液压马达在螺纹脱模中的应用.pdf

2 叩7 年1 1 月第3 5 卷第1 1 期机床与液压M A C H l N ET O O L H Y D R A U U C SN o v 2 0 0 7V o L3 5 N o 1 1液压马达在螺纹脱模中的应用付伟，曹爱文，张海(华东交通大学机电学院中m 实验室，江西南昌3 3 0 0 1 3)摘要：目前常用的以电动机作为动力源的螺纹自动脱模机构，由于机构限位不易控制，很难达到高精度螺纹的产品要求。本文介绍的自动脱内螺纹注型模具，利用低速大转矩摆线液压马达，通过旋转运动带动链条，驱动链轮，经齿轮传动使螺纹型芯旋转且后退，塑件自动脱出。该模具结构简单，控制稳定，工作可靠。关键词：液压马达；牙套；螺纹脱模中图分类号：T H l 3 75 1；T Q 3 3 0文献标识码：B文章编号：1 0 0 1 3 8 8 1(2 0 0 7)1 l 0 9 8 3A p p l i c a t i o no fH y d m u I i c-m o t o ri nD e 咖l I l d i gM 优h 粕i 锄o fs c r e wT h r 隗dF UW e i C A 0A i w e n Z H A N GH a i(c h i n aE a s tc h i n aJ i a o t o n gu r I i v e 璐时，M e c h a n i cD。p a r t I r l e m，N a 口c h a n gJ i a J l 酬3 3()0 1 3，C h i n a)A b s t n c t：7 1 1 l e 叫t o m 砒i cd e m o u l d i n gm e c h l l n i s m0 fs c 雎wt h 嘲dp o w e 删b y e c t m m o t o ri sv e r yd i 伍c u ht om e e tt h er e q u i r e l n e n tI 讦h i 小p 把c i s j o n 横t 1 1 cp r o d u c e$Ak i n do fe l e c t j o nn 血d0 fi n k m a ls c r e wt l l r e 8 dw h j c hc a n 叫0 m a t】c a l l yd e m o u 阳w a si 帅d 1 坨e d w h i c hi sd r i v e“yl o w8 p e e da n dH gt 咖u e。y c l o id a ln eh y d 删I i cm。t o r 出v 憾c h 且i nw h e e lb y”l i d l“g(。h a i n，t 汹m a b8 c 矾wt h r e a dc o r e 吣w h i r l 蚰df 副lb a c kb Yg e a 玛w h i c hr e s l l I t 8 i nt h ea u t o m a t i cd e r n o u l d i“go fp l a 址i op a n 8K 唧w o r d s：H y d r a u I i c 皿t o；断e wt h H：a d3 h e a t h；D e m o m d i n gm e c h a n 诂mo fs c r 州t h r e a dO 引言随着液压技术的发展，液压系统以其良好的可控性和稳定的工作性能输出性，在各个行业获得广泛的应用。在目前四大类传动方式(机械、电气、液压和气压)中，液压传动因其在功率重量比、无级调速、自动控制、过载保护等方面的独特技术优势，越来越多地被设计和生产者所采用”1。在模具制造行业，全自动螺纹抽芯系统的脱模直比较难于解决”l，传统的电机传动常因为性能不稳定，限位不易控制等因素导致螺纹拉伤。本文以某纯水机过滤盖为例，介绍低速大转矩摆线液压马达螺纹脱模机构，此机构继承传统模具的优点之外，也对传统模具的不足做了很大改进。不仅可以保证模具自动生产，也保汪了产品的高精度、高质量，保持了产品功能的稳定性。1 塑件产品分析图1 所示塑件为逆渗透纯水机组装图。该产品一体成型设计，外型优雅美观，设计精巧；管路和电源全部内置，安全保洁。图1 纯水机组装图为了能承受较大的水压，逆渗透纯水机盖子(图2)材料为P P+2 0 碳酸钙的改性聚丙烯，盖子与本体牙形配合采用梯形管螺纹，外表面有止转凸纹条顶部为小型锥状管螺纹，外观质量要求高，出口国外，且需求量大。图2 纯水机过滤盖制品幽根据外观的要求，此类塑件模具分模线及进胶点要尽可能隐蔽，分型面只能从凸纹条底部圆角处分型，采用一模两腔，利用潜胶的形式可以达到要求。