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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）題目： 噸裝桶成型機(jī)吹氣部件及導(dǎo)軌部件設(shè)計(jì)姓 名： 指導(dǎo)教師： 專 業(yè)： I摘 要1974 年，世界上第一只 IBC 塑料集裝桶誕生，它出現(xiàn)降低了運(yùn)輸成本，并且節(jié)省空間，大大提高運(yùn)輸效率，塑料包裝是近年來包裝業(yè)的發(fā)展方向，目前歐美年銷量大于 300 萬只，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國每年至少需要 52.5 萬只，而國內(nèi)產(chǎn)能只能為 23 萬只，缺口是巨大的，在這種環(huán)境下，我們所研究的課題是很具有意義的。我們整個機(jī)器被有機(jī)的分割，每個人做自己的一部分，但是我們每個人做的都不是單獨(dú)的獨(dú)立的，需要有機(jī)的組合在一起。論文較全面的收集了有關(guān)資料，對吹塑成型進(jìn)行了一定的分析研究，總結(jié)了吹塑成型的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，針對總體設(shè)計(jì)的不同要求，確定了總體設(shè)計(jì)方案。關(guān)鍵字：吹塑成型，集裝桶，IBCIIABSTRACT1974, The birth of the world's first Intermediate Bulk Container，It emergence of lower transport costs，And save space，Greatly improve the transport efficiency，Plastic packaging industry in recent years the direction of development of packaging，Europe and the United States is greater than the current annual sales volume of 3,000,000，According to statistics，The nation needs 525,000 at least every year， But domestic produces can only be able to be 230,000，The gap is enormous，Under this kind of environment ，We study is of great significance.Our entire machine by organic division，Each person makes an own part，But our each person does is not the independent independence，Needs to combine organically in together.Comprehensive collection of papers relating to information，I study the blow molding，Summarizes the design features of blow molding，Consider the different requirements of design，Program design identified.Key words: Blow Molding,Intermediate Bulk Container, IBCIII目 錄摘 要………………………………………………………………………IABSTRACT…………………………………………………………………II第一章 前言 ………………………………………………………………11.1 噸裝桶的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢第二章 總體設(shè)計(jì) ………………………………………………32.1 總體方案設(shè)計(jì) ………………………………………………………32.1.1 模頭裝置方案的設(shè)計(jì)…………………………………………………42.1.1.1 機(jī)頸部分設(shè)計(jì)………………………………………………………42.1.1.2 機(jī)頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………52.1.1.3 機(jī)頭機(jī)頸分析介紹…………………………………………………82.1.1.4 熔體機(jī)頭內(nèi)的流動分析……………………………………………102.1.2 吹塑中最重要的開合模同步及統(tǒng)一吹氣部件的中心線……………122.1.2.1 