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显示器前壳注塑仿真成型工艺参数的优化


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第2 5卷 第 5期  20 0 7年 l 0月 

轻 I枧 槭 
Li h n u ty M a h n r g tI d s r c i e y 

Vo . 5 N o 5 12  . 

0e . 0 7 t2 0 


[ 究 ? 计] 研 设  

示器 前 壳 洼塑俯 真成 型 

参数 的优 
陈 晓 平  ,胡 如 夫  ,胡 树 根 

(. 1 宁波 工程 学 院 交通 学 院 ,浙江 宁波  3 5 1 ;2 浙江 大 学 机械 与 能 源工程 学 院 ,浙 江 杭 州 3 0 2 ) 10 6 .   1 0 7 
摘 要: 1 以 5英 寸 电脑 显 示 器 前 壳为 例 , 过正 交 试 验 法 安 排 实 验 , 注 塑 成 型 的 填 充 、 压 、 却 、 曲过 程 进 行 仿 真  通 对 保 冷 翘

实 验 分 析 , 得 翘 曲 变 形 量 , 到 试 验 数 据 , 研 究 了 不 同工 艺 参 数 对 注塑 过 程翘 曲 变 形 的 影 响 程 度 , 而 得 到 一 组 优 化  获 得 并 进

的 工 艺 参 数 组 合 。 究 表 明 : 正 交试 验 法与 仿 真 实验 两 者 结 合 用 于 注塑 过 程 参 数 优 化 , 以 消除 注 塑 件 成 型 缺 陷 , 高 研 将 可 提  
成型质量 , 降低 产 品 成 本 , 短 工 艺制 定 周 期 。 缩  

关  键  词 : 塑 成 型 ; 真 实验 ; 交 试验 ; 艺参 数 ; 化  注 仿 正 工 优
中图 分 类 号 : TQ3 0 6  2, 6 文献 标 志码 :   A 文 章 编 号 :0 52 9 (0 7 O— 0 3O  1 0 -8 5 2 0 ) 50 2 一4

O 引  言   

它 只是 部 分试 验 , 可用 比 
全 面 试 验 法 少 得 多 的试 

塑件 产 品 在投 入 生 产 前 , 统 的 做法 是 技 术 人员  传 凭借 经 验 , 在选 定 的设备 上 通 过 不 断试 验 来 配 置 工 艺  参数 。 如果 调整 工艺 参 数无 法满 足 生产要 求 时 , 对模  再

根据 工 艺 及 正 交试  验法 设 计 试 验 方案 

验 次 数 , 得 能 基 本上 反  获
映 全 面 情 况 的 试 验 资 
料  。  

J  
选 择各 工 艺 参数 及水 平 

l  

具设计 参数 或使 用 材料 和设 备 进行 更改 。该 方法 需要 
操 作人 员 具 有 丰 富 的 实 践 经 验 , 而且 费 时 , 模 成 本  试 高, 已不适 应现 代化 生 产 的要 求 【 。 1 因此 很多研 究 者在  ] 运用仿 真 实 验 优化 注 塑 成 型 工 艺参 数 , 除 注 塑件 成  消

建 立正查实 验矩阵  
I 注塑仿真实 得蛰   验,   翘曲

本 文 对 塑 件 注 塑 成  形 工 艺 参 数 进 行 了 优 化 

设计 , 减小 翘 曲变 形 , 以   提 高成形 精度 。 据正 交  根
试验法设计实验方案, 选 

型 缺 陷 、 高 成型 质 量方 面做 了大 量 的研 究 工作  提

。  

否// 交 验   正试\

人  
是l  

但 工 艺参 数 的选 择 涉 及 成 千上 万 种 组 合 , 在这 无 数 多 
的组合 面前 , 果仅 凭 经验试 凑 , 以得 到最优 的成型  如 难 工 艺参数 组 合 。本研 究将 正交 试 验法 与仿 真实 验两 者  结合 用 于注 塑过 程参 数 优化 , 用较 少 次数 的仿 真实 验 ,  

\是 结 /  V 束 否  
得 到 最终 模 拟  结 果 的 正交 表 

择 各 工 艺 参 数 和 取 值 水  平 , 立正 交 实验 矩 阵。 建   并 利 用 仿 真 分 析 软 件 
Modlw 模 拟 成 形 及 翘  lf o

