吨装桶成型机吹气部件及导轨部件设计

毕 业 设 计（论文）题目： 吨装桶成型机吹气部件及导轨部件设计姓 名： 指导教师： 专 业： I摘 要1974 年，世界上第一只 IBC 塑料集装桶诞生，它出现降低了运输成本，并且节省空间，大大提高运输效率，塑料包装是近年来包装业的发展方向，目前欧美年销量大于 300 万只，据统计，全国每年至少需要 52.5 万只，而国内产能只能为 23 万只，缺口是巨大的，在这种环境下，我们所研究的课题是很具有意义的。我们整个机器被有机的分割，每个人做自己的一部分，但是我们每个人做的都不是单独的独立的，需要有机的组合在一起。论文较全面的收集了有关资料，对吹塑成型进行了一定的分析研究，总结了吹塑成型的设计特点，针对总体设计的不同要求，确定了总体设计方案。关键字：吹塑成型，集装桶，IBCIIABSTRACT1974, The birth of the worlds 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 录摘 要IABSTRACTII第一章 前言 11.1 吨装桶的现状和发展趋势第二章 总体设计 32.1 总体方案设计 32.1.1 模头装置方案的设计42.1.1.1 机颈部分设计42.1.1.2 机头结构设计52.1.1.3 机头机颈分析介绍82.1.1.4 熔体机头内的流动分析102.1.2 吹塑中最重要的开合模同步及统一吹气部件的中心线122.1.2.1 左右模的简单介绍132.1.2.2 支架与拉杆的作用152.1.2.3 吹气部件的作用172.1.2.4 导轨部件的作用18第三章 吹气部件的设计 183.1.1 吹气部件18第四章 导轨部件的设计 .204.1.1 导轨部件 224.1.2.1 THK LM 导轨的优点 224.1.3 主导轨的选择 IV224.1.3.4 主导轨的直线系统的寿命分析22第五章 设计总结 255.1 设计总结 25参考文献 27致 谢 28附 中英文文献 291第一章 前言1.1 吨装桶的优点及发展趋势在国际上，它叫 IBC(Intermediate Bulk Container, 中型散装容器)，在国内，它有很多名字：塑料集装桶、吨装方桶、吨包装集装桶、千升桶、IBC桶、 IBC 集装桶1974 年，世界上第一只 IBC 塑料集装桶诞生20 世纪 90 年代，IBC 塑料集装桶成为了全球风靡的液体包装容器，广泛适用于各类液体、粘稠物和粉粒物的灌装与运输1997 年 7 月，联合国通过了国际海运危险货物规则(IMDG CODE)， IBC塑料集装桶被规定为世界各国危险品远洋海运的指定包装容器1997 年 10 月，亚洲第一只 IBC 塑料集装桶在山海容器诞生，从此开始了中国 IBC 市场的辛勤开拓2003 年，山海 IBC 塑料集装桶畅销全国，越来越多的企业选择了山海 IBC集装桶来包装各类化工、食品、药品、油脂等产品。集装箱是全球货运主要的运输工具，集装箱运输是国际货物运输的主要方式之一，全球经济一体化的趋势决定集装箱运输已经涉及到企业的核心利益乃至国家的经济命脉，开展集装箱运输有着深远的战略意义。集装箱运输是国际货物运输的主要方式之一，全球经济一体化的趋势决定集装箱运输已经涉及到企业的核心利益乃至国家的经济命脉，开展集装箱运输有着深远的战略意义。随着我国经济、对外贸易的快速发展以及集装箱运输的自身优越性，适箱货物及集装化货物运输需求越来越大，肯定是今后货物运输现代化的主要方向之一。吨装桶因为其外型可以极大的节省集装箱空间将空间利用率提高 25%以上（200 升塑料桶相比） ，并可叠层堆放，最高可以堆放四层，特别适用海运集装箱运输，20 英尺的集装箱可以装运 1000 升容器 18-20 只，大大减低了运输成本提高运输效率，节省运输成本，所以在欧美发达国家已经非常受到各个行业2的青睐，所以吨装桶的大量使用是将来中国运输行业的首选。