关键词:注塑机;合模装置
合(锁)模装置是注塑机中最重要的机械部件,是保证成型模具可靠的闭紧和实现模具启闭动作及顶出成型制品的工作部件。合模装置的性能好坏,直接关系到成型制品的质量和数量。
一、注塑机合模装置的技术
1.传统充液式合模装置。单缸直压式是最简单的液压合模装置，是传统全液压式的代表，最早的基础专利GB2990745A出现在1945年，是由英国IMPROVED PAPER MACHINERY公司提出的，它具有开合模行程长，开合模精度高，开模力大等优点，但也有如能耗高，成本高等缺点。为了解决单缸直压式力和速度之间的矛盾，液压合模装置在单缸直压式基础上发展成其他形式，如增压式、充液式等，较早期的专利申请有1968年的GB1220970A和1971年的DE2119204A，都公开了充液式合模装置和增压式合模装置。
2.二板式合模装置。随着液压和电气控制技术的发展，使得液压式合模装置的液压系统结构大大简化、性能却得到不断的改善和提高、价格也越来越低，从而促使了二板式合模装置的产生。二板式合模装置是去掉了三模板合模装置后部的第三模板，锁模力直接作用在固定模具的两块板上，从而使得价格更低，空间更节约，注塑机合模装置的发展开放式冲程更大，易于更换模具。其实，二板式合模机构的最早专利基础是早在1969年就出现了，是英国FARREL CORP公司的申请GB1149735A还具体公开了一个与二板合模机构相配套的锁定拉杆装置。而该二板合模机构技术的成熟发展阶段则是随着液压和电气控制技术日臻完善使用，出现在20世纪90年代。
3.电动合模装置。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，从而为发展全电动机械合模机构开辟了道路。电动合模装置主要运用于全自动式注塑机，其控制部分均采用伺服电机代替原来的液压装置。这种机构的特点是，由于使用伺服电机，可以使肘杆在不同角度停下来，因此有利于锁模力的改变及可以进行压缩成型，而且噪音低，可控精度较高，且无污染，绿色环保。1994年日本专利申请JPH0679732A就公开了一种全电动锁模机构。
4.无拉杆合模装置。无拉杆合模装置是一种无动定模板间拉杆的机构，它打破了传统的四拉杆合模装置的合模力学形变概念，不依靠拉杆传递锁模力，所以其结构的关键是设计坚固的基础构架。最早的专利基础是由ENGEL公司于1989年公开的EP0311133A1，其公开了世界上第一台无拉杆注塑机，引起了许多人的关注。
二、合模装置存在的主要问题及解决方法
1充液式合模装置存在的主要问题及解决方法。（1）内泄问题如图1所示,充液式合模装置的内泄主要是:大活塞太长、太重,支承点太短,造成局部磨损,有些活塞采用活塞环(金属环)密封,也是内泄的主要原因。解决办法,尽量采用塑料、橡胶组合油封、增加支承点长度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（2）漏油问题全液压式合模装置所采用压力比较高,如果密封不好,容易造成漏油,解决方法:采用好的密封件;安装油封时,不要损坏密封件(不要用尖锐的工具);注意密封油槽尺寸精度、光洁度;减少油中的污染物;降低油温。（3）升压时间长充液式合模装置在运行中容易吸空,或者大量油液回油箱时,可能会使空气混入油中,导致爬行、升压时间长等。解决方法:回油管尽可能短和大些;回油管不要直接插入油箱;增加油缸排气装置。（4）充液阀油封处内泄充液阀油封处如果磨损也有可能内泄,会导致升压时间太长,如出现升压慢,要拆下充液阀维修。此外,充液式合模装置要注意油温不能太高,应尽量增大冷却器,水量充足且要求水温低。在没有安装模具时,注意不要在动模板小于最小模具厚度时升高压。