分型位置见图3。图3 分型位置图2 传统设计方法及存在的问题本模具的关键在于塑件内部成形牙的脱模设计，该塑件的螺距5 m m，中径枷5 I n I I l，螺纹长度2 5 m m。需要旋转5 圈，才能将螺纹型芯全部脱出塑件。由于牙形比较粗，旋转的扭矩很大，用强制脱模和模外脱模是不可取的、也不可行的一种方法”1。本产品比较适合采用模内回转的脱模方式。传统脱模方式常见的是弹板结构，型腔设在定模 万方数据第1 l 期付伟等：液压马达在螺纹脱模中的应用9 9 一侧，螺纹型芯设在动模一侧。井模后，用减速电动机带动链轮传动齿轮，齿轮带动螺纹型芯作旋转运动，旋转运动产生轴向推力(一般为了增加推力作用，需要在推板下安装4 个弹簧)顶开推板，塑件相对螺纹型芯轴向移动，在凸纹条的止转作用F，实现螺纹型芯边旋转、塑件边轴向移动，从而脱出塑件内螺纹”。但这种螺纹脱模方式，在螺纹脱开的瞬间，由于弹簧的弹力作用，以及牙形位置不易准确控制，尾牙常被拉伤，不能完全达到该产品的精度要求。3 液压马达螺纹脱模系统设计3 11 一面板2 一A 板3 一螺纹型芯4 一塑件5 一浇口套6 一顶位圈7 一定模型腔8 一定模镶件9 一导柱1 0 一导套1 l 一动模镶件1 2动模型芯1 3 一牙套1 4 一B 板1 5 一螺纹型芯1 6 一轴套1 7 一拖板A1 8 一齿轮1 9 一冷却型芯2 0 一隔水板2 1 一底板2 2 一压板2 3 链轮2 4 一轴承2 5 一主轴2 6 一键2 7 一主轴轴套2 8 一齿轮2 9 一轴套3 0 一拖板B冈4 摆线液压马达螺纹脱模机构液压马达脱模方式中，型腔仍然设在定模侧，取消推板，采用牙套。开模后，由液压马达带动主轴上的链轮，再通过主轴上的齿轮带动从轴上的齿轮旋转，从轴由于有螺纹的作用，边旋转边沿轴向后退，从而实现螺纹的脱模=这种脱模方式能控制牙形的准确位置(设置行程开关)，避免了螺纹尾牙拉伤，螺纹精度较高。图4 为摆线液压马达螺纹脱模机构，图5 为回位确认开关控制。为了解决塑件止转胶位浅、容易拉伤的问题，开模前，先启动液压马达4 2，马达带动链轮3 9 旋转运动，固定在链轮2 3 及3 9 上的链条3 1 在旋转作用力下传动主轴2 5(主轴2 5 与链轮2 3 通过键槽配合，防止空转)，固定在主轴2 5 上的齿轮2 8在键槽作用下，把主轴旋转力传递给相临的齿轮1 8，齿轮1 8 再带动螺纹型芯1 5(跟齿轮1 8 通过键槽配合，图上没画出)进行旋转，螺纹型芯1 5 在牙套(螺距跟塑件一致)作用下后退，塑件4 在外侧凸纹作用F 不动，实现螺纹型芯1 5 边旋转边后退。为了防止螺纹型芯全部脱开塑件4，塑件4 会粘定模，可以使螺纹型芯预先脱开1 5 n m 左右的螺纹(通过开关控制，用目测即可，差不多是塑件一半高度)，接着从分型面处分型，使定模型芯7 脱离塑件4，最后再启动液压马达控制螺纹型芯1 5 边旋转边后退。由于预先已脱开一段距离的螺纹，卸载了塑件对螺纹型芯1 5 的大部分粘模力，再次脱模，塑件底部胶位足够止转，不至于会拉伤底部的止转胶位，最后在重力的作用下，塑件从动模型芯1 2 上自动脱落。螺纹型芯3 连同塑件4 一起从模具中脱出，再在模外将塑件4和螺纹型芯3 分离。为了控制螺纹型芯15 精确地脱模及回位，还特别设置r 回位确认开关装置图(图5)。回位确认板3 7 初始位置接触于回位确认开关3 6，液压马达运转时，除了传动链轮3 9，同时也带动了螺纹芯子3 4，回位确认板3 7 在螺纹作用下，向上移动(由导向销3 3 导向)，当触动销3 8 碰到回位确认开关4 0，螺纹脱模停止，从而实现螺纹的精确定位。j 1 一链条3 2 一连接板3 3 一导向销3 4 一螺纹芯3 5 马选底扳3 6 一回位确认开关3 7 一回垃确认板3 p 触销3 n 链轮4 0 一回位确认开关4 卜一马达理板4 P 液压马达图5 回位确认开关控制图 万方数据1 0 0机床与液压3 2 通过液压马达实现螺纹脱模的特点及选用方法对于旋转机构的动力源常见的有以下几种：利用开模行程驱动、液压缸、汽缸、电动机及液压马达等：采用开模行程力结合齿轮齿条驱动机构旋转的脱模方式，螺纹展开后长度E=w D H=3 1 4 6 5(2 5 5)=10 2 05 m m。考虑到注甥机有效开模距离及齿条的长度最多能做到3 0 0 m m，因此传动比要求4：1，要获得如此大的传动比，模具的体积势必很大，会造成模具成本的大幅增加，所以本例子不适合应用。液压缸必须配套齿条使用，开模时，拉动齿条驱动齿轮旋转，从而带动螺纹型芯旋转脱模，依靠机械式限位；合模时，齿条推动齿轮带动螺纹型芯复位，也是靠机械式限位。