全电动注塑机锁模滚珠丝杠柔性连接结构应用分析

梁启华

（广东伊之密精密机械股份有限公司，广东 佛山 528303）

全电动注塑机锁模滚珠丝杠柔性连接结构应用分析

梁启华

（广东伊之密精密机械股份有限公司，广东 佛山 528303）

介绍一种全电动注塑机锁模滚珠丝杠柔性连接结构，包括同时连接锁模尾板和十字头的滚珠丝杠，其一端传动连接驱动电机，滚珠丝杠作用十字头以轴线为轨迹往复运动，通过在滚珠丝杠与十字头和锁模尾板的连接处设置调心机构，使滚珠丝杠的轴线可以跟随十字头的运动轨迹调整，从而减少滚珠丝杠等构件的磨损。其具有结构简单合理、性能可靠、耐用的特点。

全电动注塑机；锁模；滚珠丝杆；柔性结构

全电动曲肘式注塑机采用伺服电机驱动滚珠丝杠带动各相关部件运动的形式，相比于采用电机驱动液压泵站泵送液压油而推动油缸来带动各相关部件运动的全液压式注塑机，由于省去液压油这个中间环节，从而更加节能、节水和环保。由于全电动式注塑机绿色环保的优点，当前大有普及之势。

全电动注塑机发展到今，锁模部分一般包括电机、一对传动配合的滚珠丝杠和传动螺母运动的动力传递机构，以及一可转动地固定在支承座上的传动套筒，该传动套筒一端与动力传递机构相连，另一端与传动螺母连接，所属的滚珠丝杠其一端置于传动套筒内腔中，另一端经传动螺母与模具开启机构上的十字头相连。由此可见，该结构的连接为刚性连接，会造成滚珠丝杆的磨损，下面来分析具体的滚珠丝杆从磨损到失效的过程。

现有的全电动注塑机锁模部分的滚珠丝杠连接机构中，曲肘连杆式十字头的运动轨迹按照理论来说是与导柱平行的直线，一般是由安装在锁模尾板上的导向杆和安装在十字头上的导向套决定的，但是由于锁模尾板、十字头等相关零件存在加工误差，注塑模具的平行度也存在偏差，这些都会影响十字头的运动轨迹，使运动轨迹偏离理论设计。而传统的液压式注塑机由于活塞杆、活塞与连接件有一定间隙，而这个间隙是由弹性材料油封填充支撑的，因此有一定柔性。在全电动注塑机中，这个结构是由滚珠丝杠和滚珠丝杠螺母及轴承组成的，为了实现精密运动，这些构件间隙很小，基本属于刚性连接，当十字头运动轨迹出现偏差时，刚性结构很难吸收，导致机构的快速磨损，尤其是滚珠丝杠的磨损。在合模动作时，其合模机构中滚珠丝杠副由于负载大而磨损就更为严重。对于这一问题，目前还没有很好的解决办法。滚珠螺旋丝杠副实际工作过程中内部及外部复杂的传动力学因素往往是造成滚珠丝杠副失效的主要原因。失效是由接触应力引起的接触疲劳破坏造成的，降低滚珠接触应力可有效抑制滚珠、丝杠及螺母的磨损，从而提高滚珠丝杠副的工作寿命。

为了解决滚珠螺旋丝杠副的磨损问题，我司设计了一种全新的全电动注塑机锁模滚珠丝杠连接结构，由滚珠丝杠和滚珠丝杠螺母、轴承以及可调心构件（如可调心的轴承等）等组成，它们通过轴承或者螺纹连接等方式分别连接在锁模尾板和锁模十字头上，其特点是滚珠丝杠的轴线可以跟随十字头的运动轨迹调整。

如图1，本全电动注塑机锁模滚珠丝杠柔性连接结构，包括丝杠螺母1、滚珠丝杠2、调心机构3、丝杠轴承4、传动带轮5、锁模尾板6、十字头7、驱动电机（附图未标示）。其中滚珠丝杠2同时连接锁模尾板6和十字头7，其一端传动连接驱动电机，滚珠丝杠2作用十字头7以轴线为轨迹往复运动。滚珠丝杠2与锁模尾板6和十字头7的连接处分别设置有前后调心机构3，以调整滚珠丝杠2的轴线与十字头7的运动轨迹重合。具体地讲，滚珠丝杠2与锁模尾板6的连接处固定装配有丝杆轴承4，后调心机构3置于锁模尾板6与丝杆轴承4之间，通过工具作用后调心机构3，以实现调心作用，从而调节锁模尾板6与滚珠丝杠2的相对位置。滚珠丝杠2与十字头7的连接处固定装配有滚珠螺母1，前调心机构3置于十字头7与滚珠螺母1之间，通过工具作用前调心机构3，以实现调心作用，从而调节十字头7与滚珠丝杠2的相对位置。在前后两个调心机构3的配合调整下，可确保滚珠丝杠2的轴线与十字头7的运动轨迹重合，有效减少滚珠丝杠2等构件的磨损。锁模尾板6上的后调心机构3与十字头7上的前调心机构3轴线重合，但互不接触；锁模尾板6上的调心机构3相对静止，十字头7上的调心机构3在一定范围内沿轴线往复运动。两个调心机构3为可调心的轴承，整体结构既可调心，又不影响滚珠丝杠2的活动。十字头7以滚珠丝杠2的轴线为运动轨迹，并在其表面往复运动，十字头7始终在滚珠丝杠2上。锁模尾板6设置有空腔，十字头7于空腔内往复运动，但互不接触。滚珠丝杠2一端部外露于锁模尾板6，并通过装配传动带轮5传动连接驱动电机。

图1

这是一种结构简单合理、性能可靠、耐用的全电动注塑机锁模滚珠丝杠柔性连接结构，可以克服现有全电动注塑机锁模滚珠丝杆刚性接触所造成的磨损，使全电动注塑机的重复精度得到有效保障，同时也减轻了用户的维护成本。

[1]丁东升．全电动式注塑机合模机构尾板的拓扑优化设计[J]．轻工机械，2014．12．

[2]沈雪明，袁卫明，陈法鑫．电动注塑机用滚珠丝杠副的动态应力分析 [J]．中国塑料，2012．3．

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1671-0711（2017）10（上）-0103-02