立式三工位液压锁模一步法注射成型机的设计研究与三维动态模拟

论文摘要

平板硫化机应用于橡胶工业已有上百年历史,目前国内市场常规的橡胶工业制品多数都是用液压锁模的平板硫化机生产的,其生产工艺采用模压法压制成型,这种工艺方法存在诸多缺点与不足,尤其无法生产高质量、复杂结构的橡胶制品,这与“高质、高效、低耗、低成本”的市场要求严重脱节,因而平板硫化机的使用也受到很大的限制。注射成型方法分为一步法注射和两步法注射。与两步法注射成型技术相比,一步法注射成型技术无需传统注射成型机的轴向注射装置,使设备得到了极大地简化;将传统的注射过程由先塑化、后注射两步完成,简化为塑化注射一步完成,极大地简化了工艺;一步法注射成型机是动态地将胶料注入模腔,没有注射容量的限制。因此,一步法注射成型技术有广泛的开发和应用前景,将带来明显的社会效益和经济效益。在既能提高制品质量的基础上,为了保证平板硫化机这种结构简单、造价低廉的现有技术得到进一步推广使用,本文创新性的将平板硫化机与一步法注射机相结合,全新设计了液压锁模立式三工位一步法注射成型机。本文主要工作成果如下:1.首次实现了一步法注射成型技术应用到平板硫化机。一步法注射成型技术与平板硫化机的技术整合,改变了过去注射成型装置与平板硫化机相互独立的结构设计,充分利用了两种结构的优势,简化了结构,简化了工艺,提高了制品的质量,同时进一步推广平板硫化机使用。2.设计了全新的塑化—注射同步进行的一步法电动注射装置,与传统采用液压注射方法或液压压注方法相比较,具有结构简单紧凑、节省能源、维护保养方便、造价低廉等优点,易于实现文明生产和改善工作环境。3.设计中采用了注射装置多工位立式注射,同时平板硫化机可以根据生产需要改变模具系统,整机受力合理,变形小,工作可靠,同时结构紧凑,占地面积小,可用于大、中、小型容量制品的注射成型,克服了传统的转盘式、转角式多工位注射的不足。4.全新设计了多工位移动装置,成功地把链传动、滑动导轨副与螺旋传动有机的结合起来,整个机台工作平稳、对中性能好,往复性好,极大地提高了注射可靠性。5.设计中运用了先进的数字—传感技术。采用压力传感信息模拟量的方式对机头注射压力、压合力和轴向力的监控,实现胶料的信息定量和压合装置的数字操作,使设备运行安全可靠,易于实现自动化和保证制品质量的稳定性。6.运用了有限元分析进行辅助设计。对本机的关键部件进行了三维有限元(FEA)分析,并通过更改参数设定,实现了对零部件的优化设计,与传统优化方法的对比更便捷省时,提高了设计的安全可靠性。7.利用三维软件实现三维造型以及三维动态模拟。利用三维模拟软3dsmax对液压锁模立式三工位一步法注射成型机进行三维动态模拟仿真,在物理样机产生之前预先评估设计,达到本设计研究的目的。综上所述,本文对液压锁模立式三工位一步法注射成型机的设计具有明显的创新性。对液压锁模立式三工位一步法注射成型机采用了一步法注射成型技术,解决了大容量制品、复杂制品的注射问题,注射压力高,大大改善了制品质量;可以按照需要更改模具系统,应用广泛,因此具有很广泛的应用前景,将会带来明显的社会效益和经济效益。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题目的及设计研究的意义
• 1.1.1 课题的来源
• 1.1.2 课题研究的迫切性
• 1.1.3 课题设计研究的意义
• 1.1.4 课题的应用前景
• 1.2 橡胶注射成型工艺的发展
• 1.3 注射成型设备的发展
• 1.3.1 模压法
• 1.3.2 压注法
• 1.3.3 注射成型法
• 1.4 注射成型机的发展及发展动向
• 1.4.1 柱塞式橡胶注射成型机
• 1.4.2 螺杆往复式橡胶注射成型机
• 1.4.3 螺杆柱塞式橡胶注射成型机
• 1.4.4 一步法旋转注射成型机
• 1.5 国内外注射成型机的发展及发展动向
• 1.5.1 国内注射成型机技术发展状况及发展动向
• 1.5.1.1 国内注射成型机技术发展状况
• 1.5.1.2 国内注射成型机技术发展动向
• 1.5.2 国外注射成型机技术发展状况及发展动向
• 1.5.2.1 国外注射成型技术的发展现状
• 1.5.2.2 国外注射成型机技术的发展方向
• 1.6 本文的创新点
• 2 螺杆旋转式（一步法）注射成型技术理论研究及应用进展
• 2.1 一步法注射成型技术的产生背景及工作原理
• 2.1.1 一步法注射成型技术产生的背