并且吨装桶内胆采用高分子量高密低压聚乙烯，强度高，耐腐蚀，卫生性好，使用寿命长，安全可靠。还有它结构合理，牢固，自带铲板，可以利用铲车或手动液压搬运车进行装卸运输，大大减轻了工人的劳动强度。容器自带排液阀，排液方面可靠。可以利用液体的自重自然排液，特殊的几何设计使得排液更加彻底、迅速、安全。易于管理。内桶上铸有容积的刻度，用户可以利用容器的透明的特性，清楚地看到容器内的液体高度，非常容易地计算容器内的体积和重量，而不需要重复计量，缩短了管理时间。包装范围广。广泛用于和类等各类化学危险品液体的包装，灌装的液体密度最大可达 2.1。桶盖内安装高效减压阀，储运过程安全可靠。使用寿命长达 3 年。采用组合式的结构设计，构件更换方便，延长使用寿命，降低使用成本，并且从环保的角度来考虑，组合式的结构设计可以大大提高一件产品的使用率，避免了因为一个部件的损坏而使整个产品报废，大大的减少了对环境的污染，在新的时代下，环保必定是每个产品的研究课题。从回收角度上来考虑，复合型中型散装容器回收系统复合型中型散装容器包含了许多珍贵的原材料，而这些原材料来自于有限的社会资源。因此，再利用已使用过的包装产品对于社会现在和将来都具有重要的意义。反复多次的使用将使社会资源、材料和能源得到充分利用。试（检）验标准：根据国际海事组织修订的 2000 版国际海运危险货物规则对 IBC 的要求，其基本性能指标应符合下列标准： 1.跌落试验：容器内灌装公称容量 98%的试验液体，冷冻至-18，并在此环境温度下，跌落高度 0.81.5 米不等。不破裂、不渗漏。 2.渗漏试验：容器内注入 20Kpa 的气压，常温下保持 10 分钟。不渗漏。3.液压试验：容器内注入 100Kpa 水压，常温下保持 10 分钟。不破裂、不渗漏。 34.堆码试验：容器内注入公称容量 98%的水，上部加载量为其最大允许总重的 1.8 倍，常温下静置 24 小时。不倒塌、不变形、不渗漏。 5.底部提升试验：容器内注入公称容量 98%的水，上部加载量为其最大允许总重的 1.25 倍，叉车的铲脚进入托盘深度的 75%处。提升、降落两次，每个方向重复进行。不破裂、不渗漏。图 1第二章 总体设计2.1 总体方案的设计.吹塑机英语全称 BLOW MOULDING MACHINE.简称 BMM .其基本工作原理为:向软化的热塑性的型坯中充气,使其紧贴到封闭模具的冷却表面,被吹胀的型坯凝固,形成中空塑料制品。4中空吹塑是由挤出机将熔融塑料通过机头挤出一型坯,在闭合的模具中借助气体压力使型坯吹胀而形成空心制品的工艺过程。中空吹塑成型快速地向各工业领域渗透,并得到深度的发展,广泛地应用于包装、建材、家用电器、信息、食品、机械、汽车等行业。特别是汽车行业,如油箱、保险杠、各种三维弯曲管等关键器件的应用。在中空吹塑过程中,型坯的形成是吹塑过程的核心,型坯尺寸的准确与否直接影响着制品的质量。这是因为型坯的形成与受热、机械历程、型坯的质量和直径分布对吹胀和冷却都有很大的影响。尤其是对大型容器,要求型坯的强度要高(分子质量要适当高些) ,型坯离开口模悬挂时产生的垂伸量要小,以确保型坯壁厚分布的均匀性。随着计算方法与技术的快速发展,计算机模拟技术在高分子材料加工领域中的应用已很广泛,如:P HREND 等人用有限元法模拟了挤出口模内的速度分布,并以数值法计算出压力降。由于型坯吹胀时,其轮廓的流动与变形行为极为复杂,因此,经常是在一些假设条件下,以薄壁型坯受到恒定内压力作用下仅作径向吹胀运动,建立型坯自由吹胀的一维数学模型。该模型采用连续性方程和运动方程对型坯自由吹胀过程进行分析。