左右模的簡單介紹…………………………………………………132.1.2.2 支架與拉桿的作用…………………………………………………152.1.2.3 吹氣部件的作用……………………………………………………172.1.2.4 導(dǎo)軌部件的作用……………………………………………………18第三章 吹氣部件的設(shè)計(jì) ……………………………………………183.1.1 吹氣部件………………………………………………………………18第四章 導(dǎo)軌部件的設(shè)計(jì) .204.1.1 導(dǎo)軌部件 ……………………………………………………………224.1.2.1 THK LM 導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn) ………………………………………………224.1.3 主導(dǎo)軌的選擇 IV…………………………………………………………224.1.3.4 主導(dǎo)軌的直線系統(tǒng)的壽命分析……………………………………22第五章 設(shè)計(jì)總結(jié) …………………………………………………………255.1 設(shè)計(jì)總結(jié) ………………………………………………………………25參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………27致 謝 …………………………………………………………………28附 中英文文獻(xiàn) …………………………………………………………291第一章 前言1.1 噸裝桶的優(yōu)點(diǎn)及發(fā)展趨勢在國際上，它叫 IBC(Intermediate Bulk Container, 中型散裝容器)，在國內(nèi)，它有很多名字：塑料集裝桶、噸裝方桶、噸包裝集裝桶、千升桶、IBC桶、 IBC 集裝桶……1974 年，世界上第一只 IBC 塑料集裝桶誕生……20 世紀(jì) 90 年代，IBC 塑料集裝桶成為了全球風(fēng)靡的液體包裝容器，廣泛適用于各類液體、粘稠物和粉粒物的灌裝與運(yùn)輸……1997 年 7 月，聯(lián)合國通過了《國際海運(yùn)危險(xiǎn)貨物規(guī)則》(IMDG CODE)， IBC塑料集裝桶被規(guī)定為世界各國危險(xiǎn)品遠(yuǎn)洋海運(yùn)的指定包裝容器……1997 年 10 月，亞洲第一只 IBC 塑料集裝桶在山海容器誕生，從此開始了中國 IBC 市場的辛勤開拓……2003 年，山海 IBC 塑料集裝桶暢銷全國，越來越多的企業(yè)選擇了山海 IBC集裝桶來包裝各類化工、食品、藥品、油脂等產(chǎn)品。集裝箱是全球貨運(yùn)主要的運(yùn)輸工具，集裝箱運(yùn)輸是國際貨物運(yùn)輸?shù)闹饕绞街?，全球?jīng)濟(jì)一體化的趨勢決定集裝箱運(yùn)輸已經(jīng)涉及到企業(yè)的核心利益乃至國家的經(jīng)濟(jì)命脈，開展集裝箱運(yùn)輸有著深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。集裝箱運(yùn)輸是國際貨物運(yùn)輸?shù)闹饕绞街?，全球?jīng)濟(jì)一體化的趨勢決定集裝箱運(yùn)輸已經(jīng)涉及到企業(yè)的核心利益乃至國家的經(jīng)濟(jì)命脈，開展集裝箱運(yùn)輸有著深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。隨著我國經(jīng)濟(jì)、對外貿(mào)易的快速發(fā)展以及集裝箱運(yùn)輸?shù)淖陨韮?yōu)越性，適箱貨物及集裝化貨物運(yùn)輸需求越來越大，肯定是今后貨物運(yùn)輸現(xiàn)代化的主要方向之一。噸裝桶因?yàn)槠渫庑涂梢詷O大的節(jié)省集裝箱空間將空間利用率提高 25%以上（200 升塑料桶相比） ，并可疊層堆放，最高可以堆放四層，特別適用海運(yùn)集裝箱運(yùn)輸，20 英尺的集裝箱可以裝運(yùn) 1000 升容器 18-20 只，大大減低了運(yùn)輸成本提高運(yùn)輸效率，節(jié)省運(yùn)輸成本，所以在歐美發(fā)達(dá)國家已經(jīng)非常受到各個行業(yè)2的青睞，所以噸裝桶的大量使用是將來中國運(yùn)輸行業(yè)的首選。并且噸裝桶內(nèi)膽采用高分子量高密低壓聚乙烯，強(qiáng)度高，耐腐蝕，衛(wèi)生性好，使用壽命長，安全可靠。還有它結(jié)構(gòu)合理，牢固，自帶鏟板，可以利用鏟車或手動液壓搬運(yùn)車進(jìn)行裝卸運(yùn)輸，大大減輕了工人的勞動強(qiáng)度。容器自帶排液閥，排液方面可靠?？梢岳靡后w的自重自然排液，特殊的幾何設(shè)計(jì)使得排液更加徹底、迅速、安全。易于管理。內(nèi)桶上鑄有容積的刻度，用戶可以利用容器的透明的特性，清楚地看到容器內(nèi)的液體高度，非常容易地計(jì)算容器內(nèi)的體積和重量，而不需要重復(fù)計(jì)量，縮短了管理時間。