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摘 要：一種全電動(dòng)注塑機(jī)鎖模用齒輪減速箱傳動(dòng)系統(tǒng)，使用齒輪齒條替代傳統(tǒng)注塑機(jī)鎖模所用的滾珠絲杠，相比之下，齒輪齒條由于運(yùn)用齒條傳動(dòng)的方式，傳動(dòng)過(guò)程不會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，而且傳動(dòng)性高。齒輪齒條具體為雙側(cè)齒條設(shè)置，兩齒條同時(shí)受齒輪傳動(dòng)，使齒輪齒條的受力平衡，確保齒輪齒條在其軸線上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，保證鎖模順利完成，同時(shí)可減小磨損。其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、性能可靠、經(jīng)久耐用的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：全電動(dòng)注塑機(jī)；鎖模；齒輪傳動(dòng)；減速箱

中圖分類號(hào)：TH132.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）26-0040-02

隨著新品種合成材料的出現(xiàn)和高精度要求的注塑制品使用的推廣，以及人們?nèi)諠u增強(qiáng)的環(huán)保意識(shí)，導(dǎo)致了對(duì)注塑機(jī)的要求也越來(lái)越高，近年來(lái)節(jié)能型、環(huán)保型等注塑機(jī)不斷出現(xiàn)，傳統(tǒng)的靠機(jī)電液混合控制的注塑機(jī)開(kāi)始慢慢退出歷史舞臺(tái)，導(dǎo)致了注塑行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)快速轉(zhuǎn)變。目前主流的新型注塑機(jī)有二板注塑機(jī)、微型注塑機(jī)、雙色注塑機(jī)、多組分注塑機(jī)、全電動(dòng)注塑機(jī)，而在其中，全電動(dòng)注射機(jī)最具有新型注塑機(jī)代表性。

所謂全電動(dòng)注塑機(jī)是指使用伺服電機(jī)，配以滾珠絲杠、同步帶以及齒輪等零部件來(lái)驅(qū)動(dòng)各個(gè)機(jī)構(gòu)的注塑機(jī)，其最根本的特點(diǎn)是所有驅(qū)動(dòng)模塊全為電動(dòng)式，而非傳統(tǒng)的液壓式。在整套設(shè)備中沒(méi)有液壓系統(tǒng)，也沒(méi)有任何液壓零部件。全電動(dòng)注塑機(jī)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，從一般民用到工業(yè)用品如汽車零件、化妝品容器、家庭器皿、精密齒輪等。全電動(dòng)注塑機(jī)的各機(jī)構(gòu) （注射、塑化、計(jì)量和射移等）及合模裝置的各機(jī)構(gòu) （開(kāi)模、鎖模、頂出、抽芯等）全部采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)[1]。

滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)作為全電動(dòng)注塑機(jī)主要傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩的系統(tǒng)，其中包括滾珠絲杠、螺母、滾珠、反向器、密封件等幾部分。滾珠絲杠屬于精密的零部件，在全電動(dòng)注塑機(jī)的使用過(guò)程中，滾珠絲杠比較容易由于頻繁的間歇沖擊載荷造成損壞失效，典型的損壞失效形式一般分為：表面損傷、嚴(yán)重變形和斷裂失效三種：

（1）表面損傷失效指機(jī)械零件因表面損傷而造成機(jī)械設(shè)

備無(wú)法正常工作或失去精度的現(xiàn)象。主要包括：接觸疲勞失效、磨損失效與腐蝕失效。接觸疲勞失效是指零件在作滾動(dòng)或滾滑復(fù)合運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于承受交變接觸載荷，使表面材料疲勞斷裂而形成點(diǎn)蝕或剝落的現(xiàn)象。磨損失效是指表面之間的相對(duì)滑動(dòng)摩擦導(dǎo)致其工作表面金屬不斷磨損而產(chǎn)生的失效。摩擦副對(duì)偶表面在相對(duì)滑動(dòng)過(guò)程中，表面材料與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，并伴隨機(jī)械作用而引起的材料損壞現(xiàn)象稱為腐蝕磨損。

