注塑機墊腳的改良方向

陳雅麗，陳宇翔，朱澤磊，張盛，金崇志

( 德馬格塑料機械（寧波）有限公司，浙江 寧波 315800)

一般情況下，墊腳會被放在設備各受力點下，待每個墊腳均受力后，然后調整墊腳，使設備水平。這種安裝方式使設備不用與地面固定，節省安裝費用，縮短安裝周期。可根據生產靈活調換機器位置。極大地提高了現代機器設備的靈活性；

按照使用用途，墊腳又被分為普通P 型，無地腳安裝孔的W 型和與地基固定安裝扛水平沖擊力的G型。

普通P 型標準設計的墊腳（見圖1）適合大多數的場合，但是隨著對精度要求的逐漸提高，越來越多的墊腳需要根據實際使用情況進行優化設計，針對高精度注塑機，隨著對穩定性的不斷要求，需要對墊腳進行改進，本文介紹的就是普通P 型墊腳的設計要點及驗證方法。

圖1 墊腳示意圖

1 墊腳各部分設計關鍵點

由上圖可以看出，墊腳由螺桿，螺母，保護罩，支撐板，橡膠墊5 部分組成，下面逐步進行分析:

1.1 螺桿

螺桿用于連接設備本體及底腳，負責進行力的傳送，因此螺桿的品質極為重要，對螺桿的控制重點有硬度，螺紋品質；

針對螺紋品質，螺紋的加工方式主要分為成型刀具切削或者成型滾壓模具加工。從螺紋品質來講，滾絲螺紋普遍優于切削螺紋，主要體現在表面粗糙度小于車削，銑削和磨削。滾壓后的螺紋表面因為冷作硬化而能提高強度和硬度，材料利用率高，生產效率比切削加工成倍增長。因此建議將螺紋加工方式定為滾絲加工。

考慮到螺紋的加工方式，同時我司某款設備需求承壓力在 7 t 之內，由于滾壓螺紋要求材料硬度不超過HRC40，因此選取普通45#鋼材調質，硬度可達HB240～270 之間，既滿足實際使用要求，也可以滿足加工工藝要求。

1.2 螺母

保護罩下方的螺母，主要起到引導力和傳導力的作用，通常情況下，考慮將該零件與保護罩設計到一體，連接方式有很多，鑲嵌式，緊定螺釘式或者焊接式都可選擇，從緊固性角度來講，這幾種連接方式緊固性能都差不多；

但不同的連接方式，根據性能的不同，如何選取主材，輔材，熱處理方式，就會各有不同。

比如如果采用鑲嵌式連接，如何鑲嵌，形狀的設計，中間的黏合劑的選用，都是我們應該考慮的。這里主要介紹緊定螺釘連接和焊接式連接兩種。

如果是選取緊定螺釘連接，考慮到車削性能，同時兼顧硬度的考慮，一般會選取中等硬度的材料，這種情況下42CRMO 性能會優于45#，根據墊腳直徑的大小，可以合理安排緊定螺釘的數量，一般情況下會至少在2 顆以上。為了更加的保險，也可在使用緊定螺釘的同時，酌情加入黏合劑增加牢固性。

從設計趨勢來看，考慮到黏合劑在長期使用中，會有老化風險，很多改良后的機器墊腳更趨向于使用機械結構進行連接保證，進而取消黏合劑的使用；

如果是焊接式連接，良好的材料焊接性是保證緊固性能的基礎，這時候考慮的重點就不再是切削性能，而是焊接性能。從焊接性能考慮，選取更優焊接性能的材料是我們考慮的首要點。

1.3 保護罩

保護罩的要求相比其他零件不算高，采用鑄件，鋼件都可以滿足使用要求，可以從產品形狀，產品批量綜合考慮經濟性，選擇合適的材料。

一般來講，如果保護罩形狀不規則，可以考慮鑄件制作，在工藝允許的情況下，也可選取厚板沖壓成型。

在進行整體設計時，我們可以考慮通過保護罩上與其他零件協調實現產品限位功能，比如設計限位溝槽或者設置限位擋塊。

另外，由于保護罩位于產品的最外層，從美觀性，防護性角度考慮，噴漆保護是很有必要的。

1.4 支撐板

支撐板的材料選取與保護罩類似，鑄件，鋼件都可以滿足使用要求，它與螺桿頂端直接接觸，會進一步將力通過自身傳導到橡膠墊上，墊腳的標準版本一般采用平面設計，即螺桿頂端接觸面為平面，但在實際操作中，這樣的設計對高精度設備而言，穩定性稍差一些；為提高螺桿的定位精度，在支撐板與螺桿頂端的接觸面上，參考螺桿頂端的圓弧倒角，在對應的支撐板接觸面上也設計對應的圓弧角，可以將螺桿快速導向到支撐板的中心，且在后續的受壓狀態下，螺桿位置會自動校正到中心位置。

1.5 橡膠墊

橡膠墊作為墊腳的一部分，在最底部支撐與地面連接，JB-T 6607-2007 標準中要求金屬件與橡膠之間采用膠黏方式連接，實際設計中，考慮到膠黏方式在長期使用中會逐漸失效，從設計優化考慮，可以考慮用機械設計方式連接，這種連接方式更為穩定；