包裝范圍廣。廣泛用于Ⅱ和Ⅲ類等各類化學(xué)危險(xiǎn)品液體的包裝，灌裝的液體密度最大可達(dá) 2.1。桶蓋內(nèi)安裝高效減壓閥，儲運(yùn)過程安全可靠。使用壽命長達(dá) 3 年。采用組合式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，構(gòu)件更換方便，延長使用壽命，降低使用成本，并且從環(huán)保的角度來考慮，組合式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以大大提高一件產(chǎn)品的使用率，避免了因?yàn)橐粋€部件的損壞而使整個產(chǎn)品報(bào)廢，大大的減少了對環(huán)境的污染，在新的時代下，環(huán)保必定是每個產(chǎn)品的研究課題。從回收角度上來考慮，復(fù)合型中型散裝容器回收系統(tǒng)復(fù)合型中型散裝容器包含了許多珍貴的原材料，而這些原材料來自于有限的社會資源。因此，再利用已使用過的包裝產(chǎn)品對于社會現(xiàn)在和將來都具有重要的意義。反復(fù)多次的使用將使社會資源、材料和能源得到充分利用。試（檢）驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)國際海事組織修訂的 2000 版《國際海運(yùn)危險(xiǎn)貨物規(guī)則》對 IBC 的要求，其基本性能指標(biāo)應(yīng)符合下列標(biāo)準(zhǔn)： 1.跌落試驗(yàn)：容器內(nèi)灌裝公稱容量 98%的試驗(yàn)液體，冷凍至-18℃，并在此環(huán)境溫度下，跌落高度 0.8～1.5 米不等。不破裂、不滲漏。 2.滲漏試驗(yàn)：容器內(nèi)注入 20Kpa 的氣壓，常溫下保持 10 分鐘。不滲漏。3.液壓試驗(yàn)：容器內(nèi)注入 100Kpa 水壓，常溫下保持 10 分鐘。不破裂、不滲漏。 34.堆碼試驗(yàn)：容器內(nèi)注入公稱容量 98%的水，上部加載量為其最大允許總重的 1.8 倍，常溫下靜置 24 小時。不倒塌、不變形、不滲漏。 5.底部提升試驗(yàn)：容器內(nèi)注入公稱容量 98%的水，上部加載量為其最大允許總重的 1.25 倍，叉車的鏟腳進(jìn)入托盤深度的 75%處。提升、降落兩次，每個方向重復(fù)進(jìn)行。不破裂、不滲漏。圖 1第二章 總體設(shè)計(jì)2.1 總體方案的設(shè)計(jì).吹塑機(jī)英語全稱 BLOW MOULDING MACHINE.簡稱 BMM .其基本工作原理為:向軟化的熱塑性的型坯中充氣,使其緊貼到封閉模具的冷卻表面,被吹脹的型坯凝固,形成中空塑料制品。4中空吹塑是由擠出機(jī)將熔融塑料通過機(jī)頭擠出一型坯,在閉合的模具中借助氣體壓力使型坯吹脹而形成空心制品的工藝過程。中空吹塑成型快速地向各工業(yè)領(lǐng)域滲透,并得到深度的發(fā)展,廣泛地應(yīng)用于包裝、建材、家用電器、信息、食品、機(jī)械、汽車等行業(yè)。特別是汽車行業(yè),如油箱、保險(xiǎn)杠、各種三維彎曲管等關(guān)鍵器件的應(yīng)用。在中空吹塑過程中,型坯的形成是吹塑過程的核心,型坯尺寸的準(zhǔn)確與否直接影響著制品的質(zhì)量。這是因?yàn)樾团鞯男纬膳c受熱、機(jī)械歷程、型坯的質(zhì)量和直徑分布對吹脹和冷卻都有很大的影響。尤其是對大型容器,要求型坯的強(qiáng)度要高(分子質(zhì)量要適當(dāng)高些) ,型坯離開口模懸掛時產(chǎn)生的垂伸量要小,以確保型坯壁厚分布的均勻性。隨著計(jì)算方法與技術(shù)的快速發(fā)展,計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在高分子材料加工領(lǐng)域中的應(yīng)用已很廣泛,如:P HREND 等人用有限元法模擬了擠出口模內(nèi)的速度分布,并以數(shù)值法計(jì)算出壓力降。由于型坯吹脹時,其輪廓的流動與變形行為極為復(fù)雜,因此,經(jīng)常是在一些假設(shè)條件下,以薄壁型坯受到恒定內(nèi)壓力作用下僅作徑向吹脹運(yùn)動,建立型坯自由吹脹的一維數(shù)學(xué)模型。該模型采用連續(xù)性方程和運(yùn)動方程對型坯自由吹脹過程進(jìn)行分析。采用有限元法,借助求解非穩(wěn)定狀態(tài)的運(yùn)動方程與能量方程對環(huán)筒形型坯的吹脹過程、冷卻與固化行為進(jìn)行分析。其結(jié)果可確定每一時間步長內(nèi)型坯運(yùn)動表面的流場與溫度分布,可確定型坯運(yùn)動表面的位置。同時根據(jù)聚合物的性能特點(diǎn)、成型工藝條件及機(jī)頭與模具結(jié)構(gòu),可以從中預(yù)示型坯吹脹時間及容器壁厚的分布。