與過C點的水平線的夾角； —開模到最大行程的狀態(tài)下的開模轉角； S1—合模油缸活塞的行程； S2—動模板的移動行程； 以A為原點，建立如圖所示的XOY坐標系。 2.4.1運動特性分析 （1）合模行程——動模板的移動行程 當合模轉角轉到任意角度時，B點所處的位置點為 （4-1） 從上式得出 （4 -2） 從而得到 其中，稱為桿長比，代入四.<1>式得 下面分析合模轉角轉到極限位置時，的值 ① 當時，，即L1與L2共線時，肘桿合模機構處于鎖模狀態(tài)，有最大值 ② 當時，即L1處于坐標系XOY的第四象限，理論值是在L5與L4共線 狀態(tài)下，但是這是不可能達到的，現是在合模轉角轉到一定位置時的值，即達到 鎖模行程380mm的設計要求的值，此時有最小值 所以動模板的行程 （2）合模油缸活塞的行程 由圖-7所知，當十字頭滑塊從初始位置（開模起始點），變化到終點位置（開模終點）時，可得到合模油缸活塞的行程 偏心度 （4-3） 2.4.2力學特性分析 圖-8 力的特性分析 ——小連桿（二力桿）上的C點受到得桿向力； ——支點A到小連桿的距離； ——前連桿（二力桿）上的F點受到得桿向力； ——支點A到前連桿的距離。 （1）力的放大倍數M，即動模板的合模力與合模液壓缸的推力的比值 其中 ——合模油缸的推力 ——動模板的合模力（鎖模力） 若不計機構在運動中的摩擦力、自重、慣性力等因素的影響，可根據以圖2-6的力學分析和靜力平衡關系求得M （因為兩者的轉矩相等） 其中、的關系式可以通過幾何分析得到 由式4.<2>得 由式4.<3>得 從而得到力的放大倍數M （4-4） 2.4.3肘桿機構自鎖及正常運動條件 根據式得到合模油缸的推力 （4-5） 根據式4.<5>及摩擦圓理論（轉動副的自鎖條件為驅動力位于摩擦圓之內）可確定肘桿機構自鎖條件： (假設值) 即肘桿機構正常運動條件： 從而得到最大合模角 2.4.4肘桿機構的速度分析，如圖2-7 （1）肘桿機構的速度傳動比 圖2-7 肘桿機構速度分析 根據圖-9的幾何關系得 (由得到) 所以動模板的移動速度與合模油缸活塞的移動速度之比 化解整理得到 3.1<1> 比較分析式3.1<1>與式2.1<1>，這結果與通過力的特性分析的得到的結果是一致的。 下面在對式3.1<1>進行分析，分子分母同乘以，則的表達式可以表達為的形式： 其中前一部分表達式 為與之比，即 后一部分表達式 為與之比，即 所以總的速度傳動比可以表示為兩個分速度傳動比之積，即 其中 ——驅動速度，即合模油缸活塞的移動速度； ——后連桿上的D點以半徑L5繞支點A的絕對速度； ——的水平分量； ——后連桿上的F點以半徑L1繞支點A的絕對速度； ——合模速度，即動模板的移動速度； ——前連桿上的B點以半徑L2相對于F點的相對轉動速度。 （2）速度傳動比的特性分析 從上面的表達式分析可得出以下結論： a. 總的速度傳動比i主要由后連桿的長度L1與其支桿長度L5所決定的，要提高移模速度，應盡可能加大L1的及減小L5。 b. 在合模轉角很小的范圍內，總的速度傳動比i是由式3.1<1>中的所決定的。cos函數在從80°趨向于90°的范圍內，曲線的斜率很大，函數值下降率很快，例如，從80°變化到85°，cos的函數值增長了近2倍。所以在合模角很小的范圍 內， 總的速度傳動比式3.1<1>中的所決定的。因為相對于和很大，當合模轉角趨近于0時，，，，，此時有 即此時總的速度傳動比已經沒有，這非常符合合模終點，模具剛好被鎖緊時防止速度過快模具被沖擊的條件。