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1、塑料注射机液压系统设计课程设计塑料注射机液压系统设计目录第-章绪论21.1注塑机概述21.2注塑机的工作原理41.3塑料注射机的工作循环塑料4第二章液压系统设计52.1对液压系统的要求522液压系统设计参数5第三章工况分析63.1合摸油缸负载63.2注射座整体移动油缸负载73.3注射油缸负载83.4顶出油缸负载83.5初算驱动油缸所需的功率93.6液任执行元件载荷力和载荷转矩计算93.7液压系统主要参数计算11第四章制定系统方案和拟定液压系统图154.1制定系统方案154.2拟定液压系统图17第五章液压缸的设计175.1液压缸主要尺寸的确定175.2液压缸的结构设计22第六章液压元件的选择25
2、6.1液压泵的选择256.2电动机功率的确定256.3液压阀的选择266.4液压马达的选择266.5油管内径计算276.6确定油箱的有效容积27第七章液压系统性能验算277.1验算回路中的压力损失277.2液压系统发热温升计算29第八章液压站的设计328.1250型注塑机液压站的设计328.2液压油箱的设计348.3液压泵组的结构设计38设计内容设计说明及计算过程备注第一章绪论1.1注塑机概述注塑机又名注射成型机或注射机。它是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。分为立式、卧式、全电式。注塑机能加热塑料，对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。注塑机通
3、常由注射系统、合模系统、液压传动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。塑机具有能一次成型外型复杂、尺寸精确或带有金属嵌件的质地密致的塑料制品，被广泛应用于国防、机电、汽车、交通运输、建材、包装、农业、文教卫生及人们日常生活各个领域注射成型工艺对各种塑料的加工具有良好的适应性，生产能力较高，并易于实现自动化。在塑料工业迅速发展的今天，注塑机不论在数量上或品种上都占有重要地位，从而成为目前塑料机械中增长设计内容设计说明及计算过程备注最快，生产数量最多的机种之一。我国塑料加工企业星罗其布，遍布全国各地，设备的技术水平参差不齐，大多数加工企业的设备都需要技术改造。这几年来，
4、我国塑机行业的技术进步十分显著，尤其是注塑机的技术水平与国外名牌产品的差距大大缩小，在控制水平、产品内部质量和外观造型等方面均取得显著改观.选择国产设备，以较小的投入，同样也能生产出与进口设备质量相当的产品。这些为企业的技术改造创造了条件。要有好的制品，必须要有好的设备。而设备的优良取决于开发者的设计和制作水平。本论文撰写了注塑机发展、工作原理、液压系统设计、液压元件的选择、液压缸的设计、液压站的设计、几大模块，最后在加以验证液压系统设计是否有效。设计内容设计说明及计算过程备注1.2注塑机的工作原理注塑机的工作原理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆（或柱塞）的推力，将己塑化好的熔融状态（即粘流
5、态）的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。注射成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：定量加料一熔融塑化一施压注射一充模冷却一启模取件。取出塑件后又再闭模，进行下一个循环。1.3塑料注射机的工作循环塑料注射机的工作循环为:合模9注射保压冷却T开模T顶出螺杆预塑进料其中合模的动作又分为：快速合模、慢速合模、锁模。锁模的时间较长，直到开模前这段时间都是锁模阶段。设计内容设计说明及计算过程备注第二章液压系统设计2.1对液压系统的要求（1）合模运动要平稳，两片模具闭合时不应有冲击；（2）当模具闭合后，合模机构应保持闭合压力，防止注射时将模具冲开。注射后，注射机构应保持注射压力，使