通過預(yù)測的參數(shù)就可以幫助生產(chǎn)單位選擇合適的工藝條件和機(jī)頭結(jié)構(gòu),以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率。本課題主要研究吹塑噸裝桶的整體機(jī)器，任務(wù)就是將高性能聚乙烯加工成一個盾狀同的內(nèi)膽，內(nèi)膽容積是 1000L 的，大概有 20-30 公斤。整體機(jī)器可分為送料裝置，模頭裝置，左右模具，模架，支架與拉桿，吹氣部件，導(dǎo)軌部件。2.1.1 模頭裝置方案的設(shè)計(jì)2.1.1.1 機(jī)頸部分設(shè)計(jì)機(jī)頸送料裝置：將高性能聚乙烯加熱成流質(zhì)并且推動它向前進(jìn)的裝置。5（圖 2） 示意圖高性能聚乙烯塑料粒子放入進(jìn)料口，機(jī)筒內(nèi)的加熱線圈加熱，機(jī)筒內(nèi)的螺桿在電機(jī)的帶動下，推動聚乙烯向前移動，聚乙烯的熔點(diǎn)約為 200°。機(jī)筒的螺桿有單螺桿、雙螺桿、多螺桿，因其制造的產(chǎn)品不同而不同.現(xiàn)在的螺桿大都是用電機(jī)帶動，用變頻器控制螺桿轉(zhuǎn)速.螺桿的機(jī)筒外面有加熱線圈用來溶化塑料.由于每種塑料的溶點(diǎn)不同所以你在設(shè)計(jì)加熱線圈應(yīng)有三種溫度功能顯示.一為設(shè)定溫度如 200 度.二為最高允許溫度如 250 度,到達(dá)最高溫度螺桿會自停.并報(bào)警顯示.三為最低允許溫度如 160到過最低溫度螺桿會自停.并報(bào)警顯示.而螺桿的溫度在最高溫度或最低溫度時電機(jī)無法起動!2.1.1.2 機(jī)頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)頭裝置：利用打料板和推料板將流質(zhì)體的高性能聚乙烯向下打入模具內(nèi)，最后形成環(huán)形的水簾狀熔體。6（圖3） 機(jī)頭7（圖 4） 熔體最后擠出形狀示意圖 在圖 4 中我們可以很形象的認(rèn)識到，最后這些高性能聚乙烯已經(jīng)是流質(zhì)狀態(tài)經(jīng)過打料板和推料板的共同作用，使它在模頭內(nèi)部向下運(yùn)動，最后形成這樣的圓桶型的水簾狀的流體。模頭裝置中最重要的就是打料板及推料板運(yùn)動，在送料及加熱裝置中被加熱到預(yù)定溫度的聚乙烯，送進(jìn)模頭的打料倉，再由模頭中的打料板向下打料， 并且模頭的最下方還有推料板，推料板的開合運(yùn)動可以增大減小流體的運(yùn)動速度熔體最后擠出形狀示意圖這些高性能聚乙烯已經(jīng)是流質(zhì)狀態(tài)經(jīng)過打料板和推料板的共同作用，使它在模頭內(nèi)部向下運(yùn)動，最后形成這樣的圓桶型的水簾狀的流體。模頭裝置中最重要的就是打料板及推料板運(yùn)動，在送料及加熱裝置中被加熱到預(yù)定溫度的聚乙烯，送進(jìn)模頭的打料倉，再由模頭中的打料板向下打料， 8并且模頭的最下方還有推料板，推料板的開合運(yùn)動可以增大減小流體的運(yùn)動速度2.1.1.3 機(jī)頭機(jī)頸分析介紹在擠出機(jī)塑化裝置的終端裝有型坯擠出機(jī)頭,機(jī)頭按熔料的進(jìn)入方向可分為側(cè)向進(jìn)料式和中心進(jìn)料式兩大類。側(cè)向進(jìn)料式中空吹塑機(jī)頭由機(jī)頸、芯棒、鎖母、機(jī)頭體、口模、加熱圈等部件組成(如圖1所示) 。圖 5 側(cè)向進(jìn)料式中空吹塑機(jī)頭結(jié)構(gòu)圖機(jī)頭的其它部件(如:鎖母、機(jī)頭體、口模、加熱圈等)。機(jī)頭由于側(cè)向進(jìn)料,熔料繞芯棒流動存在不同程度的不均勻性,兩股料流的結(jié)合處產(chǎn)生明顯的熔接線,對芯模和口模的不同心度有非常敏感的影響,這就會明顯地影響型坯壁厚分布的均勻性。由此對該結(jié)構(gòu)機(jī)頭進(jìn)行了一些改進(jìn)(如圖2 所示) 。流動阻力增加,熔接線的結(jié)合效果有所改進(jìn)。中心進(jìn)料吹塑機(jī)頭結(jié)構(gòu)(如圖5 所示) 好于側(cè)向進(jìn)料機(jī)頭。熔料通過分流器進(jìn)入環(huán)型流道的同時進(jìn)行分流過渡,形成均勻、穩(wěn)定、無結(jié)合線的軸向流動?？谀A周邊的出料速度一致,坯料擠出穩(wěn)定,壁厚均勻,所吹塑的容器表面光潔度和透明度較好。9圖 6 改進(jìn)后側(cè)向進(jìn)料機(jī)頭結(jié)構(gòu)圖101 機(jī)頸;2 鵝頸彎管;3 氣嘴;4 分流器;5 機(jī)頭體;6 分流支架;7 芯模;8 口模;9 壓圈圖 7 中心進(jìn)料吹塑機(jī)頭結(jié)構(gòu)圖在生產(chǎn)壁厚不一致的大型容器時,可采用儲料式、芯?；蚩谀Ｄ軌蜓剌S線方向上下移動的機(jī)頭。這種機(jī)頭用于間歇式擠出,是將熔料擠入儲料腔內(nèi),料量達(dá)到要求時,向下移動活塞快速擠出熔料,形成型坯;同時,根據(jù)容器不同位置壁厚的需要來移動芯?