（2）過(guò)量變形失效指零件在工作過(guò)程中產(chǎn)生超過(guò)允許值

的變形量而導(dǎo)致整個(gè)機(jī)械設(shè)備無(wú)法正常工作，或者能正常工作但產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)重下降的現(xiàn)象。

（3）斷裂失效指零件斷裂而導(dǎo)致整個(gè)機(jī)械設(shè)備無(wú)法工

作的現(xiàn)象。分為疲勞斷裂和受到超過(guò)材料強(qiáng)度極限的外加負(fù)載或沖擊載荷造成的過(guò)載斷裂。具體表現(xiàn)為絲杠、螺母明顯的部分脫落或整體裂痕、滾珠碎裂、反向器損壞等[2]。

從上面典型的損壞失效的三種形式來(lái)看，為了解決滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)的損壞失效問(wèn)題，以往基本都是把關(guān)注點(diǎn)聚焦在：如何減少滾珠絲桿內(nèi)部的滾動(dòng)副的磨損，比如加強(qiáng)滾珠接觸面的強(qiáng)度和硬度、使用耐腐蝕的材料或者在滾珠或絲杠上電鍍耐腐蝕的金屬材料來(lái)避免接觸疲勞失效、磨損失效與腐蝕失效；盡量避免應(yīng)力過(guò)大導(dǎo)致的絲杠變形，或者加強(qiáng)絲杠的剛度以提高其抗彎能力，減少過(guò)量變形和斷裂失效的情況發(fā)生。但這些方法始終停留在如何通過(guò)加強(qiáng)滾珠絲杠副來(lái)達(dá)到減緩滾珠絲杠失效，所需花費(fèi)的成本高，改善的難度高，有些時(shí)候還需要依賴一些新材料的研發(fā)應(yīng)用，所以往往得不到很好的改善效果。

鎖模系統(tǒng)的功能主要是壓緊安裝在鎖模定板和鎖模動(dòng)板中間的模具，也就是說(shuō)，鎖模動(dòng)板需要一個(gè)向前直線的運(yùn)動(dòng)和壓緊模具的力，滾珠絲杠只是為了傳遞從鎖模尾板提供給鎖模動(dòng)板的運(yùn)動(dòng)和力。基于這樣的思考，滾珠絲杠就不是唯一可以傳遞運(yùn)動(dòng)和力的機(jī)構(gòu)，只要能找到一種可以取代滾珠絲杠向鎖模動(dòng)板傳遞運(yùn)動(dòng)和力的機(jī)構(gòu)，而且同時(shí)可以保證達(dá)到滾珠絲杠的控制精度的機(jī)構(gòu)，也就可以完美的解決上述所講的滾珠絲杠的失效問(wèn)題。