當然上述分析是理想狀態(tài)下，實際效果是，當主肘桿在伸展位置時，分速度傳比中的分子表達式趨向于0，分速度傳比在這種情況下趨向于一個很小的值，但是一個有限的值，總的速度傳動比i在這種情況下同理趨向于一個很小的值。 c. 在合模轉角很大時，總的速度傳動i比是由式3.1<1>分母中的所決定的。開模趨向于終點時，即（）趨向于1800，趨向于零，總的速度比趨向于無窮大。但這只有當后連支桿L5和小連桿L4共線的情況下，即開模行程結束時位伸展狀態(tài)時才會出現。一般在設計的肘桿系統(tǒng)中，不會有這種情況出現。根據前面肘桿機構自鎖及正常運動條件，即（）要小于155°。 （3）影響速度傳動比的主要參數 a. 夾角的變化對速度傳動比的影響 是影響分速度傳動比的主要因素，既影響速度傳動比的最大值和最小值，也影響合模轉角的極限值的位置。速度傳動比的最大值隨著的增大而減小，并移向較大的開模轉角；而相反，最小值的提高并在較小的開模轉角時達到。通過改變角，改變分速度傳動比來達到調節(jié)總的速度傳動比，使其不超過所要求的極限值。一般選取。 b. E在角為定值情況下的變化對速度傳動比的影響 若，則合模時，在L5和L4間的伸展位置的分速度傳動比在合模開始時遞減，當傳動半徑L5達到回轉角（）=90°時，小連桿L4在這點上改變了轉向，也涉及到C點，并作純移動運動。就是說，絕對驅動速度與繞A點的D點轉動速度的水平分量是一致的。然后，分速度傳動比繼續(xù)降低，直至趨近于極限，即設計要求的一個很小的值。 若，則合模時，小連桿L4就繞C點的軌跡回轉，就是說，小連桿L4的回轉角在負范圍內運動，當L4在C點的軌跡上回轉時，分速度傳動比在到達轉折點前經過一個最小值。在（）＞90°范圍內，總的速度傳動比小于1；總的速度傳動比最大值在（）＜90°范圍內，且分速度傳動比大于1時出現?？偟乃俣葌鲃颖仍冢ǎ?0°范圍內，在分速度傳動比以下獲得其最小值；而在（）＜90°范圍內，在分速度傳動比以上獲得其最大值。 2.4.5肘桿機構的尺寸參數確定 （1）尺寸約束條件 根據目前市場上的壓鑄機肘桿機構尺寸和廣泛采用的設計經驗即有關可得出相關桿長尺寸和角度。有關角度取值范圍：后連桿L1和支連桿L4之間的夾角；斜排角；；；當支連桿L4在回轉角時，支連桿L4的回轉角不能超過，以防止干涉。有關長度取值范圍：動模板的移動行程與合模油缸活塞的行程之比為1.3～1.4；；；；力的放大倍數M約為16~22倍。 參考同類型的壓鑄機初步假設 （2）尺寸計算確定 根據產品定位和設計要求，已知數據為：鎖模力，動模板的移動行程，預計實現力的放大倍數M為20倍 ；確定下斜排角，，。 動模板的移動行程 代入數值得： 解得： 偏心度 合模油缸活塞的行程 代入數值得： 解得： 所以得到動模板的移動行程與合模油缸活塞的行程之比： 力的放大倍數M為： 代入數值得： 圓整可得到，即達到設計要求，從而得到合模油缸所需提供的力為 根據以上計算得出肘桿尺寸圖，如圖2-8所示 圖2-8 機鉸尺寸圖 2.5肘桿機構的強度校核 后連桿的靜強度校核 當在鎖模狀態(tài)下時，肘桿所受的力最大，所以只校核肘桿在此狀態(tài)下的強度。后連桿的橫截面積 材料為45調質（840°C淬火，600°C回火），查表得： ， 當后連桿與前連桿共線進入鎖模狀態(tài)時，在其二力桿方向受的力為 因為肘桿機構為完全上下對稱結構，則后連桿受到的正應力 而許用應力 式中為材料安全系數，取值為1.5。