获 得 能基 本 上 反 映全 面 情 况 的试 验 资 料 , 并研 究 不 同 
工 艺参 数 对 注 塑过 程 翘 曲变 形 的影 响 的程 度 , 而 得  进

』  
研 究各 工 艺参 数 对  翘 曲量 的 影响 规 律 

曲过程 。其 流程 如 图 1  。
2 正 交 仿 真 试 验 

到 一 组优 化 的 工艺 参 数组 合 , 以达 到 消 除 注 塑件 成 型 
缺 陷 、 高成 型 质 量 、 低 产 品成 本 、 短 工艺 制 定 周  提 降 缩
期 的 目的 。   1 总 体 方 案 确 定   

I  
l 获得优化的工艺参数组合 

2 1 仿 真模 型的建 立  . 本文 以 1 5英 寸 电脑

图 1 仿 真 实验 分析 流程 

显 示器 前壳 的注 射成 型作 为 分析 实例 。该 产 品的外 围  尺 寸 为3 01mx 3 01m x5   m, 5  -  0       1 材料 为 AB i t - i t 0- i t S塑料 ,   显 示器 前 壳 是重 要 的 电脑 配 件 , 其 注 塑后 的尺 寸 公  对 差, 形位 公差 要求 很 高 。 其 是其 翘 曲变形 量不 能大 于  尤
3 0 11。 ×1 ~11 因此 , C 11 将 AE技 术应 用于 注 塑成形 , 进行 

长期 以来 , 学 试 验 中存 在 着 2个 迫 切 需 要 解决  科 的矛盾 。即理 论上 需 要进 行 的试 验次数 与 实际 可行 的  试验 次数 的 矛盾及 实 际所 做 的少数 次试 验 与要求 全 面 

掌握 事物 内在 规律 之 间 的矛盾 。正交试 验应 用数 理统  计 观点 和正交 原理 , 试验 设 计建 立在 科学 的基 础上 , 使   克 服 了单 因 素优选 的局 限性 , 使试 验次 数相 比各 因 素 、  
各水 平 的全排 列组 合 大大 减少 。 相对 于 全面 试验 而 言 ,  
收 稿 日期 : 0 6 1 — O 2 0 —22 

翘 曲变形 预 测 , 以优化 注 塑成 形工 艺参 数设 置 , 从而提  高成 形质 量 , 到 产 品 的设 计 要求 。在 进行 仿 真 实 验  达

前 , 先建 立 三 维 模 型 , 后 借 助 S 首 然 TL文 件 将 该模 型 

基 金 项 目 : 江 省 教 育厅 科 研 项 目( 0 6 3 7  浙 2005)

作 者 简 介 : 晓 平 (9 8 ) 男 , 陈 1 7 一 , 浙江 永 康 人 , 士 , 师 , 硕 讲 主要 研 究 方 向 为注 射 成 型 过 程 的 计 算 机 模 拟 及 应 用 。  

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轻I机械

Lg t n u t   c iey i [ d sr Ma hn r   h y

2 0 年第 5 07 期 

输 入 到 MP 中 , I 经划 分 网格 、 择注 射 材料 和成 型 设  选

分析 , 冷却 时间 t一4 。 0~ 1 0S之 间 , 匀地 取 5 值 , 2  均 个  
则 t—4   ,0S 8  ,0   , 2  。 3 0S 6  , 0S 1 0S 1 0S  ( )注射 压力 P 注射 时 间 的确 定决 定 了注射 压  6   力 的大小 , 在模 拟结果 中可 以得 出需要 的 注射压 力 。   ( )保压 压 力 P 根 据 生产 经验 , 压 压 力设 定  7   保 为注射 压力 的 8 %。 O   保 压压 力 的大 小 对保 压 过 程 至 关 重要 , 高 的保  过 压压 力会 造成溢 料 和模具 损 伤 , 加 制 品的残余 应力 ; 增   过低 的保压 压力 则会 造成 补料 不 足 , 收缩增 大 ; 而适 当  的保压 压力 有助 于提 高产 品 的表 面质 量和 防止过 分 收 

备 、 注系 统设 计 、 浇 冷却 系 统 设计 等 前 置处 理 , 立 制  建 品模 型和 浇注 系统 、 却系统 , 终得 到的仿 真分 析模  冷 最
型如 图 2 示 。 所  

缩。 在实 际生 产 中 , 一般 将保 压压 力设 定 为注 射压力 的 
8  左 右 。 O  
比例 [0   ] 40m  

( )锁模力 F 注射 压力 决定 锁模 力 的大小 , 8   在模  拟结果 中可 以得 出需 要 的锁模 力 F。  

图 2 仿 真 分析模 型  2 2 试验 指标 确定  .