2.肘杆式(机铰式)拉杆等断裂的原因及解决办法：（1）拉杆等断裂的原因及分析。①疲劳破坏注塑机的工作过程是交变应力的过程,故任何引致应力集中的因素都可能导致拉杆的疲劳破坏。如:轴径变化较大的台阶处。过渡处缺少圆角/退刀槽等。表面伤痕或者加工螺纹不小心破坏光轴表面。螺纹表面粗糙度太大。螺纹长时间受压,由于表面强度不够而导致表面挤压损坏(调模螺母处)。螺纹表面热处理不当造成应力集中。材料缺陷。②过载拉断由于肘杆式靠四根拉杆变形获得锁模力,如果四根拉杆长度不同,则其变形就不一样,如四根中一根较短,则较短的拉杆可能会承受大大超过其本身应承受的1/4锁模力,从而导致拉断。③温度应变导致拉断如果四根拉杆长短不一,例如:一条长,三条短,那么较长拉杆由于急剧的温度升高或降低所引起的热应力,受到另三根杆的约束,将导致该杆断裂或弯曲。④复合应变所导致的拉断如果模具不平,连杆(铰边)的长度、轴承座的高度及拉杆的长度等零件的综合误差太大,当连杆伸直时,两边受力不均。那么:造成后模板摆动,拉杆更易拉断;造成产品飞边,一般缺少经验的操作者会进一步加大锁模力,从而造成拉杆及连杆、轴承座等过载拉断及模具过载变形。⑤瞬时冲击应力导致的破坏由于肘杆式在开模之前锁模力未能释放,所以,开模时瞬时冲击造成机器振动并导致拉杆及其它零件损坏;由于整个合模部件(包括模具)长时间保持在应力状态下,会导致拉杆、连杆、十字头等零件过早疲劳失效。（2）解决拉杆等断裂办法。①在设计上,要避免轴径急剧变化,在台阶或退刀槽处,尽量用大的圆角过渡,选择综合性能较好的材料,热处理既要解决螺纹表面硬度(要耐磨)又要设法减少表面应力集中,要提高表面光洁度,尽量减少应力破坏。②要保证加工精度,特别是连杆的长度,轴承座的高度,十字头的精度,轴承座在模板的定位精度等。③要特别注意在装配时或在拆动调模螺母后,一定要将四根拉杆的长度调好,其调模螺母与后模板的间隙也要调整好。④在产品产生飞边时要分析其原因,不要片面提高锁模力,如发现模具不平应磨平,如拉杆或连杆长度不均应校正,包括垫铜片、纸片等,或者校正调模螺母。以上解决办法只能起到一定作用,未必能从根本上解决,而且有些措施会加大制造成本,如加大拉杆直径,使用高质量材料等,故在某种程度上取决于厂家的取舍。（3）销套、轴等的磨损及断裂的原因及预防。①销套、轴等容易磨损,一方面使锁模精度下降,另一方面,会使各部分零件如连杆(肘杆)、十字头等受力不均,也是连杆、十字头等断裂的主要原因。套、轴磨损后使连杆受力长度不均,严重会使后模板偏摆,十字头及锁模油缸活塞杆也容易断裂。所以,在轴套等磨损时要特别注意及时更换维修。②销轴等的良好润滑是减少销套、轴磨损的有效办法,另外,采用高质量的材料,不要经常在超载下工作也是减少磨损及断裂的有效措施。
综上所述，合模装置是注塑机最主要的部件,合模装置从大的方面来分,主要有三大类,即全液压式(充液式)、肘杆式(机铰式)、复合式三种,其中中小型机肘杆式和全液压式用得最广泛,大型机以复合式为主,本文主要讨论充液式、肘杆式合模装置存在的问题及解决方法。
参考文献：
[1]李建.曲肘合模装置注射机：中国，CN2063873U[P].2018-10-17.
[2]康涛.直压式二模板多缸差动锁模机构：中国，CN86204016Y[P].2018-04-15.
论文作者:张昭雨,,叶宏成
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第23期
论文发表时间:2020/5/9