采用有限元法,借助求解非稳定状态的运动方程与能量方程对环筒形型坯的吹胀过程、冷却与固化行为进行分析。其结果可确定每一时间步长内型坯运动表面的流场与温度分布,可确定型坯运动表面的位置。同时根据聚合物的性能特点、成型工艺条件及机头与模具结构,可以从中预示型坯吹胀时间及容器壁厚的分布。通过预测的参数就可以帮助生产单位选择合适的工艺条件和机头结构,以提高产品的质量和生产率。本课题主要研究吹塑吨装桶的整体机器，任务就是将高性能聚乙烯加工成一个盾状同的内胆，内胆容积是 1000L 的，大概有 20-30 公斤。整体机器可分为送料装置，模头装置，左右模具，模架，支架与拉杆，吹气部件，导轨部件。2.1.1 模头装置方案的设计2.1.1.1 机颈部分设计机颈送料装置：将高性能聚乙烯加热成流质并且推动它向前进的装置。5（图 2） 示意图高性能聚乙烯塑料粒子放入进料口，机筒内的加热线圈加热，机筒内的螺杆在电机的带动下，推动聚乙烯向前移动，聚乙烯的熔点约为 200。机筒的螺杆有单螺杆、双螺杆、多螺杆，因其制造的产品不同而不同.现在的螺杆大都是用电机带动，用变频器控制螺杆转速.螺杆的机筒外面有加热线圈用来溶化塑料.由于每种塑料的溶点不同所以你在设计加热线圈应有三种温度功能显示.一为设定温度如 200 度.二为最高允许温度如 250 度,到达最高温度螺杆会自停.并报警显示.三为最低允许温度如 160到过最低温度螺杆会自停.并报警显示.而螺杆的温度在最高温度或最低温度时电机无法起动!2.1.1.2 机头结构设计机头装置：利用打料板和推料板将流质体的高性能聚乙烯向下打入模具内，最后形成环形的水帘状熔体。6（图3） 机头7（图 4） 熔体最后挤出形状示意图 在图 4 中我们可以很形象的认识到，最后这些高性能聚乙烯已经是流质状态经过打料板和推料板的共同作用，使它在模头内部向下运动，最后形成这样的圆桶型的水帘状的流体。模头装置中最重要的就是打料板及推料板运动，在送料及加热装置中被加热到预定温度的聚乙烯，送进模头的打料仓，再由模头中的打料板向下打料， 并且模头的最下方还有推料板，推料板的开合运动可以增大减小流体的运动速度熔体最后挤出形状示意图这些高性能聚乙烯已经是流质状态经过打料板和推料板的共同作用，使它在模头内部向下运动，最后形成这样的圆桶型的水帘状的流体。模头装置中最重要的就是打料板及推料板运动，在送料及加热装置中被加热到预定温度的聚乙烯，送进模头的打料仓，再由模头中的打料板向下打料， 8并且模头的最下方还有推料板，推料板的开合运动可以增大减小流体的运动速度2.1.1.3 机头机颈分析介绍在挤出机塑化装置的终端装有型坯挤出机头,机头按熔料的进入方向可分为侧向进料式和中心进料式两大类。侧向进料式中空吹塑机头由机颈、芯棒、锁母、机头体、口模、加热圈等部件组成(如图1所示) 。图 5 侧向进料式中空吹塑机头结构图机头的其它部件(如:锁母、机头体、口模、加热圈等)。机头由于侧向进料,熔料绕芯棒流动存在不同程度的不均匀性,两股料流的结合处产生明显的熔接线,对芯模和口模的不同心度有非常敏感的影响,这就会明显地影响型坯壁厚分布的均匀性。由此对该结构机头进行了一些改进(如图2 所示) 。流动阻力增加,熔接线的结合效果有所改进。中心进料吹塑机头结构(如图5 所示) 好于侧向进料机头。熔料通过分流器进入环型流道的同时进行分流过渡,形成均匀、稳定、无结合线的轴向流动。口模圆周边的出料速度一致,坯料挤出稳定,壁厚均匀,所吹塑的容器表面光洁度和透明度较好。9图 6 改进后侧向进料机头结构图101 机颈;2 鹅颈弯管;3 气嘴;4 分流器;5 机头体;6 分流支架;7 芯模;8 口模;9 压圈图 7 中心进料吹塑机头结构图在生产壁厚不一致的大型容器时,可采用储料式、芯模或口模能够沿轴线方向上下移动的机头。