另外，橡膠的硬度，橡膠本身的物理性能，比如熱老化，拉伸率，壓縮永久變形也是需要考慮的。從使用環境來看，機器墊腳需要具備耐油性；從承壓能力考慮，同時需要具有耐磨和耐撕裂性能；而從生產過程考慮，最好具有較好的加工性，同時考慮成本因素，建議選取NBR 作為墊腳材料。

還需要注意橡膠件本身的尺寸，一個好的橡膠件設計，對減少設備運轉過程中的震動，起到至關重要的作用。

2 墊腳使用驗證

墊腳的使用驗證，除了常規的尺寸，硬度，外觀檢測外，還需要考證兩個主要的使用性能，一個是震動性能，一個是載荷壓力。

關于震動性能測試，就注塑機器而言，可以換算成通過檢測機器運行過程中，墊腳的瞬間位移量進行確認。

2.1 選取測量點

考慮到檢測數據的整體性，在機器的前，中，后段分別取一些點位檢測，點位最好分布在重要動作實現處，對注塑機來說，比如開合模，塑化，注射等位置。（測量點位分布見圖2 及表1）。

表1 點位分布表

圖2 測量點位分布圖

2.2 選取檢測設備

采用激光位移檢測儀檢測。

2.3 調平及固定

在設定好的測量位置，安裝墊腳，調平機器后，固定好墊腳（見圖3）。

圖3 設定基準位置圖

2.4 安裝及檢測

安裝位移檢測儀，在設備相應處確定好激光點的最初位置并做好標記（見圖4）。

圖4 位移監測儀安裝

檢測儀安裝完畢后，啟動設備，同時開啟激光檢測儀，檢測位移變化。

2.5 數據分析

對位移數據進行整理分析（見表1，圖5）。

圖5 位移圖

綜上可以發現， 機器墊腳在point1, point2,point4 位置的瞬間位移量，都在0.15 mm 以內，并且是周期性往復循環。因此，對設備本身而言，振動并不代表位移，只是用瞬間位移量作為振動的評估標準，進而評估振動對機器設備精度的穩定性；

Point3 處的位移量較大，最大值為0.34 mm，該點將檢測裝置安裝在定模板上，主要做側面驗證用。鎖模后定模板受力產生微弱變形，所以造成位移數據增大，實際測量值與機器實際狀態相符，側面可驗證激光位移檢測儀運行的準確性。

3 載荷壓力測試

根據設備本身所要求的承載量，考慮到風險因素，將最大承載量*1.3 即為測試所要求承載量。

若加壓設備允許，可以持續加壓，得出極限承載量。

做測試時，安裝方式建議按照機器實際使用的狀態模擬試驗，墊腳的主要作用是調平作用，在調平狀態下，墊腳會根據實際情況進行不同程度的抬高，因此做載荷測試時，墊腳的狀態應該是工作狀態，即抬高后的狀態，至于抬高多少，可以根據墊腳的最大位移量定義一個值，一般來講，建議取中值進行檢測。

3.1 測試零件準備

（1）根據墊腳的需要承壓能力，匹配合適行程的加壓設備進行測試。

比如，設備要求最大承載7 t，選擇加壓設備10 t左右即可。

（2）制作一個連接塊（見圖6），模擬連接設備與墊腳。

圖6 連接塊

3.2 參數設置

若墊腳最高位移量為20 mm， 測試時取中值，將墊腳調高10 mm，將此連接塊安裝到設備以及墊腳的中間，然后用壓力機進行加壓（見圖7）。

圖7 壓力測試示意圖

3.3 加壓檢測

加壓采取分段式加壓模式，這樣做的好處是可以及時發現墊腳的失效狀態，以及失效部位，測試的最大行程為加壓10 t，可以選擇每次加壓1 t 或者加壓2 t 進行分段測試。當然，如果壓力要求較高，也可以根據前幾次加壓后的結果，靈活調整每次加壓的壓力值，兼顧考慮測試效率。

每次加壓后，一定要設置一定的保壓時間，一方面可以實現穩定加壓，另一方面，在一定時間內進行保壓，才能更準確的獲取墊腳在該壓力下的工作狀態。

加壓過程中，需要對兩方面進行檢測。一方面需要測量墊腳離地高度變化值，跟蹤墊腳在受壓狀態下，提升高度的變化量，可以間接評估墊腳在實際承壓作用下，調平的穩定性；另一方面觀察墊腳狀態，比如螺紋是否損壞，是否有變形，開裂現象存在。這種狀態的觀察，盡可能留下量化數據，比如變形量的檢測，不同壓力狀態下，變形量是否發生變化，如何變化，都需要進行分析。確實無法量化的，再考慮對狀態進行照片記錄。

所以在整個試驗的過程中，到達分段式加壓的每個設定值，，都需要進行狀態確認，以便及時發現失效狀態。

4 結束語

因為墊腳精度對設備穩定性的直接影響，對墊腳而言，需要通過設計進行基本保證，從材料進行約束，并對使用性進行驗證，最終保證墊腳的穩定運行。