；蚩谀?改變長度方向上的厚度,即改變口模擠坯間隙(如圖8所示) 。不同的容器需要特定的設(shè)計(jì)模頭，這時一般中空吹塑成型機(jī)器模頭的裝置2.1.1.4熔體機(jī)頭內(nèi)的流動分析吹塑，吹塑出來的產(chǎn)品需要合格，非常重要的一步就是熔體在模頭裝置中流動，最后形成水簾狀態(tài)的曲線，就必須研究，掌握其熔體流動規(guī)律。下面就對熔體在模頭中流動進(jìn)行一些分析：11聚合物熔體在模頭內(nèi)流動過程的模擬之一是利用現(xiàn)有軟件或者程序語言進(jìn)行動畫模擬,可進(jìn)行演示并充分顯示物料在機(jī)頭內(nèi)的流動狀態(tài)。其形象逼真的效果圖可作為多媒體教學(xué)、Internet 網(wǎng)上演示、新產(chǎn)品發(fā)布、期刊雜志廣告制作等。通過計(jì)算機(jī)模擬熔料在機(jī)頭內(nèi)的流動過程,可以使設(shè)計(jì)者直觀地了解成型過程中熔料的流動變化規(guī)律,以獲得最佳的設(shè)備結(jié)構(gòu)。圖 8 口模擠坯間隙變化圖(A) (B)圖 9 熔體進(jìn)入機(jī)頸流道內(nèi)的流動狀態(tài)圖9 中(A) 為熔體進(jìn)入錐形流道內(nèi)的流動狀態(tài); (B) 為熔體進(jìn)入圓形流道內(nèi)的流動狀態(tài)。熔體進(jìn)入型腔內(nèi)流向口模的流動狀態(tài)如圖10 所示。12圖 10 熔體沿型腔流道流向口模的流動狀態(tài)從這些圖片我們可以直觀的了解到吹塑機(jī)的的擠料裝置和模頭中的流體聚乙烯的流動擠壓運(yùn)動。2.1.2 吹塑中最重要開合模同步及統(tǒng)一吹氣部件的中心線2.1.2.1 左右模的簡單介紹13圖 11 左模具部分 這是左模具，吹塑成型重要的部分就是左右模具的開合到位，如果左右模具開合動作不到位，那么就根本無法整個機(jī)器就根本無法進(jìn)行以下動作，因?yàn)殚_合模具無法保證精確的話，那么以下的任何補(bǔ)救和動作都是多余的，最終及時吹塑成型后，其產(chǎn)品很難保證合格率。為了吹塑不同的容器，其吹塑機(jī)器的左右模具是不同的，模具是為了一種或者一類特定的容器服務(wù)的，我們這個課題的左右模的是在軌道上安裝滑塊進(jìn)行移動，并且為了我們吹塑的容器有一個特定的設(shè)計(jì)，下面就進(jìn)行介紹特別的地方。下面介紹圖中的一些裝置，1：滑塊，作用：讓模具在導(dǎo)軌上進(jìn)行移動，2：導(dǎo)軌，作用，支撐很多部件，及使很多部件在其上運(yùn)動。3：左模具，吹塑中的最重要的部分，作用：吹氣后使熔體緊緊的貼在模具中，最后成型。4：主油缸，作用：推動模具。5：同步器，固定在導(dǎo)軌上，作用：使左模具和左模架產(chǎn)生相對運(yùn)動。下面對介紹我們吹塑的噸裝桶的內(nèi) 膽上的缺口是如何在模具中形成的。14圖 12圖 12 中的 1 就是生產(chǎn)出來的內(nèi)膽的缺口地方，這個缺口是如何在模具中形成的呢？在我們的右模具中，有一個滑塊，它有一個油缸推動，在合模后，滑塊油缸推動小滑塊前進(jìn)。在型腔內(nèi)形成一個阻礙，最后形成一個如圖 12 的缺口，吹塑完畢后，滑塊向后縮，再取出內(nèi)膽，不然是無法取出內(nèi)膽的。15圖 13模具的開合，是先合再開，流質(zhì)狀的聚乙烯的到模具的型腔中，并且熔體量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)了，模頭會給模具一個信號，模具準(zhǔn)備合閉，這時運(yùn)用傳感器及 PLC控制。模具的合閉是如何實(shí)現(xiàn)的呢？左模具的左側(cè)有一個主油缸，它推動左模具向有運(yùn)動。無論是左模具還是右模具都是在底部裝上滑塊在導(dǎo)軌上運(yùn)動的。但是怎樣才能使左模具和右模具實(shí)現(xiàn)同時運(yùn)動？下面就在支架中介紹。2.1.2.2 支架與拉桿的作用上面說到如何使左右模具同時運(yùn)動，這里我們使用幾個部件的共同作用才使左右模具同時運(yùn)動。16拉桿、支架：在左右模具上方，有一根拉桿，它固定在左右模架上，主油缸推動左模具向右運(yùn)動的同時，由于左模具和左模架之間有一個同步器，它是固定在導(dǎo)軌上面，有了這一個同步器，它使左模架和左模具之間產(chǎn)生一個相對運(yùn)動，左模架和左模具都是在其底部安裝了滑塊在導(dǎo)軌上面運(yùn)動的。所以左右模具的開合運(yùn)動就是依靠拉桿、支架、同步器實(shí)現(xiàn)的。示意圖 圖 141：同步器2：主油缸3：左模架4：鎖模油缸5：拉桿6：左模具7：滑塊油缸8：增壓油缸9：導(dǎo)軌同步器固定在導(dǎo)軌上，連接左模具和左模架，主油缸推動做模具做向右運(yùn)動，同時使左模架向右運(yùn)動，左模架由拉桿連接著右模架，同時使右模架向左運(yùn)動。