顯然，即校核通過。 2.6鉸軸的剪切強度校核 由于鉸軸設計時尺寸受限，工作條件較惡劣，制造與安裝精度、潤滑條件等對其壽命影響較大，所以它是肘桿合模機構中最容易損壞的部件。當承受較大載荷時，常用的結構是采用多剪切面的鉸軸。多剪切面的鉸軸可使結構緊湊、接觸面上的負荷分布均勻，對摩擦面的工作條件也有較大改善。 根據所設計的鎖模機構特點，選擇鉸軸的材料為40Cr，直徑為60mm。鉸軸的強度主要決定于剪切應力，而彎曲應力因影響較小，在計算中給予適當的修正就可以。因此，鉸軸的強度可按純剪切考慮，設計為6個剪切面。 也是當后連桿與前連桿共線進入鎖模狀態(tài)時，剪切應力為 而許用應力 顯然，即校核通過。 3 合模部分結構尺寸設計 3.1 鎖模油缸的設計計算 根據上節(jié)的計算得到合模油缸所需提供的力為 根據任務書要求系統(tǒng)工作壓力14Mpa, 液壓缸的機械效率 3.1.1 液壓缸缸徑的計算 內徑D可按下列公式初步計算： 液壓缸的負載為推力 =97.8mm 式（3-1） 式中 —液壓缸實際使用推力100（KN）； —液壓缸的總效率，一般取=07～09；計算=0.8； —液壓缸的供油壓力，一般為系統(tǒng)壓力（MPa） 本次設計中液壓缸已知系統(tǒng)壓力=14MPa； 根據式（3-1）得到內徑：=100mm 查缸筒內徑系列/mm(GB/T 2348-1993)可以取為100mm。 表4.1 液壓缸內徑系列 mm 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320 400 500 活塞桿外徑： 查《液壓傳動與控制手冊》根據桿徑比d/D，一般的選取原則是：當活塞桿受拉時，一般選取d/D=0.3-0.5，當活塞桿受壓時，一般選取d/D=0.5-0.7。本設計我選擇d/D=0.7，即d=0.7D=0.7×100=70mm。根據活塞桿直徑標準取d=70mm. 表3-1 活塞桿直徑系列 活塞桿直徑系列/mm (GB/T 2348-1993) 4、5、6、8、10、12、16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、125、140、160、180、200、220、250、280、320、360 3.1.2活塞寬度的確定 由于活塞在液壓力的作用下沿缸筒往復滑動，因此，它與缸筒的配合應適當，既不能過緊，也不能間隙過大。配合過緊，不僅使最低啟動壓力增大，降低機械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的配合表面；間隙過大，會引起液壓缸內部泄露，降低容積效率，使液壓缸達不到要求的設計性能。 活塞的寬度一般取=（0.6-1.0） 即=（0.6-1.0）×100=（60-100）mm 取=350mm 3.1.3 缸體長度的確定 液壓缸缸體內部的長度應等于活塞的行程與活塞寬度的和。缸體外部尺寸還要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長度不應大于缸體內徑的20-30倍。 3.1.4缸筒壁厚的計算 在中、低壓系統(tǒng)中，液壓缸的壁厚基本上由結構和工藝上的要求確定，壁厚通常都能滿足強度要求，一般不需要計算。但是，當液壓缸的工作壓力較高和缸筒內徑較大時，必須進行強度校核。 