这种机头用于间歇式挤出,是将熔料挤入储料腔内,料量达到要求时,向下移动活塞快速挤出熔料,形成型坯;同时,根据容器不同位置壁厚的需要来移动芯模或口模,改变长度方向上的厚度,即改变口模挤坯间隙(如图8所示) 。不同的容器需要特定的设计模头，这时一般中空吹塑成型机器模头的装置2.1.1.4熔体机头内的流动分析吹塑，吹塑出来的产品需要合格，非常重要的一步就是熔体在模头装置中流动，最后形成水帘状态的曲线，就必须研究，掌握其熔体流动规律。下面就对熔体在模头中流动进行一些分析：11聚合物熔体在模头内流动过程的模拟之一是利用现有软件或者程序语言进行动画模拟,可进行演示并充分显示物料在机头内的流动状态。其形象逼真的效果图可作为多媒体教学、Internet 网上演示、新产品发布、期刊杂志广告制作等。通过计算机模拟熔料在机头内的流动过程,可以使设计者直观地了解成型过程中熔料的流动变化规律,以获得最佳的设备结构。图 8 口模挤坯间隙变化图(A) (B)图 9 熔体进入机颈流道内的流动状态图9 中(A) 为熔体进入锥形流道内的流动状态; (B) 为熔体进入圆形流道内的流动状态。熔体进入型腔内流向口模的流动状态如图10 所示。12图 10 熔体沿型腔流道流向口模的流动状态从这些图片我们可以直观的了解到吹塑机的的挤料装置和模头中的流体聚乙烯的流动挤压运动。2.1.2 吹塑中最重要开合模同步及统一吹气部件的中心线2.1.2.1 左右模的简单介绍13图 11 左模具部分 这是左模具，吹塑成型重要的部分就是左右模具的开合到位，如果左右模具开合动作不到位，那么就根本无法整个机器就根本无法进行以下动作，因为开合模具无法保证精确的话，那么以下的任何补救和动作都是多余的，最终及时吹塑成型后，其产品很难保证合格率。为了吹塑不同的容器，其吹塑机器的左右模具是不同的，模具是为了一种或者一类特定的容器服务的，我们这个课题的左右模的是在轨道上安装滑块进行移动，并且为了我们吹塑的容器有一个特定的设计，下面就进行介绍特别的地方。下面介绍图中的一些装置，1：滑块，作用：让模具在导轨上进行移动，2：导轨，作用，支撑很多部件，及使很多部件在其上运动。3：左模具，吹塑中的最重要的部分，作用：吹气后使熔体紧紧的贴在模具中，最后成型。4：主油缸，作用：推动模具。5：同步器，固定在导轨上，作用：使左模具和左模架产生相对运动。下面对介绍我们吹塑的吨装桶的内 胆上的缺口是如何在模具中形成的。14图 12图 12 中的 1 就是生产出来的内胆的缺口地方，这个缺口是如何在模具中形成的呢？在我们的右模具中，有一个滑块，它有一个油缸推动，在合模后，滑块油缸推动小滑块前进。在型腔内形成一个阻碍，最后形成一个如图 12 的缺口，吹塑完毕后，滑块向后缩，再取出内胆，不然是无法取出内胆的。15图 13模具的开合，是先合再开，流质状的聚乙烯的到模具的型腔中，并且熔体量达到标准了，模头会给模具一个信号，模具准备合闭，这时运用传感器及 PLC控制。模具的合闭是如何实现的呢？左模具的左侧有一个主油缸，它推动左模具向有运动。无论是左模具还是右模具都是在底部装上滑块在导轨上运动的。但是怎样才能使左模具和右模具实现同时运动？下面就在支架中介绍。2.1.2.2 支架与拉杆的作用上面说到如何使左右模具同时运动，这里我们使用几个部件的共同作用才使左右模具同时运动。16拉杆、支架：在左右模具上方，有一根拉杆，它固定在左右模架上，主油缸推动左模具向右运动的同时，由于左模具和左模架之间有一个同步器，它是固定在导轨上面，有了这一个同步器，它使左模架和左模具之间产生一个相对运动，左模架和左模具都是在其底部安装了滑块在导轨上面运动的。所以左右模具的开合运动就是依靠拉杆、支架、同步器实现的。