就是這樣實(shí)現(xiàn)左右模架的同步運(yùn)動172.1.2.3 吹氣部件的作用吹氣部件存在于整臺機(jī)器的底部，吹氣部件的作用、動作是怎樣的呢?吹氣部件的作用，就是給合模后的模具的型腔內(nèi)充氣，使水簾狀的熔體聚乙烯被空氣擠壓、貼到模具內(nèi)部，最后冷卻成型。吹氣部件的動作就較開合模簡單了，吹氣部件是在合模前已經(jīng)向上伸到位，是在模頭向下擠壓流體聚乙烯的量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)了，模頭給吹氣部件一個信號，吹氣部件此時向上運(yùn)動到位。這是合模前的吹氣部件的運(yùn)動，開模的吹氣部件的運(yùn)動是在吹塑噸裝桶內(nèi)膽完畢后，向下運(yùn)動。2.1.2.4 導(dǎo)軌部件的作用整臺機(jī)器大部分裝置是安裝在導(dǎo)軌或者在導(dǎo)軌上運(yùn)動的，導(dǎo)軌部件包括了導(dǎo)軌、和連接地面的裝置。這個裝置是自制的，利用工字鋼和槽鋼及六角螺釘進(jìn)行的組裝，上接導(dǎo)軌、下接水平地面。在下面會具體的介紹，因?yàn)閷?dǎo)軌部件是直接安裝在水平地面的。18第三章 吹氣部件的設(shè)計(jì)3.1.1 吹氣部件圖 15吹氣部件：由下托板、下托板支架、內(nèi)六角螺釘、充氣口、充氣口連接板、導(dǎo)柱、充氣缸、充氣鋼板、導(dǎo)套組裝成的。吹氣部件的升上、降下運(yùn)動都是由油缸作用的。當(dāng)模頭打料到預(yù)定值時，出氣部件上升。左右模具再進(jìn)行合模當(dāng)內(nèi)容器吹塑完畢時，左右模具打開，吹氣部件下降。整個吹氣部件是安裝在地面以下的。19吹氣部件最為重要的是：要求吹氣部件的吹起口的中心線與合模后的左右模具的中心線在一條直線上。圖 16如何使吹起口的中心線和左右模的中心線對齊呢？為了解決這個問題，只要加一塊擋板。擋板的作用就是：當(dāng)吹氣部件已經(jīng)升上到位時，左右模具合模接觸到擋板，就可以調(diào)節(jié)吹起口的位置，吹起口是可以左右移動的。左右模具的到位，其實(shí)也是無法非常精確的，當(dāng)機(jī)器使用多了，精確度就難以保證，但是我們只要要求左右模和吹起口的中心線在一條直線上，那么我們生產(chǎn)出來的產(chǎn)品就不會出現(xiàn)問題，所以直接繞過了精確度難以保證的問題，下面的一張圖就是擋板的安裝，及出氣口的的圖。吹氣，對型腔內(nèi)是要吹 6 公斤的空氣，吹氣時間一般在 分鐘左右，充氣完畢后對型腔內(nèi)有 600000 壓強(qiáng)。20吹氣部件的運(yùn)動是一個油缸推動上升下降的。1. 液壓系統(tǒng)工作壓力為 16MPa2. 油缸內(nèi)徑 70/活塞桿徑 353. 油缸行程 420油缸行程即設(shè)計(jì)的吹氣口上升下降的距離=420第四章 導(dǎo)軌部件的設(shè)計(jì)4.1.1 導(dǎo)軌部件整臺機(jī)器的模具、模架、及大部分部件都是安放在導(dǎo)軌上的，有的固定在導(dǎo)軌上、有的是與導(dǎo)軌之間安裝滑塊進(jìn)行運(yùn)動。導(dǎo)軌是金屬或其它材料制成的槽或脊，可承受、固定、引導(dǎo)移動裝置或設(shè)備并減少其摩擦的一種裝置。整個導(dǎo)軌部件包括了：導(dǎo)軌、及連接導(dǎo)軌和水平地面的裝置，導(dǎo)軌型號 用途 單根長度 總長度HSR 55CA 主導(dǎo)軌 6200mm 2x6200mmHSR 35CA 模具滑塊導(dǎo)軌 760mm 2x760mm導(dǎo)軌型號 用途 單根長度 總長度HSR 55CA 主導(dǎo)軌 6200mm 2x6200mmHSR 35CA 模具滑塊導(dǎo)軌 760mm 2x760mm導(dǎo)軌是南京數(shù)控裝配廠購買的，連接地面及導(dǎo)軌的裝置是自制的，是利用工字鋼、槽鋼及六角螺釘進(jìn)行組裝的。圖 18211：固定在地面的螺釘2：調(diào)節(jié)塊3：加強(qiáng)板，對工字鋼、槽鋼起加強(qiáng)作用。20 號工字鋼 2 件 20 號槽鋼 16 件2 件工字鋼平行度要求為 0.15mm，直線度為 0.15mm，上平面度為0.15mm。一般的導(dǎo)軌材料常常是：1.鑄鐵:HT200、高磷鑄鐵、低合金鑄鐵、HT300； 2.鋼:一般用尋軌：45鋼、40Cr、T8A、T10A、GCr15、GCr15SiMn等表面淬火或全淬；要求高的導(dǎo)軌，常采用20Ce、20CrMnTi、15鋼等，滲碳淬硬到56~62HRC，磨削加工后淬硬深度不低于1.5mm; 3.有色金屬:黃銅HPb59-1,錫青銅:ZCuSn6Pb3Zn6,鋁青銅:ZQAl9-2等; 導(dǎo)軌的材料鐵：HT200是灰鑄鐵的牌號,灰鑄鐵HT200的最低抗拉強(qiáng)度200MPa.并且收集了一些導(dǎo)軌的市場資料：圖19 THK導(dǎo)軌HSR-YR型 THK的 “LM導(dǎo)軌副”廣泛應(yīng)用于先進(jìn)機(jī)電一體化設(shè)備的直線運(yùn)動部中。