當時，稱為薄壁缸筒，按材料力學薄壁圓筒公式計算，計算公式為 式（3-2） 式中，—缸筒內最高壓力； —缸筒材料的許用壓力。=, 為材料的抗拉強度，n為安全系數，當時，一般取。液壓缸缸筒材料采用45鋼，則抗拉強度： σb=600MPa 安全系數n按《液壓傳動與控制手冊》P243表2—10，取n=5。 則許用應力[δ]==120MPa 當時,按式（3-3）計算 (該設計采用45鋼管) 式（3-3） 根據缸徑查手冊預取=50 此時 =0.1 最高允許壓力一般是額定壓力的1.5倍，根據給定參數，所以： =141.5=21MP =9.85 滿足要求，就取壁厚為10mm。 3.1.5 活塞桿強度和液壓缸穩(wěn)定性計算 A.活塞桿強度計算 活塞桿的直徑按下式進行校核 式中，為活塞桿上的作用力； · 為活塞桿材料的許用應力，=,n一般取1.40。 （3-4） 式中 ————許用應力；（Q235鋼的抗拉強度為375-500MPa，取400MPa，為位安全系數取5，即活塞桿的強度適中） =39.9mm d取70 mm大于39.9 mm 滿足要求. B.液壓缸穩(wěn)定性計算 活塞桿受軸向壓縮負載時，它所承受的力不能超過使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界負載，以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。的值與活塞桿材料性質、截面形狀、直徑和長度以及液壓缸的安裝方式等因素有關。若活塞桿的長徑比且桿件承受壓負載時，則必須進行液壓缸穩(wěn)定性校核。活塞桿穩(wěn)定性的校核依下式進行 式中，為安全系數，一般取=2~4。 a.當活塞桿的細長比時 b.當活塞桿的細長比時 式中，為安裝長度，其值與安裝方式有關，見表1；為活塞桿橫截面最小回轉半徑，；為柔性系數，其值見表3-2； 為由液壓缸支撐方式決定的末端系數，其值見表1；為活塞桿材料的彈性模量，對鋼?。粸榛钊麠U橫截面慣性矩；為活塞桿橫截面積；為由材料強度決定的實驗值，為系數，具體數值見表3-3。 表3-2液壓缸支承方式和末端系數的值 支承方式 支承說明 末端系數 一端自由一端固定 1/4 兩端鉸接 1 一端鉸接一端固定 2 兩端固定 4 表3-3 、、的值 材料 鑄鐵 5.6 1/1600 80 鍛鐵 2.5 1/9000 110 鋼 4.9 1/5000 85 c.當時,缸已經足夠穩(wěn)定，不需要進行校核。 此設計安裝方式中間固定的方式，此缸已經足夠穩(wěn)定，不需要進行穩(wěn)定性校核。 3.2頂針油缸的設計計算 頂針油缸由于任務書沒給具體數據，所以參考市場上2000KN（200T）的壓鑄機型號。 頂針油缸F=80KN 3.2.1液壓缸缸徑的計算 內徑D可按下列公式初步計算： 液壓缸的負載為推力 =76.6mm 式（3-1） 式中 —液壓缸實際使用推力80（KN）； —液壓缸的總效率，一般取=07～09；計算=0.8； —液壓缸的供油壓力，一般為系統(tǒng)壓力（MPa） 本次設計中液壓缸已知系統(tǒng)壓力=14MPa； 根據式（3-1）得到內徑：=80mm 查缸筒內徑系列/mm(GB/T 2348-1993)可以取為80mm。 表4.1 液壓缸內徑系列 mm 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320 400 500 活塞桿外徑： 查《液壓傳動與控制手冊》根據桿徑比d/D，一般的選取原則是：當活塞桿受拉時，一般選取d/D=0.3-0.5，當活塞桿受壓時，一般選取d/D=0.5-0.7。