2 4 约束 条件 确定  .
根 据工 件尺 寸 , 定义 注 射压 力 小于 5 0MP , 模  0  a锁
力 小于 20 0t   0  。  

翘 曲变形 是 薄 壳 塑料 件 注 塑成 型 中常见 的缺 陷 ,  
不 同材料 、 同形 状 注塑件 的翘 曲变 形规 律差 别很 大 。 不  

翘 曲变形 问题 的存 在会 影 响注塑 件 的形状 精度 和表 面  质量 , 当翘 曲变 形 量 超 过 允 许 误 差 后 , 成 为成 形 缺  就 陷 , 而影 响产 品装 配 。 曲作 为 塑件 变形 的重要 特征  进 翘

2 5 确 定影 响翘 曲指标 的因子及 水平  . 在 工艺 参数 优 化 过程 中 , 计 变 量 的 取值 范 围 相  设 当重 要 , 因为这 不仅 关 系 到所 选 范 围是 否包 含 最优 解 

之一 , 研究 极 具工 程价 值Es。本 文定义 工件 的 总翘  其 T] ,
曲变形 量为 考察 指标 。  

或者 次优解 , 影响 到优化 过程 的搜 索效 率 。 响塑料  也 影
件 注 塑成 形后 翘 曲变形 量 大 小 的 主要 因 素 为 : 射 温  注

2 3 设 计 变量及 其取 值范 围的确定  . 在 工艺 参 数优 化 过 程 中, 设计 变 量 的取 值 范 围相 
当重要 。因 为这不 仅关 系 到所选 范 围是 否包 含最 优解  或者 次优解 , 影 响到优 化过 程 的搜索效 率 。 也 总结前 人  的研 究成 果 , 文 采用 以下设 计 变 量及 变 量 的设 计 范  本
围:  

度 丁 模 具 温度 丁  注射 时 间 t, 压 时 间 t 和冷 却 时  , ,  保   间t, 它们 简称 为 因子 , c, 和E, 假设 各因子  。将 B, D 并 之 间不存 在交互 作用 。 各 因子 的取值 范 围 内 , 在 每个 因 
子 均 匀地取 5个水 平 , 如表 1  。 表 1 正交试 验 的 因素及 水平   
\因 素 A( 射温度)B( 具温度 )c t射 时间)D( t t 模 (t 保压时间)E 冷却时问) (   水 平\ T1℃ / T d℃ hs /  ts a  / fs 3  /

( )注 塑 温 度 ( 体 温 度 )   Mod o 的 塑 料  1 熔 丁 lf w l
库 提 供 了 本 文 所选 取 材 料 的 注 塑 温 度 范 围 :   2   T 一2 0


2O 6 C, 在这 个 区间 , 匀 地 取 5个 值 , T 一2 0 均 则   2 
C, 0℃ , 0℃ , O℃ , O 23 24 25 26  C 。  

( )模 具 温 度 丁 MOL L w 的 塑 料 库 提 供  2   DF 0 了本 文 所选 取 材 料 的注 塑 温 度 范 围 : 一 4 ~8 T  O 0℃ ,  
2 6 正交表 选用  .

在 这个 区 间 , 匀地 取 5个 值 , T  0℃, 0℃, 0 均 则 =4 5 6 
℃ ,O℃ ,O ℃ 。 7 8  

这是 5因素 5 水平 的试 验 。 所有 不 同组合 的试 验  对 条 件进 行试 验 , 为全 面 试 验 , 本 试验 中 , 面 试验  称 在 全

( )注射 时间 t 根据实 际情 况 和模 拟 分析 , 3   注射 

将包 含 5种 不 同条 件 的试验 , 逐个 进行 试验 , 然是    要 显
比较 困难 的 。采 用 了正交 试验法 , 择 L(  正交表 设  选 5)