自1971年日本THK公司利用滾珠循環(huán)運(yùn)動原理發(fā)明了直線滾動導(dǎo)軌以來，具有超重負(fù)荷、超高剛性同時具有良好的衰減性能的產(chǎn)品。這種在平面上的簡單作業(yè)，只需要有螺栓裝配就能達(dá)到無間隙的高精度的單元結(jié)構(gòu)，在與導(dǎo)軌成直角的所有方向上，都能承受大負(fù)荷。224.1.2.1 THK LM 導(dǎo)軌優(yōu)點(diǎn)我們使用的 THKLM 導(dǎo)軌具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.定位精度提高到一個數(shù)位，直線運(yùn)動系統(tǒng)可使摩擦系數(shù)減小到 1/50,由于動摩擦與靜摩擦之差很小，能夠靈活運(yùn)動，扭矩減小到 9/10，所以可將定位精度設(shè)定到超微米。所以對整套極其的開合模具的精度做到了保證。2.可以提高吹塑機(jī)的生產(chǎn)效率，直線運(yùn)動系統(tǒng)由于摩擦阻力小，因此發(fā)熱小，可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動，所以可提高生產(chǎn)效率 20%-30%。3.降低機(jī)械造價(jià)，并且大幅度節(jié)省電力，吹塑極其的頻繁的開合模運(yùn)動，是由主油缸推動的，最終是還是用電力帶動的，所以左右模具，模架在導(dǎo)軌上的運(yùn)動，由于直線運(yùn)動系統(tǒng)由于摩擦阻力小，用于反復(fù)進(jìn)行起動、停止動作頻繁的往復(fù)運(yùn)動，可大幅度的節(jié)省能源，可使所用的動力源及動力傳動機(jī)構(gòu)小型化，因減輕了重量，可使機(jī)械的造價(jià)及電力費(fèi)用降低 9/10，所以使機(jī)械整體系統(tǒng)費(fèi)用大幅度降低。4.可長時間維持高精度，整套吹塑機(jī)是不可以用個兩三天就換個導(dǎo)軌部件的，并且在長時間的使用中，必須保持一定的精度要求，滑塊導(dǎo)軌面的流體潤滑，由于油膜的浮動，產(chǎn)生的運(yùn)動精度的誤差無法避免，在絕大多數(shù)的情況下，潤滑只限于邊界區(qū)域，其大量的運(yùn)動能幾乎以摩擦損耗能的形式全部被消耗掉了。但是與之相反，滾動接觸由于摩擦能量小，滾動面的摩擦損耗也小，所以能長時間的保持精度，同時，由于使用的潤滑油也少，所以絕大多數(shù)的情況下，只使用黃油就已經(jīng)足夠了，這樣使得在潤滑的設(shè)計(jì)，機(jī)械的管理方面都變的比較容易。5.簡單的組裝即可達(dá)到高精度，縮短了設(shè)計(jì)工時。LM 導(dǎo)軌只用一個滑塊所組成的約束單元結(jié)構(gòu)就能承受上下左右等各方面的負(fù)荷，并且達(dá)到比裝配便面精度提高至少 1/3 以上的直線運(yùn)動精度。4.1.3 主導(dǎo)軌的選擇3.1.3.4 主導(dǎo)軌的直線系統(tǒng)的壽命分析當(dāng)直線運(yùn)動系統(tǒng)承受負(fù)荷并且做滾運(yùn)動時，導(dǎo)軌表面及滾動部分（鋼珠或23者滾柱）會不斷地受到循環(huán)應(yīng)力的作用，一旦達(dá)到臨界值，滾動表面就會產(chǎn)生疲勞破損，在表面的一些部分會產(chǎn)生魚鱗狀剝落，這種現(xiàn)象叫做表面剝落.直線運(yùn)動系統(tǒng)的壽命，指的是導(dǎo)軌表面或者是滾動部分，由于材料的滾動疲勞而產(chǎn)生表面剝落時為止的總行走距離。為了確保直線運(yùn)動系統(tǒng)的壽命，一般使用額定壽命。額定壽命：同批直線運(yùn)動系統(tǒng)，逐個地在相同的條件下運(yùn)動，其中 90%的總運(yùn)動距離能達(dá)不到表面剝落。基本動額定負(fù)荷 C：一種方向和大小不變的負(fù)荷，當(dāng)一批相同的直線運(yùn)動逐個運(yùn)動時，使用鋼珠的直線運(yùn)動系統(tǒng)，其額定壽命 L=50KM，使用滾柱的直線運(yùn)動系統(tǒng)，額定壽命為 L-=100KMTHK 直線運(yùn)動系統(tǒng)額定壽命的計(jì)算，是由于基本額定動負(fù)荷及系統(tǒng)實(shí)際所承受的工作負(fù)荷； 使用鋼珠的直線運(yùn)動系統(tǒng)：L=｛C/P｝3*50使用滾柱的直線運(yùn)動系統(tǒng)：L=｛C/P｝ 10/3*100L：額定壽命 單位：kmC：基本額定動負(fù)荷 單位：kgfP：系統(tǒng)實(shí)際工作時的負(fù)荷 單位：kgf計(jì)算壽命的時間：直線運(yùn)動系統(tǒng)的壽命時間，是按照基本時間內(nèi)的走行距離來計(jì)算的，當(dāng)行程的長度及往復(fù)次數(shù)均等時 31*026sLhln?Lh：壽命時間 單位：hrL：額定壽命 單位：kmLs：行程長度 單位：mN1：每分鐘往復(fù)次數(shù) 單位：opm我們吹塑機(jī)的行程長度即開合模距離 ls=1.06 米模具從開到合時間為 3-4 秒，合模到開模的間隔時間為 3 分鐘，所以N1=0.33 3*102.6Lh?24并且在實(shí)際生產(chǎn)中直線運(yùn)動系統(tǒng)所承受的負(fù)荷，是很難計(jì)算出來的，特別是運(yùn)動中隨著振動或者沖擊的情況較多時，且計(jì)算求出在各直線系統(tǒng)的負(fù)荷不是簡單之事，再有，導(dǎo)軌表面的硬度以及直線的運(yùn)動系統(tǒng)的內(nèi)部溫度也對壽命有很大的影響。