本設計我選擇d/D=0.7，即d=0.7D=0.7×80=56mm。根據活塞桿直徑標準取d=56mm. 表3-1 活塞桿直徑系列 活塞桿直徑系列/mm (GB/T 2348-1993) 4、5、6、8、10、12、16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、125、140、160、180、200、220、250、280、320、360 3.2.2 活塞桿強度和液壓缸穩(wěn)定性計算 A.活塞桿強度計算 活塞桿的直徑按下式進行校核 式中，為活塞桿上的作用力； · 為活塞桿材料的許用應力，=,n一般取1.40。 （3-4） 式中 ————許用應力；（Q235鋼的抗拉強度為375-500MPa，取400MPa，為位安全系數取5，即活塞桿的強度適中） =35.69mm d取56 mm大于35.69 mm 滿足要求. 1. 液壓缸缸體厚度計算 缸體是液壓缸中最重要的零件，當液壓缸的工作壓力較高和缸體內經較大時，必須進行強度校核。缸體的常用材料為20、25、35、45號鋼的無縫鋼管。在這幾種材料中45號鋼的性能最為優(yōu)良，所以這里選用45號鋼作為缸體的材料。 式中，——實驗壓力，MPa。當液壓缸額定壓力Pn5.1MPa時，Py=1.5Pn，當Pn 16MPa時，Py=1.25Pn。 []——缸筒材料許用應力，N/mm。[]=，為材料的抗拉強度。 注：1.額定壓力Pn 額定壓力又稱公稱壓力即系統(tǒng)壓力，Pn=14MPa 2.最高允許壓力Pmax Pmax1.5Pn=1.2514=17.5MPa 液壓缸缸筒材料采用45鋼，則抗拉強度：σb=600MPa 安全系數n按《液壓傳動與控制手冊》P243表2—10，取n=5。 則許用應力[]==120MPa = =5.83mm 取液壓缸厚度6mm。 取液壓缸缸體外徑為92mm。 3.3調模機構設計 調模裝置是用來調整動模板與定模板之間距離，其作用是適應不同厚度的注塑成型模具?？紤]合模力大小和機構的適應性，選擇拉桿螺母調距。此結構是通過改變后后模板的位置來實現調整的。結構如圖3-1所示，由液壓馬達驅動小齒輪，小齒輪帶動大內齒圈轉動，大齒圈再帶動四個調模螺母轉動，而調模螺母內孔與拉桿為螺旋傳動，同時調模螺母固定在后固定模板上，它既轉動又移動,從而使整個肘桿機構前后移動，達到調模的目的。大齒圈可使四個調節(jié)螺母同步調節(jié)。 調模部分計算 先根據結構進行假設，然后再進行驗證 初步擬定齒輪幾何尺寸見下表 齒輪 調模小齒輪齒輪Z1 調模大齒輪Z2 調模螺母齒輪Z3 齒數 25 250 75 分度圓直徑 50 500 150 齒頂圓直徑 54 504 154 齒根圓直徑 45 495 145 齒寬 45 45 45 按基本組最小齒輪計算。小齒輪用40Cr，調質處理，硬度241HB～206HB，平均取260HB，大齒輪用45鋼，調質處理，硬度229HB～206HB，平均取240HB。