6、塑料充满型腔:（3）预塑进料时，螺杆转动，料被推到螺杆前端，这时，螺杆同注射机构一起向后退，为使螺杆前端的塑料有一定的密度，注射机构必需有一定的后退阻力：（4）为保证安全生产，系统应设有安全联锁装置.2.2液压系统设计参数250克塑料注射机液压系统设计参数如下：螺杆直径40mm螺杆行程20Omm最大注射压力153MPa螺杆驱动功率SkW螺杆转速60rmin注射座行程23Omm注射座最大推力27kN最大合模力（锁模力）9kN开模力49kN动模板最大行程350mm快速闭模速度0.1m/s慢速闭模速度0.02ms快速开模速度0.13ms慢速开模速度0.03ms注射速度0.07ms注射座前进速度0.0
7、6ms注射座后移速度0.08ms设计内容设计说明及计算过程备注第三章工况分析塑料注射成型机液压系统的特点是整个动作循环过程中，系统的负载变化和速度变化均变大，在进行工况分析时必须加以考虑。3.1 合摸油缸负载闭摸动作的工况特点是：模具闭合过程中的负载是轻载，速度有慢一快一慢的变化；模具闭合后的负载为重载，速度为零。根据合模力确定合模油缸推力由于合模机构形式不同，合模油缸推力的计算方法也就不一样。250注射机合模机构采用了液压一机械组合形式。图3.1根据连杆机构受力分析可得合模油缸推力为：设计内容设计说明及计算过程备注PIZ=P合/18.6x（ll/l）+l试中PIZ-合模油缸为保证模具锁紧所需
8、的油缸推力，牛：P合-模具锁紧所需的合模力，牛。11/1一有关长度之比，SX-ZY-250注射机合模机构取Wl=O.8,故为保证模具锁紧力（1600KN）所需的油缸推力为；Plz=_/15.9=一件）（2）空行程时油缸推力空行程时油缸推力Plq只需满足克服摩擦力的要求。根据同类型机台实测结果，取Plq=O.14Plz则：Plq=O.14x_=_（牛）SX-ZY-250注射机闭模速度较小，因此惯性力很小，可忽略。（3）启模时油缸推力启模时油缸推力P2z需满足启模力和克服油缸摩擦力的要求，BP：P=P启+T=_+0.1X=（牛）3.2 注射座整体移动油缸负载注射座整体移动过程中，油缸推力P3q只需
9、满足克服各种摩擦力的要求，而当喷嘴接触模具浇口时，则必须保持注射座油缸最大推力P3z为40KN,以使注射成型过程正常进行。根据类比，取P3q=0.23P3z则P3q=0.23X=9200（牛）。设计内容设计说明及计算过程备注3.3注射油缸负载注射过程中，负载是变化的，当熔融塑料注人模腔时，注射压力由零逐渐沿AB上升，模腔注满肘压力由B急速上升到C点，当冷却时塑料收缩，压力降低，为防止收缩需补缩保压，其压力为DE曲线如下：图3.2根据最大注射压力和螺杆立径，可确定注射缸的最大推力为：P4z=l4兀d2螺P注=206.6（KN）保压过程中油缸负载般要比注射过程油缸负载小，其值随制品形状，塑料品种以
10、及成型工艺条件不同而异。3.4 顶出油缸负载顶出油缸的最大推力P5z需满足制品顶出力和克服汕缸摩擦力的要求，即：设计内容设计说明及计算过程备注P5z=P顶+T=36+0.I36=39.6（KN）3.5 初算驱动油缸所需的功率根据上述工况分析可知，在注射过程中，系统所需的功率为最大，N=（Pma_V/n）xl0-3试中N-驱动油缸所需的功率，千瓦：PmaX-最大的负载，牛V-在最大负载时的工作速度，米/秒；n-包括油泵在内的驱动装置总效率。N=（Pma-Vn）10-3=206.61032510-310-30.8=6.5（KW）3.6 液压执行元件载荷力和载荷转矩计算3.6.1各液压缸的载荷力计算
11、（1）合模缸的载荷力合模缸在模具闭合过程中是轻载，其外载荷主要是动模及其连动部件的起动惯性力和导轨的摩擦力。锁模时，动模停止运动，其外载荷就是给定的锁模力。开模时，液压缸除要克服给定的开模力外，还克服运动部件的摩擦阻力。（2）注射座移动缸的载荷力座移缸在推进和退回注射座的过程中，同样要克服摩擦阻力和惯性力，只有当喷嘴接触模具时，才须满足注射座最大推力。设计内容设计说明及计算过程备注（3）注射缸载荷力注射缸的载荷力在整个注射过程中是变化的，计算时，只须求出最大载荷力。式中，d螺杆直径，由给定参数知：d=0.04m;P一一喷嘴处最大注射压力，已知p=153MPa,由此求得FW=I92kN。各液压缸