时间 t一0 6 .   间 ,   . ~3 3S之 均匀 地取 5个值 , t一0 6 则   . 
S, .3 S, .   2 7 S, .   。 1   2 0 S, .   3 3 S  

计 试验 方案 , 只需 要进 行 2 试验 。由于没有 5因素 5 5次  
水平 的正 交表 L(  , 5) 可以用 L 5(  代替 , 2 6) 取前 5列 ,  
得 到相应 的正交 表 。  

( )保压 时 间t 根据 实际 情况 和模拟 分析 , 4   保压 

时 间 t 5 5S之 间 , 匀地 取 5个 值 , t一 5S 1     ~2   一 均 则 。   ,0
S, 5 S, 0 S,     1   2   25 S。

2 7 试 验结果  .

( )冷 却 时间 ( 时 间 ) 5 总  

根 据实 际情 况 和模 拟 

本 案 例主 要 利用 Mod o 软 件分 析 3种 影 响翘  lf w l

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[ 研究 ? 设计]  

陈晓平 , 等  显 示 器 前壳 注 塑 仿 真 成 型 工 艺 参 数 的优 化 

曲的 因素 对该 制 品翘 曲 问题 的影 响程度 。 图 3中 , 在 左 

3 工 艺参数 对 翘 曲量 的 影响 分析 

上 图 为制 品 总 的翘 曲 变形 , 右上 图为 不 均匀 冷 却 引起 
翘 曲变形 , 下 图为分 子取 向导 致 的制 品翘 曲变形 , 右 左 
下 图为 区域收 缩对 制 品翘 曲变形 问题 的影 响程度 。通 

在表 2中考察 了 5因素 5水 平 对塑 料 件 注塑 翘 曲 

变形 量 的影 响 , 其所 有 不 同 的试 验条 件共 有 5个 ,   现在 
用正 交表 安排 试验 只需 要 做 2 5次 试验 , 验 的 目的是  试 为 了找 到 哪个 工 艺 参数 对 翘 曲 量 的影 响最 大 , 及各  以 个 工 艺 参数 对 翘 曲量 影 响 程度 的顺 序 , 后 得 出最 佳  最 参数 组合 。 了直观 起见 , 各 影响参 数 在不 同水 平下  为 把

过 比较可 知 , 区域 收缩 是 引起该 制 品翘 曲 的主要原 因 。   从表 2 真试 验 结 果 数据 可知 , 型 工 艺 条件 对 产 品  仿 成 变形 的影 响是 多方 面 的 , 而且 是 不确 定 的 。 以确定 的  可 是成 型工艺 条 件与产 品 收缩 变形 是相关 的 。  

模 拟试 验 的翘 曲量均 值 画成 曲线 图 , 图 4所示 。 如   表 3 工 艺参数 对翘 曲量 的影 响数据 分析 

∞ ∞ ∞ ∞ 加 ∞  

∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞

图 3 翘 曲 变形及 影响 因素  表 2 仿 真 试验 数据 

A, C, E分 别代 表 注射 温度 、 具 温度 、 射  B, D, 模 注 时间 、 保压 时间 、 冷却 时 间对 塑 件 翘 曲变 形 量 的影 响 。  
从 图 4中可 以 明显 地 看 出各 因 子 ( 数 ) 指 标 ( 曲  参 对 翘 量) 的影 响大小 , 成型 工艺 参 数 中注射 时 间对塑件 翘  在
2 1 .2   1 6  .4 1 0  . 0 0 1 .9   1 2 .6   1 41 .   1 0  . 3 1 0  . 7 1O  . 2 1 8  . 1 1 3  . 4 1 O  . 1 0 8  . 9 1 6  . 5 1 5  . 7 1 O  . 8 1 2  . 3 2 0  .4 1 7  . 2 1 3  . 6 1 1  .0 1 7  .6 1 5  . 9 1 9  . 7 1 2  . 2

曲 量 影 响最 大 , 压 时 间 对 塑 件 翘 曲量 影 响 最 小 , 保 即 
尺c     >尺 >尺 >尺 >R ( :   。 注 A~注 射 温度 , B一模 具 温 