示意图 图 141：同步器2：主油缸3：左模架4：锁模油缸5：拉杆6：左模具7：滑块油缸8：增压油缸9：导轨同步器固定在导轨上，连接左模具和左模架，主油缸推动做模具做向右运动，同时使左模架向右运动，左模架由拉杆连接着右模架，同时使右模架向左运动。就是这样实现左右模架的同步运动172.1.2.3 吹气部件的作用吹气部件存在于整台机器的底部，吹气部件的作用、动作是怎样的呢?吹气部件的作用，就是给合模后的模具的型腔内充气，使水帘状的熔体聚乙烯被空气挤压、贴到模具内部，最后冷却成型。吹气部件的动作就较开合模简单了，吹气部件是在合模前已经向上伸到位，是在模头向下挤压流体聚乙烯的量达到标准了，模头给吹气部件一个信号，吹气部件此时向上运动到位。这是合模前的吹气部件的运动，开模的吹气部件的运动是在吹塑吨装桶内胆完毕后，向下运动。2.1.2.4 导轨部件的作用整台机器大部分装置是安装在导轨或者在导轨上运动的，导轨部件包括了导轨、和连接地面的装置。这个装置是自制的，利用工字钢和槽钢及六角螺钉进行的组装，上接导轨、下接水平地面。在下面会具体的介绍，因为导轨部件是直接安装在水平地面的。18第三章 吹气部件的设计3.1.1 吹气部件图 15吹气部件：由下托板、下托板支架、内六角螺钉、充气口、充气口连接板、导柱、充气缸、充气钢板、导套组装成的。吹气部件的升上、降下运动都是由油缸作用的。当模头打料到预定值时，出气部件上升。左右模具再进行合模当内容器吹塑完毕时，左右模具打开，吹气部件下降。整个吹气部件是安装在地面以下的。19吹气部件最为重要的是：要求吹气部件的吹起口的中心线与合模后的左右模具的中心线在一条直线上。图 16如何使吹起口的中心线和左右模的中心线对齐呢？为了解决这个问题，只要加一块挡板。挡板的作用就是：当吹气部件已经升上到位时，左右模具合模接触到挡板，就可以调节吹起口的位置，吹起口是可以左右移动的。左右模具的到位，其实也是无法非常精确的，当机器使用多了，精确度就难以保证，但是我们只要要求左右模和吹起口的中心线在一条直线上，那么我们生产出来的产品就不会出现问题，所以直接绕过了精确度难以保证的问题，下面的一张图就是挡板的安装，及出气口的的图。吹气，对型腔内是要吹 6 公斤的空气，吹气时间一般在 分钟左右，充气完毕后对型腔内有 600000 压强。20吹气部件的运动是一个油缸推动上升下降的。1. 液压系统工作压力为 16MPa2. 油缸内径 70/活塞杆径 353. 油缸行程 420油缸行程即设计的吹气口上升下降的距离=420第四章 导轨部件的设计4.1.1 导轨部件整台机器的模具、模架、及大部分部件都是安放在导轨上的，有的固定在导轨上、有的是与导轨之间安装滑块进行运动。导轨是金属或其它材料制成的槽或脊，可承受、固定、引导移动装置或设备并减少其摩擦的一种装置。整个导轨部件包括了：导轨、及连接导轨和水平地面的装置，导轨型号 用途 单根长度 总长度HSR 55CA 主导轨 6200mm 2x6200mmHSR 35CA 模具滑块导轨 760mm 2x760mm导轨型号 用途 单根长度 总长度HSR 55CA 主导轨 6200mm 2x6200mmHSR 35CA 模具滑块导轨 760mm 2x760mm导轨是南京数控装配厂购买的，连接地面及导轨的装置是自制的，是利用工字钢、槽钢及六角螺钉进行组装的。图 18211：固定在地面的螺钉2：调节块3：加强板，对工字钢、槽钢起加强作用。20 号工字钢 2 件 20 号槽钢 16 件2 件工字钢平行度要求为 0.15mm，直线度为 0.15mm，上平面度为0.15mm。一般的导轨材料常常是：1.铸铁:HT200、高磷铸铁、低合金铸铁、HT300； 2.