如圖1所示，我公司所發(fā)明的全電動(dòng)注塑機(jī)鎖模用齒輪減速箱傳動(dòng)系統(tǒng)，里面主要包括十字頭2、鎖模尾板3、鎖模動(dòng)板3'、驅(qū)動(dòng)電機(jī)4、齒輪齒條5和齒輪減速箱A；其中，十字頭2和鎖模尾板3通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)連接鎖模動(dòng)板3'，十字頭2置于鎖模尾板3與鎖模動(dòng)板3'之間，鎖模尾板3相對(duì)靜止，鎖模動(dòng)板3'通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)隨十字頭2的往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)開(kāi)?；蜴i模運(yùn)動(dòng)；齒輪齒條5穿過(guò)鎖模尾板3并連接十字頭2，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4傳動(dòng)齒輪齒條5往復(fù)移動(dòng)，從而作用十字頭2實(shí)現(xiàn)上述開(kāi)?；蜴i模運(yùn)動(dòng)。具體地講，齒輪齒條5伸入鎖模尾板3內(nèi)的端部通過(guò)螺母1連接十字頭2，彼此固定連接；另一端活動(dòng)式貫穿鎖模尾板3，其外露部分傳動(dòng)連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)4。驅(qū)動(dòng)電機(jī)4與齒輪齒條5垂直分布，其輸出端連接齒輪減速箱A，齒輪減速箱A往外伸出兩根同步軸（轉(zhuǎn)速相同，轉(zhuǎn)向相反），并分別連接第一輸出齒輪9和第二輸出齒輪10，第一輸出齒輪9和第二輸出齒輪10同時(shí)作用齒輪齒條5。經(jīng)齒輪減速箱A內(nèi)的傳動(dòng)，第一輸出齒輪9和第二輸出齒輪10為同時(shí)、同速且互為逆向的轉(zhuǎn)動(dòng)，由此可知，其同時(shí)作用齒輪齒條5往同一方向移動(dòng)。齒輪齒條5兩側(cè)設(shè)置有相同的齒牙，第一輸出齒輪9和第二輸出齒輪10分別嚙合兩側(cè)齒牙，第一輸出齒輪9和第二輸出齒輪10實(shí)質(zhì)為兩個(gè)相同的齒輪，且對(duì)稱設(shè)置于齒輪齒條5兩側(cè)，該結(jié)構(gòu)確保齒輪齒條5平衡受力，不會(huì)產(chǎn)生側(cè)向偏離，保證其始終在軸線上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。齒輪減速箱A內(nèi)部具體結(jié)構(gòu)如下：驅(qū)動(dòng)電機(jī)4輸出端伸入齒輪減速箱A內(nèi)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4輸出端裝配有輸入齒輪6；輸入齒輪6傳動(dòng)至第一過(guò)渡齒輪13，第二過(guò)渡齒輪12與第一過(guò)渡齒輪13同軸，其兩側(cè)分別連接第三過(guò)渡齒輪11和惰輪8，惰輪8與第二過(guò)渡齒輪12齒數(shù)相同，其另一側(cè)傳動(dòng)至第四過(guò)渡齒輪7。第三過(guò)渡齒輪11同軸連接第二輸出齒輪10，第四過(guò)渡齒輪7同軸連接第一輸出齒輪9。齒輪減速箱A內(nèi)的齒輪副結(jié)構(gòu)保證了第一輸出齒輪9和第二輸出齒輪10可以轉(zhuǎn)速相同，轉(zhuǎn)向相反的同步轉(zhuǎn)動(dòng)。

與傳統(tǒng)的滾珠絲杠相比，齒輪齒條由于運(yùn)用齒條傳動(dòng)的方式，傳動(dòng)過(guò)程不會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，而且傳動(dòng)性高。齒輪齒條為齒面接觸，比滾珠絲杠的球面接觸更能避免表面磨損失效，而且磨損后對(duì)精度的影響也沒(méi)有滾珠絲杠大。齒輪齒條具體為雙側(cè)齒條設(shè)置，兩齒條同時(shí)受齒輪傳動(dòng)，使齒輪齒條的受力平衡，確保齒輪齒條在其軸線上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，保證鎖模順利完成，同時(shí)可減小過(guò)度變形所造成的磨損。齒輪箱內(nèi)的齒輪可根據(jù)不同的鎖模機(jī)鉸結(jié)構(gòu)調(diào)整大小，以得到不同的減速比，更換方式非常靈活，改造成本低。

這是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、性能可靠、經(jīng)久耐用的全電動(dòng)注塑機(jī)鎖模用齒輪減速箱傳動(dòng)系統(tǒng)，借用了齒輪傳動(dòng)的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，克服了現(xiàn)有全電動(dòng)注塑機(jī)鎖模采用滾珠絲桿作為傳動(dòng)系統(tǒng)的不足，是一種從根本上在脫離滾珠絲杠傳動(dòng)的基礎(chǔ)上所設(shè)計(jì)出來(lái)的機(jī)構(gòu)，使全電動(dòng)注塑機(jī)鎖模機(jī)構(gòu)的使用壽命得到有效保障，減輕了用戶的維護(hù)成本，也為在全電動(dòng)注塑機(jī)上其他使用滾珠絲杠副的機(jī)構(gòu)提供了一種很好的替代方案。

參考文獻(xiàn)：

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