度, c~注射 时间 , D一保 压 时 间 , E一冷却 时 间) 。由图 

可知 , 注射 时间外 的其 它 工艺参 数 , : 除 如 注射 温度 、 冷 
却 时 间 等参 数 对翘 曲量 控 制 同样 起 到 不 可 忽 视 的 作  用 。 照表 3 根据 成 形要 求 , 参 , 塑件 注塑 成形 后翘 曲量越 
小越好 , 以得 到各 因子 的优 化组 合 为 :   C D。    可 A B。  E 。 4 检验 优化 结果 

当工 艺参 数 组合 为 :   c D。   即 : 塑 温 度为  A B。  E , 注 2 0℃ , 具温 度为 6 3 模 0℃ , 注射 时 间为 2 7S 保 压时 间  .  , 为 1  , 5S 冷却 时 间 ( 时 间 ) 1 0S时 , 用 MP 软件  总 为 0  采 I 进行 产 品注 塑成 型模 拟 , 到翘 曲量为 0 8  得 . 1mm, 满足 

产 品要求 ( 总翘 曲量小 于工 件尺 寸 3 )  ‰ 。
5 结  论   

采用 正 交 试验 法 和仿 真模 拟实 验 相 结 合 , 薄 壳  对

注 塑 翘 曲 变形 作 了多 工艺 参 数 综 合 影 响分 析 , 较 少  用
次数 的仿 真实 验 , 得能 基 本 上 反 映全 面 情 况 的试 验  获 资 料 , 研 究不 同工 艺参 数 对 注 塑 过程 翘 曲变形 的影  并 响 的程度 , 而得到 一组 优化 的工 艺 参数 组合 , 进 避免 了 

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2   6?

轻I视摄

L g t n u t   c iey ih   d sr Ma hn r   I y

2 0 年第 5   07 期
汤 宏群 , 广 才. 苏 M0L L DF 0w 在 注 塑 成 

2O . 

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A  

B  

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C  

D  

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16 . 
14 . 


N\ /  ….    

' . - . ,  . X./    , \ …

;  
 

\ /    .- \: /  : _ …。 :

型 中 的应 用 [] 广 西 大 学 学 报 : J. 自然 科 学 
版 , 0 3 ( ) 6 一6 . 2 0 , 6 : l 3 

宋光明, 张  君 , 定 福. 于 CAE技 术 的 董 基  

螽  
lO |  O  

\, / 
水平 数 

注 塑成 型 保 压 过 程 模 拟 分 析 [] 轻 工 机  j.
械 , 0 3 3 : 4 6  2 0 ( ) 8 —8 .

王 家 惠 , 建 雄 , 同 判 . 动 模 拟技 术 在  刘 崔 流

注 塑 成 型 设 计 中 的应 用 [] 昆 明理 工 大 学  J.
学 报 ,0 2 4 ;9 5 . 20()4— 2  

图 4 各 工 艺参数和 水平 对翘 曲量 的影 响  各 因素单 独分 析 的片 面性 , 效 地解 决 了以往 工 艺 参  有 数设 置不 合 理 现象 , 降 低 了试 模 费用 和 减少 了试 模  并

陈 晓平 . 王  耘 , 胡树 根 , . 于 流 动 模 拟  等 基 技 术 的注 塑 成 型 工 艺参 数优 化 []机 械 设  J.
计 与 制 造 . 05 2 :8 2 0 ( ) 6 ~6 . 9  

次数 , 而减 小 了生产 成本 。同时研 究表 明 : 从 除注射 时 
间外 的其 它工 艺参 数 如注 射 温 度 、 压 时 间等 参 数对  保

[ ] 正 交 试 验 设 计 法 编 写 组 . 交 试 验 设 计 法 F ] 上 海 : 海 科 学 技  6  正 M . 上
术 出 版社 ,9 9 l7.  

塑 件翘 曲量控 制 同样起 到不 可忽 视 的作 用 。  
参 考文献 :  
[ ] 郑 生荣, 1  辛  勇, 国泰, 注射 E 艺参 数的快速 确定方法 [] 杨 等. - J.  
模 具 E 业 , 03 ( 2 : — 1. - 2 0,1)9 3  

谢 [] 李海梅, 7 

英 , 晓容 , . 射 压 力 对 塑 件 残 余 应 力 和 翘 曲 变 余 等 注  

形 的 影响 [] 模 具 工 业 ,9 9 7 :7 3 . J. 19()2— 0   [ ] 菲 恩 费 尔德 . 射 模 塑 技 术 F ] 徐 定 宁 , . 京 : 国 轻 工 业 出 8  注 M . 译 北 中  
版 社 ,9 0 19 .  