計算如下： ① 齒面接觸疲勞強度計算： 接觸應力驗算公式為 彎曲應力驗算公式為： 式中 N----傳遞的額定功率（kW），這里取N為電動機功率，N=5kW; -----計算轉速（r/min）. =960（r/min）; m-----初算的齒輪模數（mm）, m=2（mm）; B----齒寬（mm）;B=20（mm）; z----小齒輪齒數；z=25; u----小齒輪齒數與大齒輪齒數之比,u=1.26; -----壽命系數； = ----工作期限系數； T------齒輪工作期限，這里取T=15000h.; -----齒輪的最低轉速（r/min）, =500（r/min） ----基準循環(huán)次數，接觸載荷取=，彎曲載荷取= m----疲勞曲線指數，接觸載荷取m=3；彎曲載荷取m=6; ----轉速變化系數，查【5】2上，取=0.60 ----功率利用系數，查【5】2上，取=0.78 -----材料強化系數，查【5】2上， =0.60 -----工作狀況系數，取=1.1 -----動載荷系數，查【5】2上，取=1 ------齒向載荷分布系數，查【5】2上，=1 Y------齒形系數，查【5】2上，Y=0.386； ----許用接觸應力（MPa）,查【4】，表4-7，取=650 Mpa； ---許用彎曲應力（MPa），查【4】，表4-7，取=275 Mpa； 根據上述公式，可求得及查取值可求得： =635 Mpa =78 Mpa 4 系統(tǒng)的調試和功能實現 一、 將模具預熱到工作溫度，一般220℃左右。 二、 初步設定各工藝參數。 1. 儲能時間：一般設定在3S，在自動時觀察儲能時間（盡可能小）結束時，總壓表顯示壓力能達到設定壓力，儲能時間設定即為合適。 2. 打料時間：冷室壓鑄機一般在2S以上，產品較厚實的，重量較大的，慢速較長，產品對氣孔要求嚴格的，需要較緊密組織的可以適當延長打料時間至3S以上。 3. 開模時間：根據產品的大小，冷卻狀況不同，一般DCC280冷室機設定在2-4S。一 般開始時可以略為設長一點，若模具結構比較復雜切勿設定太長，否則會出現鑄件抱死型芯，不易開模等故障。注意先開模，后開門，防止未完全凝固的料柄爆裂燙傷工作人員。 4. 頂出延時：在產品冷卻條件較好的情況下，一般開模后延時0.1S即可，主要是減少沖擊，在產品冷卻條件較差的情況下，一般可以適當設長，以保證鑄件被頂出時有足夠的強度不被頂變形。 5. 頂回延時；一般延時到能順利地取出產品即可。 6. 錘頭潤滑次數和間隔：視錘頭潤滑的狀況而設定打油的次數。 7. 爐上待機和爐中待機時間的設定：機械手回到爐上等待到再次汲湯之間的時間間隔的長短，要求調節(jié)到料溫降低最小，灼子又不會在爐內停留很久而過早損壞。 8. 二速吉掣位置的調整：一般根據產品的厚薄，對鑄件表面的要求，對氣孔的限制程度，前后慢慢調節(jié)，注意觀察鑄件的變化。 9. 料溫的設定：鋁合金熔煉溫度在620-680℃之間，一般薄壁鑄件取上限，厚壁鑄件取下限。 10. 模溫的控制：鋁合金模具壓鑄溫度一般控制在220℃左右（指噴涂后到下次合模時的溫度），根據所啤鑄件的成形狀況適當增大或減少冷卻水的流量調節(jié)模具的溫度。對模腔內尖角突出部分、熱量集中的部位要適當多噴一點脫模劑，以降低該部分的溫度，避免粘模。 11. 澆注量的控制，一般將料柄控制在15-20mm.合金液的舀取量要穩(wěn)定，其不僅是控制最終壓力傳遞，也是控制合金液的填充流態(tài)，鑄件重量等的重要參數。 12. 壓射速度的調定。 壓射速度指沖頭在每秒鐘時間內運動的距離，分為三級速度即慢壓射，快壓射，增壓。 （1） 慢壓射指自沖頭運動開始，將壓射室內合金液向型腔慢慢推進，直至合金液推到內澆口的前進速度，這一級速度的選擇原則： a、 使注入壓射室的合金液推至內澆口時的熱量損失為最小。 