钢:一般用寻轨：45钢、40Cr、T8A、T10A、GCr15、GCr15SiMn等表面淬火或全淬；要求高的导轨，常采用20Ce、20CrMnTi、15钢等，渗碳淬硬到5662HRC，磨削加工后淬硬深度不低于1.5mm; 3.有色金属:黄铜HPb59-1,锡青铜:ZCuSn6Pb3Zn6,铝青铜:ZQAl9-2等; 导轨的材料铁：HT200是灰铸铁的牌号,灰铸铁HT200的最低抗拉强度200MPa.并且收集了一些导轨的市场资料：图19 THK导轨HSR-YR型 THK的 “LM导轨副”广泛应用于先进机电一体化设备的直线运动部中。自1971年日本THK公司利用滚珠循环运动原理发明了直线滚动导轨以来，具有超重负荷、超高刚性同时具有良好的衰减性能的产品。这种在平面上的简单作业，只需要有螺栓装配就能达到无间隙的高精度的单元结构，在与导轨成直角的所有方向上，都能承受大负荷。224.1.2.1 THK LM 导轨优点我们使用的 THKLM 导轨具有以下优点：1.定位精度提高到一个数位，直线运动系统可使摩擦系数减小到 1/50,由于动摩擦与静摩擦之差很小，能够灵活运动，扭矩减小到 9/10，所以可将定位精度设定到超微米。所以对整套极其的开合模具的精度做到了保证。2.可以提高吹塑机的生产效率，直线运动系统由于摩擦阻力小，因此发热小，可实现高速运动，所以可提高生产效率 20%-30%。3.降低机械造价，并且大幅度节省电力，吹塑极其的频繁的开合模运动，是由主油缸推动的，最终是还是用电力带动的，所以左右模具，模架在导轨上的运动，由于直线运动系统由于摩擦阻力小，用于反复进行起动、停止动作频繁的往复运动，可大幅度的节省能源，可使所用的动力源及动力传动机构小型化，因减轻了重量，可使机械的造价及电力费用降低 9/10，所以使机械整体系统费用大幅度降低。4.可长时间维持高精度，整套吹塑机是不可以用个两三天就换个导轨部件的，并且在长时间的使用中，必须保持一定的精度要求，滑块导轨面的流体润滑，由于油膜的浮动，产生的运动精度的误差无法避免，在绝大多数的情况下，润滑只限于边界区域，其大量的运动能几乎以摩擦损耗能的形式全部被消耗掉了。但是与之相反，滚动接触由于摩擦能量小，滚动面的摩擦损耗也小，所以能长时间的保持精度，同时，由于使用的润滑油也少，所以绝大多数的情况下，只使用黄油就已经足够了，这样使得在润滑的设计，机械的管理方面都变的比较容易。5.简单的组装即可达到高精度，缩短了设计工时。LM 导轨只用一个滑块所组成的约束单元结构就能承受上下左右等各方面的负荷，并且达到比装配便面精度提高至少 1/3 以上的直线运动精度。4.1.3 主导轨的选择3.1.3.4 主导轨的直线系统的寿命分析当直线运动系统承受负荷并且做滚运动时，导轨表面及滚动部分（钢珠或23者滚柱）会不断地受到循环应力的作用，一旦达到临界值，滚动表面就会产生疲劳破损，在表面的一些部分会产生鱼鳞状剥落，这种现象叫做表面剥落.直线运动系统的寿命，指的是导轨表面或者是滚动部分，由于材料的滚动疲劳而产生表面剥落时为止的总行走距离。为了确保直线运动系统的寿命，一般使用额定寿命。额定寿命：同批直线运动系统，逐个地在相同的条件下运动，其中 90%的总运动距离能达不到表面剥落。基本动额定负荷 C：一种方向和大小不变的负荷，当一批相同的直线运动逐个运动时，使用钢珠的直线运动系统，其额定寿命 L=50KM，使用滚柱的直线运动系统，额定寿命为 L-=100KMTHK 直线运动系统额定寿命的计算，是由于基本额定动负荷及系统实际所承受的工作负荷； 使用钢珠的直线运动系统：L=C/P*50使用滚柱的直线运动系统：L=C/P 10/3*100L：额定寿命 单位：kmC：基本额定动负荷 单位：kgfP：系统实际工作时的负荷 单位：kgf计算寿命的时间：直线运动系统的寿命时间，是按照基本时间内的走行距离来计算的，当行程的长度及往复次数均等时 