Op i zt no n et nM odn   r c sigP r mee s t miai  fI jci   ligP o esn   a a tr  o o
o   s a   he lBa e   h   t g n lEx r m e   f Di pl y S l   s d t e Or ho o a   pe i nt
C EN  a — ig , U  —u , H Xio p n   H Ru f   HU  h — e 。 S u g n 
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( .  l g   fTr f c, n b   n v r iy o   c n l g , n b   1 0 6 Ch n   1 Co l e o     a f Ni g o U i e st   fTe h o o y Ni g o 3 5 1 , i a; ] e ] i

2 Me h nc la dEn r y E gn eig Colg ,Zh j n   ie st . c a ia   n   eg   n ie r   l e n e ei gUnv riy,Ha g h u 3 0 2 , ia  a n z o   1 0 7 Chn )

Abta t T kn     ic s o ue  i ly s ela  ee rh o jc,st印 a t i a  d l ra g  h  src : a ig 1  n h ’c mp trds a   h l s rsac   bet e 5 p   r fc lmo e,ar n ete i i Cmbn t no  rcs p rme r i rh g n l x ei n n   e rsl tbe rm te u rcl i lt no   O iai  f p oes a a t s noto o a  p rme t dg t eut al f o  h  mei   muai   o   e  e a       n as o f i et n mo ig n a dt n h n lecso  a iu  rcs p rme r a ea ay e n c o  l n .I  d i o ,tei u ne  v r sp oes a a t s r n lsd,a d teo t zd j i d i f f o   e    n  h p i e   mi
p a t r c mbna i n i  b a ne   o mi i z  t e wa p  so to  q an iy. The e e r h on l de  t t t   ar me e   o i to   s o t i d t   n mi e h   r dit ri n u tt  r s a c  c c u s ha   he c m bi to  o  o t o na in f r hog na e e i n  an  sm u a i n e t o  t e ptm ia i n f o l xp rme t d i l to  t s f r h  o i z to  o  pr c s  pa a t r  c n o es r me e s a   i r e t e mo di g qu lt mp ov   h   l n   a iy,r duc   he p o c i n c tan   ho t n t e de l m e   y l . e e t   r du to   os  d s r e   h   veop ntc c e 

Ke   r s ijc in mod n ywo d :ne t   l ig;smua i nt s ;o t o o a  x e i n ;p o e sp r mee s p i z to   o i lt  e t rh g n l p rme t r c s  a a tr ;o t a in o e mi
[ ■ ?简 讯] 信  



企管 . 业 理 

《 香型 白酒 》 3项 国家标 准延期 实施  浓 等

日 前 , 家 标 准 委 发 出 关 于 延 期 实 施 G / 1 7 1 1 2 0  ̄ 香 型 白 酒 》 3项 国 家 标 准 的 通 知 。通 知 说 , 研 究 决 定 , B   国 B T 0 8. — 0 6 浓 等 经 G /

T1 7 1 1 0 6浓 香型白酒》GB T1 7 12 0 6 清香型白酒 》G / 0 8 . - 2 0( 08 . —2 0 《 、 / 0 8 . —2 0《 、 B T1 7 1 3 0 6 米香型白酒 》 项 国家标准延 期至2 O  等3 08
年 1 1日起 实 施 。 月   ( 自《 国 轻 工 机 械 网}0 70 —0  摘 中 2 0 —62 )

本实用新型为一种切纸机压纸器 的回升托起装置 , 包括 一油缸活塞柱和一压纸器 , 其 油缸活塞柱 和左右压纸杠杆 的下端连接 ,   压纸器通过导板和压板与压纸杠杆的上端连接 , 根压簧分别设置在压纸器的两侧并套设于压簧螺杆外 , 2 压簧螺杆的下端通过压纸 
拉 杆 和压 纸 杠 杆 的 上 端 连 接 。本 实 用 新 型 的 结 构 简 单 , 具 有 安 全可 靠 、 定 性 高 的 特 点 。( 请 号 :3 2 4 3 4  且 稳 申 0289.)


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