b、 盡量避免沖頭前進時合金液不產生翻滾，涌浪卷氣現象。 （2） 快壓射：指沖頭推送合金液由內澆口至充滿型腔時的速度，一般此級速度的選擇原則為： a、 合金液在充滿型腔前必須具有良好的流動性。 b、 保持合金液呈理想有序地充滿型腔，并把型腔中氣體排出。 c、 不形成高速金屬流沖刷型腔型芯，避免粘模。一般情況均按從低速向高速逐步調節(jié)，在不影響鑄件質量的情況下，以較低的充填速度為宜。因高速會加快模具型芯，型腔的老化。 （3） 三級速度的調節(jié)：三級速度即增壓，在整個壓鑄過程中所占時間極短，充填速度有限，一般觀察打料壓力表上顯示壓力呈一斜線均勻上升即可，對鑄件較大，較厚，要求組織細密的鑄件要求使用增壓。 13. 總壓的設定，一般是總壓拔碼設在90-99之間，在保證壓鑄機正常壓鑄的條件下，盡量設定低些，以延長機械使用壽命，降低能源消耗。 14. 開模壓力的設定，一般開模壓力撥碼設定在70左右，保證開模運動平穩(wěn)無沖擊、震動即為合適。 15. 鎖模壓力的設定，一般開模壓力撥碼設定在75左右，保證鎖模運動平穩(wěn)無沖擊、震動即為合適。 16. 鎖模低壓的設定，一般設定在3-5之間，低壓撥碼為個位控制，低壓主要作用是保護模具，當模具動定模快要接觸時轉換為低壓合模，可以減輕接觸面的沖擊。 17. 頂針壓力的設定，頂針壓力一般設定在30-50之間，能順利頂出產品即為合適。 18. 調模壓力的設定，調模壓力一般設定在50-60之間，不要太高，避免用高壓高速調模，造成機械損傷。在進行調模動作時不可操作其它扭掣。 19. 開鎖模吉掣盒的吉掣位置調整。 （1）開模終止吉掣一般設定在開模時動定模之間的距離可以順利取出產品，且方便噴涂脫模劑的位置上，視模腔的深度來定。 （2） 開?？燹D慢吉掣一般設定在距終止吉掣60mm左右，保證開模經過快轉慢至終點時沒有沖擊，震動即可。 （3） 鎖模低壓吉掣的調整，一般低壓吉掣設定在鎖模高壓吉掣前40mm左右，即模具的動定模面接觸到之前的40mm處，保證動定模接觸時無沖擊即可。 （4） 鎖模高壓吉掣的設定，高壓吉掣的位置應設定在動定模剛剛接觸到的位置。 （5） 鎖模終止吉掣及終止確認吉掣的調整，此兩吉掣配合使用，起到安全聯鎖作用，一般鎖模終止吉掣位置設定在機鉸可以完全伸直的位置即可，鎖模終止確定吉掣調整在鎖模終止時剛好能被吉掣桿壓住。 20. 頂針限位吉掣的調整：頂回限應在頂針回到位，但頂針活塞不撞擊油缸底部的位置，頂前限視不同的產品決定，頂前位置能順利取出產品即可。 合模部分的調整與緊固防松 由于壓鑄機運行速度快,鎖模力大,工作頻繁,所以壓鑄機柱架部分的相關部件可能出現松動,裝配精度逐漸發(fā)生變化,達不到壓鑄機的工作要求,每隔半年需對柱架部分的相關零部件進行調整和緊固防松。 1．調整動定型座板工作面的平行度 動定型座板工作面的平行度,是衡量壓鑄機工作性能的一項重要技術指針,如果平行度誤差超差太大,將嚴重影響壓鑄機的正常工作和產品質量,可能出現飛料,產品飛邊大,甚至可能出現由于哥林柱受力不均,造成哥林柱拉斷。 2．調整中板滑腳 設計中板滑腳,是為了使中板的部分重量支承在鋼帶上,減小哥林柱承受的中板重力,從而降低中板銅司和哥林柱的磨損,延長其使用壽命。中板滑腳的調整松緊要適當,調得太松時,滑腳失去了應有的作用.調得太緊時,摩擦阻力將顯著增大,嚴重影響開鎖模運動。（見圖2-22）。 3．定期緊固頂針油缸聯