所以在考慮以上條件的情況下，使用鋼珠的直線運(yùn)動系統(tǒng)： 3*()*50htcwffLp?使用滾柱的直線運(yùn)動系統(tǒng)： 103*()*htcwffLp?L：額定壽命 單位：kmC：基本額定動負(fù)荷單位：kgfPC：計(jì)算負(fù)荷 單位：kgffh：硬度系數(shù)ft：溫度系數(shù)fc：接觸系數(shù)fw：負(fù)荷系數(shù)我們?yōu)榱税l(fā)揮直線運(yùn)動系統(tǒng)的性能，與鋼珠或者滾柱接觸的導(dǎo)軌表面的至少具有 HRC58-64 的硬度，如果硬度達(dá)不到要求，太低的話會導(dǎo)致壽命縮短及容許負(fù)荷減少，我們的導(dǎo)軌上面的模具、模架、等其他裝置的重量在 4-5 噸重，所以必須早導(dǎo)軌的硬度上面要有很高的標(biāo)準(zhǔn)。我們?nèi)?dǎo)軌表面 HRC 為 55 時，得 fH=0.6考慮溫度對導(dǎo)軌的影響：直線運(yùn)動系統(tǒng)的溫度超過 100°時，導(dǎo)軌表面的硬度就會下降，與在常溫下使用相比，壽命會縮短、容許負(fù)荷減小，這時要在要在基本額定動負(fù)荷及基本額定靜負(fù)荷乘以溫度系數(shù)，我們的吹塑溫度一般在200 左右，為了更高的要求，我們就把 200°設(shè)為機(jī)器的常溫，通過查表得出溫度系數(shù) ft=0.75接觸系數(shù)是與導(dǎo)軌上的滑塊個數(shù)有關(guān)系的，我們的模具底部及模架底部都有滑塊，滑塊個數(shù)為 8，通過查表，得知 5 個滑塊的接觸系數(shù)為 0.61，由于學(xué)識有限，所以沒有得知 8 個滑塊的接25觸系統(tǒng)，但是滑塊的接觸系數(shù)是與滑塊個數(shù)成反比的，并且數(shù)值差距不大，所以設(shè)它的接觸系數(shù)為 0.5負(fù)荷系數(shù) fw：我們的吹塑機(jī)的模具、模架在導(dǎo)軌上面做直線運(yùn)動，沒有明顯的沖擊及振動，以中速運(yùn)動，f w=1.5-2.0，由于我們的模具開合速度僅僅為20m/min，所以取 fw=1.5到底是選鋼珠還是滾柱呢，我們可以從鋼珠和滾柱滑塊的精確度來選擇，鋼珠滑塊與導(dǎo)軌的接觸面積小，滑塊的移動精確度比滾柱滑塊高，我們整臺吹塑機(jī)器的開合運(yùn)動的精確度當(dāng)然是越高越好，所以選擇鋼珠較為合適。30.6*75.*501cLp???????由于 C 基本額定動載荷與 PC很難實(shí)際求出，但是通過查使用鋼珠直線運(yùn)動系統(tǒng)的壽命線圖，可以推算一個大概范圍，因?yàn)槲覀冊O(shè)計(jì)的極其的壽命必須，必須保證在很長的時間，所以通過鋼珠的直線運(yùn)動壽命線圖，得出負(fù)荷比=2.4（設(shè)機(jī)器的導(dǎo)軌工作 5 年，每年工作 300 小時，每天工作 20 小時，總計(jì) 3萬小時）靜額定負(fù)荷 Co：直線運(yùn)動系統(tǒng)在靜止或者運(yùn)動狀態(tài)中，常常出現(xiàn)承受過大的負(fù)荷，或者有很大的沖擊負(fù)荷的情況，因而使導(dǎo)軌表面與滾動本體之間，局部產(chǎn)生永久變形。這種永久變形如果超過某一限度，則會妨礙直線運(yùn)動系統(tǒng)的平穩(wěn)性。5 噸的裝置與導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)為 0.1，在不考慮啟動及停止時模具，模架對導(dǎo)軌的應(yīng)力時，最小額定負(fù)荷為 5000kgf，但是實(shí)際中是不可能不考慮，啟動停止的沖擊的，必須要選擇一個比 5000 大的承受導(dǎo)軌，所以 HSR 55CA 的基本額定負(fù)荷為 9000kgf，比較適合這個范圍，HSR 55HA 是超級重負(fù)荷型，在這里不需要，而 HSR 45CA 的基本額定負(fù)荷為 6000kgf，這個數(shù)值太小根本不能保證安全系數(shù)。所以 HSR 55CA 的基本額定負(fù)荷是最理想的選擇。第五章 設(shè)計(jì)總結(jié)5.1 設(shè)計(jì)總結(jié)通過近一個學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，對