• 2.1.2 一步法的特点及其工作原理
• 2.2 一步法注射成型原理的验证试验与研究
• 2.2.1 试验项目的选择
• 2.2.2 试验胶料的选择
• 2.2.3 试验方法
• 2.2.4 试验设备装置
• 2.2.5 试验注射制品及其试验数据
• 2.2.6 试验结果与讨论
• 2.2.6.1 旋转注射压力
• 2.2.6.2 旋转注射能力
• 2.2.6.3 旋转注射温度
• 2.3 一步法注射成型技术装置研究的基本结论
• 2.4 本章小结
• 3 立式三工位液压锁模一步法注射成型相关理论及基本模型的建立
• 3.1 注射功率模型
• 3.1.1 基于固体输送理论的运动和分析
• 3.1.1.1 运动分析
• 3.1.1.2 受力分析
• 3.1.1.3 按固体输送理论对功率模型的推导
• 3.1.2 基于熔体输送理论功率模型推导
• 3.2 充模过程理论
• 3.2.1 熔体在喷嘴区中的流动分析
• 3.2.2 熔体在模腔中的流动分析
• 3.3 液压锁模装置工作缸的设计原理
• 3.3.1 工作缸设计的主要技术要求
• 3.3.2 工作缸材料的选取
• 3.3.3 工作缸模型的建立
• 3.3.4 工作缸强度校核
• 3.4 螺旋移动压合装置的设计原理
• 3.4.1 螺旋传动的选择
• 3.4.2 螺旋传动的螺旋副设计
• 3.4.3 螺旋副的材料的选择与许用应力
• 3.4.4 螺旋压合螺杆的强度计算
• 3.4.4.1 螺旋压合螺杆杆身强度计算
• 3.4.4.2 螺旋压合螺杆螺纹强度计算
• 3.4.5 螺旋压合螺母的强度计
• 3.5 滑动导轨固定梁设计原理
• 3.5.1 滑动导轨固定梁模型建立
• 3.5.2 滑动导轨固定梁稳定性校核
• 3.6 本章小结
• 4 立式三工位液压锁模一步法注射成型设备的结构设计与有限元分析
• 4.1 注射成型装置结构设计
• 4.1.1 传动装置的结构设计
• 4.1.1.1 功率的选择
• 4.1.1.2 减速箱的选择
• 4.1.1.3 传动系统的结构设计
• 4.1.2 螺杆的结构设计
• 4.1.2.1 螺杆的参数设计
• 4.1.2.2 螺杆强度校核
• 4.1.2.3 螺杆结构设计
• 4.1.3 加料段机筒（楔形加料口）
• 4.1.4 加料段的结构设计
• 4.1.5 塑化段机身的结构设计
• 4.1.6 机头的结构设计
• 4.1.7 注射装置总体结构设计
• 4.2 螺旋移动压合装置的结构设计
• 4.2.1 压合装置工作原理
• 4.2.1.1 扭矩的选择
• 4.2.1.2 功率的选择
• 4.2.1.3 螺杆的稳定性校核
• 4.2.1.4 压合螺杆的结构图
• 4.2.2 压合装置的结构设计
• 4.3 多工位移动装置的结构设计
• 4.3.1 传动方式的选择
• 4.3.2 链传动的选用
• 4.3.3 导轨链的参数设计与功率模型
• 4.3.3.1 导轨链的参数设计
• 4.3.3.2 电机的功率模型
• 4.3.4 多工位移动装置的结构设计
• 4.4 液压锁模平板硫化机的结构设计
• 4.4.1 上横梁的结构设计
• 4.4.1.1 上横梁模型的建立
• 4.4.1.2 上横梁的强度计算
• 4.4.1.3 上横梁的优化设计
• 4.4.2 工作缸的结构设计
• 4.4.3 注射模具的结构设计
• 4.4.4 电热板的结构设计
• 4.4.5 平板硫化机结构设计
• 4.5 机架的结构设计
• 4.6 本章小结
• 5 立式三工位液压锁模一步法注射成型机三维造型与三维动态模拟
• 5.1 三维造型设计
• 5.1.1 注射装置的三维模拟设计
• 5.1.2 压合装置的三维模拟设计
• 5.1.3 多工位移动装置的三维模拟设计
• 5.1.4 平板硫化机的三维模拟设计
• 5.1.5 机架的三维模拟设计
• 5.1.6 立式三工位液压锁模一步法注射成型机的三维模拟设计
• 5.2 立式三工位液压锁模一步法注射成型机的三维动态模拟
• 5.2.1 立式三工位液压锁模一步法注射成型机的工作过程
• 5.2.2 三维动态模拟制作过程
• 5.2.3 注射装置动态模拟的实现步骤
• 5.2.4 立式三工位液压锁模一步法注射机的三维动态模拟过程图
• 5.3 本章小结
• 结论与展望
• 1.结论
• 2.展望
• 参考文献
• 致谢
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