31*026sLhlnLh：寿命时间 单位：hrL：额定寿命 单位：kmLs：行程长度 单位：mN1：每分钟往复次数 单位：opm我们吹塑机的行程长度即开合模距离 ls=1.06 米模具从开到合时间为 3-4 秒，合模到开模的间隔时间为 3 分钟，所以N1=0.33 3*102.6Lh24并且在实际生产中直线运动系统所承受的负荷，是很难计算出来的，特别是运动中随着振动或者冲击的情况较多时，且计算求出在各直线系统的负荷不是简单之事，再有，导轨表面的硬度以及直线的运动系统的内部温度也对寿命有很大的影响。所以在考虑以上条件的情况下，使用钢珠的直线运动系统： 3*()*50htcwffLp使用滚柱的直线运动系统： 103*()*htcwffLpL：额定寿命 单位：kmC：基本额定动负荷单位：kgfPC：计算负荷 单位：kgffh：硬度系数ft：温度系数fc：接触系数fw：负荷系数我们为了发挥直线运动系统的性能，与钢珠或者滚柱接触的导轨表面的至少具有 HRC58-64 的硬度，如果硬度达不到要求，太低的话会导致寿命缩短及容许负荷减少，我们的导轨上面的模具、模架、等其他装置的重量在 4-5 吨重，所以必须早导轨的硬度上面要有很高的标准。我们取导轨表面 HRC 为 55 时，得 fH=0.6考虑温度对导轨的影响：直线运动系统的温度超过 100时，导轨表面的硬度就会下降，与在常温下使用相比，寿命会缩短、容许负荷减小，这时要在要在基本额定动负荷及基本额定静负荷乘以温度系数，我们的吹塑温度一般在200 左右，为了更高的要求，我们就把 200设为机器的常温，通过查表得出温度系数 ft=0.75接触系数是与导轨上的滑块个数有关系的，我们的模具底部及模架底部都有滑块，滑块个数为 8，通过查表，得知 5 个滑块的接触系数为 0.61，由于学识有限，所以没有得知 8 个滑块的接25触系统，但是滑块的接触系数是与滑块个数成反比的，并且数值差距不大，所以设它的接触系数为 0.5负荷系数 fw：我们的吹塑机的模具、模架在导轨上面做直线运动，没有明显的冲击及振动，以中速运动，f w=1.5-2.0，由于我们的模具开合速度仅仅为20m/min，所以取 fw=1.5到底是选钢珠还是滚柱呢，我们可以从钢珠和滚柱滑块的精确度来选择，钢珠滑块与导轨的接触面积小，滑块的移动精确度比滚柱滑块高，我们整台吹塑机器的开合运动的精确度当然是越高越好，所以选择钢珠较为合适。30.6*75.*501cLp由于 C 基本额定动载荷与 PC很难实际求出，但是通过查使用钢珠直线运动系统的寿命线图，可以推算一个大概范围，因为我们设计的极其的寿命必须，必须保证在很长的时间，所以通过钢珠的直线运动寿命线图，得出负荷比=2.4（设机器的导轨工作 5 年，每年工作 300 小时，每天工作 20 小时，总计 3万小时）静额定负荷 Co：直线运动系统在静止或者运动状态中，常常出现承受过大的负荷，或者有很大的冲击负荷的情况，因而使导轨表面与滚动本体之间，局部产生永久变形。这种永久变形如果超过某一限度，则会妨碍直线运动系统的平稳性。5 吨的装置与导轨的摩擦系数为 0.1，在不考虑启动及停止时模具，模架对导轨的应力时，最小额定负荷为 5000kgf，但是实际中是不可能不考虑，启动停止的冲击的，必须要选择一个比 5000 大的承受导轨，所以 HSR 55CA 的基本额定负荷为 9000kgf，比较适合这个范围，HSR 55HA 是超级重负荷型，在这里不需要，而 HSR 45CA 的基本额定负荷为 6000kgf，这个数值太小根本不能保证安全系数。所以 HSR 55CA 的基本额定负荷是最理想的选择。第五章 设计总结5.1 设计总结通过近一个学期的毕业设计，对