Page 75 - 《橡塑技术与装备》2018年16期（8月下半月 塑料版）

产品与设计 袁卫明 等·注塑机拉杆螺纹端断裂原因分析与研究

注塑机拉杆螺纹端断裂原因分析与研究

袁卫明，陈法鑫
( 浙江申达机器制造股份有限公司，浙江 杭州 310038)

摘要 ： 拉杆是注塑机中的重要组成部分，在使用中经常发生拉杆螺纹端断裂，给客户和厂商造成巨大的经济损失。本文通过
对注塑机定模板的力学模型分析，首次提出定模板为超静定梁的新观点，分析研究定模板发生倾斜的原因，并运用拉杆中部挠度
理论分析计算定模板倾斜对拉杆径向力的影响，通过强度理论分析比较拉杆螺纹底径与螺纹在拉伸和弯曲组合作用下的应力分布，
结合开合模循环周期内拉杆的脉动应力循环特征，解释拉杆螺纹端产生疲劳断裂的原因特点。研究结果表明对目前还仅凭经验和
类比缺乏优化设计方面可提供借见，期望本文对注塑机拉杆设计技术进步起到积极的推进作用。
关键词 ： 注塑机 ；拉杆螺纹 ；定模板 ；超静定梁 ；挠度 ；脉动循环 ；疲劳破坏
中图分类号 ： TQ320.671 文章编号 ： 1009-797X(2018)16-0059-06
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2018.16.012

近年来随着塑料制品应用领域的不断扩大发展， 是纵多注塑机生产厂家为之困惑的。根据拉杆结构
新材料的涌现和塑料制品精度要求不断提高，使得对 图 1 所示，大多数拉杆断裂部位主要集中在尾板端螺
注塑机的要求越来越高。特别在生产塑料快餐刀叉等 纹（1）；定模板端螺纹（5）；其中定模板端螺纹略占
行业，由于产品壁薄，材料流动性好，成型面积大， 80% 左右，并且断裂部位为螺纹与螺母连接第一、二
生产速度要求越快。在注塑机使用过程中，拉杆螺纹 承载牙型处垂直于拉杆轴线的根部。
容易在与螺母连接上的第一、二承载牙型根部发生早
期断裂现象。为此大多数研究人员提出了应力集中的
观点，从设计方面采取了相应措施，如螺母采用悬置
结构 ；拉杆过渡段加大圆角并减小粗造度，螺纹根部
1— 尾板端螺纹 ； 2— 尾板卸载槽 ； 3— 光滑段 ；
设计成圆角并抛光，卸荷槽直径进行量化设计等 ；在
4— 定模板卸载槽 ； 5— 定模板端螺纹
实际使用中确实起到了一定效果，提高了拉杆工作的
图 1 拉杆结构图
可靠性，但断裂现象依旧频繁发生。由于相关方面的
1.2 拉杆断裂的方式
研究并没有考虑到拉杆产生弯曲的实际原因，没有从
拉杆断裂主要表现方式可分为如下五种 ：①疲劳
根本上分析解决拉杆断裂的实际产生原理。本文则主
破坏 ；②过载拉断 ；③温度应变导致拉断 ；④复合应
要从这方面分析入手找出其断裂成因，针对注塑机定
变所导致的拉断 ；⑤瞬时冲击应力导致的破坏。
模板的倾斜对拉杆所产生附加弯矩的影响，并且上拉
1.3 拉杆裂纹断面特点
杆弯曲变形的影响较下拉杆大。以 220 t 型肘杆式注
拉杆螺纹断裂失效的裂缝出现在螺纹副的首牙
塑机为例，结合拉杆强度和螺纹强度的计算对比说明
与第二牙的牙根，裂缝走向与螺纹升角一致。断面
产生断裂的诱因，结合拉杆断裂面形状进行分析解释
基本上垂直于拉杆中心线，作用力与裂纹面垂直，
破坏的原因，为今后拉杆螺纹和模板的优化设计提供
属于线弹性断裂力学的张开型裂纹 [4] 。从断口宏观
一些见解和参考基础依据 [1~3] 。
形态看，明显有光滑区与粗糙区，光滑区是裂纹扩
展但未断裂的区域，粗糙区是瞬间断裂的区域，断
1 拉杆螺纹断裂理论分析
面呈金属光泽、未见化学腐蚀痕迹，裂纹扩展区呈
1.1 拉杆断裂的现状
从拉杆断裂现状来分析，其涉及设计、选材、加
工、热处理、安装调试、使用维护和模具等诸多因素， 作者简介 ：袁卫明（1971-），男，本科，高级工程师，技
术总监，现从事塑料注射成型机设计研制开发工作。
因此当发生拉杆断裂后很难定性分析具体产生的原因，
收稿日期 ：2018-03-11
2018 第 44 卷 ·59·
年