1    简介

        塑料注射成形机是一种常用的塑料加工机械,注射成形机锁模装置是保证成形模具可靠闭合并实现模具启闭动作,即成形制品的工作部件。因为在注射成形时,熔融塑料通常以40~130MPa的高压注射入模具内,这就要求锁模装置给予足够的合紧力(通常称为合模力或锁模力),以防止在熔料的压力作用下模具被打开,从而导致溢边或制品的精度下降。另外,锁模机构还应满足模具启闭时的速度要求,即既要考虑缩短空载行程的时间,以提高机器的生产率,同时又要考虑到模具启闭过程的缓冲要求,以防止损坏模具和制品,避免机器受到强烈振动和产生冲击噪声。现在常用的锁模机构按其结构形式及工作原理可分为机械锁模式(肘杆式)、液压直压式及复式缸锁模式等。这几种机构分别有其自身的特点及优点,但也存在缺陷,各生产厂家都在不断地对其产品进行改进,以期生产出性能更好的产品。

2    复式缸锁模精密立式注塑机

        随着对塑料制品形状精度要求越来越高,特别是很多的光学元器件如投影机镜头(壁厚变化大)、液晶显示器导光板(簿壁,厚度一般在2mm左右,簿的不到1mm)等对形状精度要求非常高的塑料制品也由注射成形法制成,就要求研制性能更高的立式注塑机。日本精密工程技术公司经过多年的研制,开发出了复式缸立式注塑机,下面作详细介绍和分析。

2.1    复式缸锁模机构结构

        复式缸锁模机构的结构,复式缸锁模机构采用对称分布4个复式缸,由于其内部结构相同。

        复式缸与传统液压缸的最明显区别在与它有两个活塞及A、B、C、D四个工作腔,而不是传统的液压缸一个活塞及A、B两个工作腔,拉杆既是大缸的活塞又是小缸的缸体。复式缸的A、B两腔截面积小,用于快速开合模,C腔截面积大,用于升压锁模。快速开合模时,C、D两腔与油箱直接相通,利用空气使液压油进入体积增大的一腔,节约能源。锁模时,C腔中注入高压油,可以提供很大的锁紧力,锁住模具。

2.2    模腔中塑料压力引起的移动模板变形及位移分析

        立式注塑机的移动模板的受力是否合理及在模腔中塑料压力作用下产生的变形及位移对产品的精度影响很大。在注射成型过程中,熔融态的塑料由浇口注入模腔,此时动模及动模板受到模腔中的塑料的压力产生位移及变形,由于动模是固定在动模板上的,两者间接触面积大且无相对运动,可以将动模与动模板看作一个整体来分析。

        因为料柄切除后的表面质量及形状精度无法与直接注塑成形表面相比较,所以导光板及光学镜头这类产品浇口不能设计在产品的中心,模腔中的塑料压力的等效力会偏离模板的中心,如果将等效力的作用点平移到动模板的中心,就必须另加一个等效力矩,此力矩对模板有颠覆作用。对于肘杆式及液压直压式立式注塑机,由于拉杆与动模板间的开合模过程中存在相对运动,所以两者间的配合必须是间隙配合,在颠覆力矩的作用下,动模板会发生偏转。在模腔中塑料的压力作用下,拉杆也会被拉伸,对于肘杆式立式注塑机,这一变形不能自动补偿,对于液压直压式立式注塑机,当4根拉杆的变形不一致时,拉杆的变形也不能得到完全补偿,影响产品的尺寸精度。所以对于肘杆式及液压直压式立式注塑机,动模板上点的位移包括动模板变形量、动模板的偏转量及拉杆变形量,是此3项的叠加。

        复式缸锁模立式注塑机的移动模板与拉杆间没有相对运动,两者间的配合是紧配合,可以抵抗颠覆力矩,动模板不会发生偏转。拉杆是大缸活塞杆,活塞端自由,拉杆的变形不会体现到产品中,不影响产品的精度。所以复式缸锁模立式注塑机动模板上的位移最大的点位于模腔中塑料压力的等效力作用处,位移量只是动模板形变量,相对于其他形式锁模的立式注塑机,位移量最小,能成形更高精度的产品。

2.3    复式缸锁模立式注塑机可进行注射压缩成形

        注射压缩成形工艺是指在注射过程中,模具在进入模腔中的熔融态塑料压力作用下微量拉开,注射完成以后的瞬间增加锁模力,使模具迅速紧密闭合,在塑料完全固化以前对其进行压缩。这种成形方法的优点:①注射时模腔体积增大,减小了塑料流动的阻力,产品内应力相应减小;②产品质地更紧密、更均匀,产品脱模以后变形小。采用复式缸锁模机构的立式注塑机可以进行注射压缩成形,这为生产更高质量的产品提供了可能。

2.4    复式液压缸锁模机构的试制

        由于复式缸的结构比较复杂,对零件精度及装配的要求比较高,在试制过程中曾出现大活塞杆表面拉伤的情况,解决的方法主要是合理选择与活塞杆配合的套的材料,对活塞杆表面进行氮化处理,两者的配合间隙的选择也是一个关键因素,还必须有完善的装配工艺。

3    结论

        (1)复式缸锁模机构的开合模速度快,不必外加润滑,机器生产效率高;

        (2)复式缸锁模机构采用小缸开合模,开合模过程用油量少,液压系统中的蓄能器将泵排出的液压油储存起来,在升压锁模及射出这些用油量大的过程中释放出来,补充到系统中去,泵的排量可以选得比较小,节能效果明显;

        (3)复式缸锁模机构的受力情况合理,变形对产品的形状精度影响小,采用复式缸锁模机构的立式注塑机能成形尺寸精度高的产品;

        (4)复式缸锁模机构的控制可采用液压伺服控制,会对立式注塑机性能全面提高。