全電動注塑機鎖模滾珠絲杠柔性連接結構應用分析

梁啟華

（廣東伊之密精密機械股份有限公司，廣東 佛山 528303）

全電動注塑機鎖模滾珠絲杠柔性連接結構應用分析

梁啟華

（廣東伊之密精密機械股份有限公司，廣東 佛山 528303）

介紹一種全電動注塑機鎖模滾珠絲杠柔性連接結構，包括同時連接鎖模尾板和十字頭的滾珠絲杠，其一端傳動連接驅動電機，滾珠絲杠作用十字頭以軸線為軌跡往復運動，通過在滾珠絲杠與十字頭和鎖模尾板的連接處設置調心機構，使滾珠絲杠的軸線可以跟隨十字頭的運動軌跡調整，從而減少滾珠絲杠等構件的磨損。其具有結構簡單合理、性能可靠、耐用的特點。

全電動注塑機；鎖模；滾珠絲桿；柔性結構

全電動曲肘式注塑機采用伺服電機驅動滾珠絲杠帶動各相關部件運動的形式，相比于采用電機驅動液壓泵站泵送液壓油而推動油缸來帶動各相關部件運動的全液壓式注塑機，由于省去液壓油這個中間環節，從而更加節能、節水和環保。由于全電動式注塑機綠色環保的優點，當前大有普及之勢。

全電動注塑機發展到今，鎖模部分一般包括電機、一對傳動配合的滾珠絲杠和傳動螺母運動的動力傳遞機構，以及一可轉動地固定在支承座上的傳動套筒，該傳動套筒一端與動力傳遞機構相連，另一端與傳動螺母連接，所屬的滾珠絲杠其一端置于傳動套筒內腔中，另一端經傳動螺母與模具開啟機構上的十字頭相連。由此可見，該結構的連接為剛性連接，會造成滾珠絲桿的磨損，下面來分析具體的滾珠絲桿從磨損到失效的過程。

現有的全電動注塑機鎖模部分的滾珠絲杠連接機構中，曲肘連桿式十字頭的運動軌跡按照理論來說是與導柱平行的直線，一般是由安裝在鎖模尾板上的導向桿和安裝在十字頭上的導向套決定的，但是由于鎖模尾板、十字頭等相關零件存在加工誤差，注塑模具的平行度也存在偏差，這些都會影響十字頭的運動軌跡，使運動軌跡偏離理論設計。而傳統的液壓式注塑機由于活塞桿、活塞與連接件有一定間隙，而這個間隙是由彈性材料油封填充支撐的，因此有一定柔性。在全電動注塑機中，這個結構是由滾珠絲杠和滾珠絲杠螺母及軸承組成的，為了實現精密運動，這些構件間隙很小，基本屬于剛性連接，當十字頭運動軌跡出現偏差時，剛性結構很難吸收，導致機構的快速磨損，尤其是滾珠絲杠的磨損。在合模動作時，其合模機構中滾珠絲杠副由于負載大而磨損就更為嚴重。對于這一問題，目前還沒有很好的解決辦法。滾珠螺旋絲杠副實際工作過程中內部及外部復雜的傳動力學因素往往是造成滾珠絲杠副失效的主要原因。失效是由接觸應力引起的接觸疲勞破壞造成的，降低滾珠接觸應力可有效抑制滾珠、絲杠及螺母的磨損，從而提高滾珠絲杠副的工作壽命。

為了解決滾珠螺旋絲杠副的磨損問題，我司設計了一種全新的全電動注塑機鎖模滾珠絲杠連接結構，由滾珠絲杠和滾珠絲杠螺母、軸承以及可調心構件（如可調心的軸承等）等組成，它們通過軸承或者螺紋連接等方式分別連接在鎖模尾板和鎖模十字頭上，其特點是滾珠絲杠的軸線可以跟隨十字頭的運動軌跡調整。

如圖1，本全電動注塑機鎖模滾珠絲杠柔性連接結構，包括絲杠螺母1、滾珠絲杠2、調心機構3、絲杠軸承4、傳動帶輪5、鎖模尾板6、十字頭7、驅動電機（附圖未標示）。其中滾珠絲杠2同時連接鎖模尾板6和十字頭7，其一端傳動連接驅動電機，滾珠絲杠2作用十字頭7以軸線為軌跡往復運動。滾珠絲杠2與鎖模尾板6和十字頭7的連接處分別設置有前后調心機構3，以調整滾珠絲杠2的軸線與十字頭7的運動軌跡重合。具體地講，滾珠絲杠2與鎖模尾板6的連接處固定裝配有絲桿軸承4，后調心機構3置于鎖模尾板6與絲桿軸承4之間，通過工具作用后調心機構3，以實現調心作用，從而調節鎖模尾板6與滾珠絲杠2的相對位置。滾珠絲杠2與十字頭7的連接處固定裝配有滾珠螺母1，前調心機構3置于十字頭7與滾珠螺母1之間，通過工具作用前調心機構3，以實現調心作用，從而調節十字頭7與滾珠絲杠2的相對位置。在前后兩個調心機構3的配合調整下，可確保滾珠絲杠2的軸線與十字頭7的運動軌跡重合，有效減少滾珠絲杠2等構件的磨損。鎖模尾板6上的后調心機構3與十字頭7上的前調心機構3軸線重合，但互不接觸；鎖模尾板6上的調心機構3相對靜止，十字頭7上的調心機構3在一定范圍內沿軸線往復運動。兩個調心機構3為可調心的軸承，整體結構既可調心，又不影響滾珠絲杠2的活動。十字頭7以滾珠絲杠2的軸線為運動軌跡，并在其表面往復運動，十字頭7始終在滾珠絲杠2上。鎖模尾板6設置有空腔，十字頭7于空腔內往復運動，但互不接觸。滾珠絲杠2一端部外露于鎖模尾板6，并通過裝配傳動帶輪5傳動連接驅動電機。

圖1

這是一種結構簡單合理、性能可靠、耐用的全電動注塑機鎖模滾珠絲杠柔性連接結構，可以克服現有全電動注塑機鎖模滾珠絲桿剛性接觸所造成的磨損，使全電動注塑機的重復精度得到有效保障，同時也減輕了用戶的維護成本。

[1]丁東升．全電動式注塑機合模機構尾板的拓撲優化設計[J]．輕工機械，2014．12．

[2]沈雪明，袁衛明，陳法鑫．電動注塑機用滾珠絲杠副的動態應力分析 [J]．中國塑料，2012．3．

TQ320.52

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1671-0711（2017）10（上）-0103-02