12、的外载荷力计算结果列于表I。取液压缸的机械效率为0.9,求得相应的作用于活塞上的载荷力，并列于表3-1中。表2-1各液压缸的载荷力液压缸名称工况液压缸外载荷/kN活塞上的载荷力合模缸合模901锁模90010开模4955座移缸移动2.73预紧2730注射缸注射1922133.6.2进料液压马达载荷转矩计算设计内容设计说明及计算过程备注取液压马达的机械效率为0.95,则其载荷转矩3.7液压系统主要参数计算3.7.1初选系统工作压力250克塑料注射机属小型液压机，载荷最大时为锁模工况，此时，高压油用增压缸提供；其他工况时，载荷都不太高，参考设计手册，初步确定系统工作压力为6.5MPa。3.7.2 计
13、算液压缸的主要结构尺寸（D确定合模缸的活塞及活塞杆直径合模缸最大载荷时,为锁模工况，其载荷力为100okN,工作在活塞杆受压状态。活塞良径此时Pl是由增压缸提供的增压后的进油压力，初定增压比为5,则pl=5x6.5MPa=32.5MPa,锁模工况时，回油流量极小，故p20.求得合模缸的活塞直径为，取设计内容设计说明及计算过程备注取dD=0.7,则活塞杆直径dh=0.70.2m=0.14m,取dh=0.15m为设计简单加工方便，将增压缸的缸体与合模缸体做成一体（见图1）,增压缸的活塞直径也为0.2m。其活塞杆直径按增压比为5.求得，取团注射座移动缸的活塞和活塞杆直径座移动缸最大载荷为其顶紧之时,
14、此时缸的回油流量虽经节流阀,但流量极小，故背压视为零，则其活塞直径为取由给定的设计参数知，注射座往复速比为0.08/0.06=1.33,查表2-6得，则活塞杆直径为；团确定注射缸的活塞及活塞杆直径当液态塑料充满模具型腔时，注射缸的载荷达到最大值213kN,此时注射缸活塞移动速度也近似等于零，回油量极小；故背压力可以忽略不计，这样设计内容设计说明及计算过程备注取活塞杆的直径一般与螺杆外径相同，取。3.7.3 计算液压马达的排量液压马达是单向旋转的，其问油直接回油箱，视其出口压力为零,机械效率为0.95,这样3.7.4计算液压执行元件实际工作压力按最后确定的液压缸的结构尺寸和液压马达排量，计算出各
15、工况时液压执行元件实际工作压力，见表3-2。表3-2液氏执行元件实际工作压力工况执行元件名称载荷背压力工作压力合模行程合模缸IOoO.33.3锁模增压缸10-6.4设计内容设计说明及计算过程备注座前进座移缸30.50.76座顶紧30-3.8注射注射缸2130.35.9预塑进料液压马达838-6.03.7.5计算液压执行元件实际所需流量根据最后确定的液压缸的结构尺寸或液压马达的排量及其运动速度或转速,计算出各液压执行元件实际所需流量：执行元件名称：合模缸慢速合模运动速度结构参数流量0.6计算公式快速合模运动速度结构参数流量3.0计算公式执行元件名称:座移缸座前进运动速度结构参数流量0.48计算公
16、式设计内容设计说明及计算过程备注座后退运动速度结构参数流量0.48计算公式执行元件名称:注射缸注射运动速度结构参数流量2.7计算公式执行元件名称：液压马达预塑进料运动速度结构参数流量计算公式第四章制定系统方案和拟定液压系统图4.1制定系统方案13执行机构的确定本机动作机构除螺杆是单向旋转外，其他机构均为直线往复运动。各直线运动机构均采用单活塞杆双作用液压缸直接驱动，螺杆则用液压马达驱动。从给定的设计参数可知，锁模时所需的力最大，为900kN。为此设置增压液压缸，得到锁模时的局部高压来保证锁模力。(3合模缸动作问路合模缸要求其实现快速、慢速、锁模，开模动作。设计内容设计说明及计算过程备注其运动方向由电液换向阀直接控制。快速运动时，需要有较大流量供给。慢速合模只要有小流量供给即