可以达到本例子螺纹有位置要求，但由于靠机械限位，运动过程噪声很大，且整套系统造价较高。以电动机作为动力源的脱模方式，分别通过齿轮、链条及链轮传动，从而带动螺纹型芯成型零件旋转实现螺纹塑件脱模的，但此种机构不易限位，很难达到本例子提出螺纹精确位置的要求。B M 型摆线液压马达(以下简称马达)是一种内啮合摆线齿轮式的小型、低速、大扭矩液压马达其结构简单、低速性能好、短期超载能力强。与同排量的其它类型液压马达相比，具有体积小、重量轻、输出扭矩大等优点，油管只需直接与该马达进、出油口相连，便叮进行工作；改变油流方向，可得到不同旋转方向”。马达可广泛应用于各种机械设备上及其它需要改变速度与方向的地方；B M 型摆线液压马达外形见图6。产驾I鼎辫到。封u l堇I铤L i 圳醢繁山奇亨、J：一图6B M 型摆线渡压马达综合以上因素，选用B M 型摆线液压马达是比较合理的。液压马达可实现变速变扭作用，即增速减扭或减速增扭。由于发动机输出的功率不变，功率可以表示为P=m r，其中是转动的角速度，r 足扭矩。当P固定的时候，m 与r 是成反比的。所以增速必减扭，减速必增扭”。模具螺纹脱模采用的齿轮传动就根据第3 5 卷变速变扭的原理，设计成不同的传动比，以适应不同的螺纹状况。从运动平顺性考虑，传动比的比值变化越小，旋转运动越容易实现而且平顺。但转换多的缺点就是模具结构复杂，体积人。一般的螺纹传动设置为输入轴和输出轴，常称之为二轴式。从成本E 考虑，本模具采用1 模2 穴成型。传动比正常不超过1：3，考虑到型腔及结构设计尺寸，这里取l：2 的传动比，模数取1 5，从轴及主轴分度圆分别取7 5 m m 及1 5 0 m m，故末轴与从轴之间的距离为1 1 25 m m。为r 避免齿轮卡死，齿轮分度圆之问要保证两齿之间至少有O 3 m m 的间隙、否则容易造成卡死，没打几模就需要喷脱模剂同时造成螺纹处有拉伤。所以调整为1 1 2 8 m m 的中心距。因塑件旋转5 圈即可将螺纹脱出，为保证模具的止常使用寿命，螺纹型芯的转速不宜太快，本设计齿轮的传动比为l：2，脱螺纹周期设为2 s 左右，根据bn l n：=z：。，所以选用液压马达的转速应在1 6 0 r m i 玎以内。故选用B M R 3 1 5 的液压马达可满足其要求，该马达只有90 k g，排量3 1 4 9 m L r，额定转矩2 9 8 N m，额定转速1 6 0 r m i n，额定功率5 k w，总效率为6 5。4 结束语介绍了低速大转矩液压马达脱螺纹机构，凌机构具有一定的新颖、独到之处在众多脱螺纹模具结构中，此种模具设计结构紧凑，运转平稳，传动、冷却等方面均能达到较好的效果，是一种值得推广的、较好的典型自动脱螺纹模具结构。参考文献【1】张利平现代液压技术应H!I2 2 0 例!M 北京：化学工业出版社，2 l【2 1 壬文广，田宅善，田雁晨坦料注射模具设计技巧与实例 M 北京：化学丁业出版社，2 0 0 4【3】宋玉恒颦料注甥模具设计实用手册 M 北京：航空工业出版社，1 9 9 4【4】付伟拉板机构在注握模具螺纹抽芯中的应用 J 工程塑料碰用，2【)【)6(5)：5 l 一5 3【5】雷天觉新编液压工程手册(上、下)!M l 北京：北京理工大学出版社J 9 9 81 6】范俘德液压技术手册f M 沈阳：辽宁科技技术出版社2()0 4作者简介：付伟(1 9 7 2 一)，男，吉林东丰人，华东交通大学机电学院工程帅，在读硕十研究生。研究方向：c A l)c A M 及现代加工技术。屯活：1 3 3 0 7 0!；)0 4 3 5，E m a i l：f u w e i w m 1 6 3c o n l。收稿日期：2 0 0 6 一1 2 1 1 万方数据液压马达在螺纹脱模中的应用液压马达在螺纹脱模中的应用作者：付伟，曹爱文，张海，FU Wei，CAO Aiwen，ZHANG Hai作者单位：华东交通大学机电学院中心实验室,江西南昌,330013刊名：机床与液压英文刊名：MACHINE TOOL&HYDRAULICS年，卷(期)：2007，35(11)被引用次数：0次 参考文献(6条)参考文献(6条)1.张利平 现代液压技术应用220例 20042.王文广.田宝善.田雁晨 塑料注射模具设计技巧与实例 20043.宋玉恒 塑料注塑模具设计实用手册 19944.付伟 拉板机构在注塑模具螺纹抽芯中的应用期刊论文-工程塑料应用 2006(05)5.雷天觉 新编液压工程手册(上、下)19986.范存德 液压技术手册 2004 本文链接：授权使用：黑龙江工程学院(hljgcxy)，授权号：f5f0bd0a-5b5b-4744-9936-9ea2009d8665下载时间：2011年3月10日