塑料注射成型機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、 銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第一章 工況分析 1.1 注塑成型動(dòng)作過(guò)程 大型塑料注射機(jī)目前都是全液壓控制。其基本工作原理是：粒狀塑料通過(guò)料斗進(jìn)入螺旋推進(jìn)器中，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，將料向前推進(jìn)，同時(shí)，因螺桿外裝有電加熱器，而將料熔化成粘液狀態(tài)，在此之前，合模機(jī)構(gòu)已將模具閉合，當(dāng)物料在螺旋推進(jìn)器前端形成一定壓力時(shí)，注射機(jī)構(gòu)開(kāi)始將液狀料高壓快速注射到模具型腔之中，經(jīng)一定時(shí)間的保壓冷卻后，開(kāi)模將成型的塑科制品頂出，便完成了一個(gè)動(dòng)作循環(huán)。 1.2 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)主要傳動(dòng)動(dòng)作 所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)，傳動(dòng)動(dòng)作的完成，主要靠合模液壓缸、注射液壓缸、注射座移動(dòng)缸和一個(gè)液壓馬達(dá)作為主要傳動(dòng)元件。具體的動(dòng)

2、作循環(huán)過(guò)程見(jiàn)下圖： 合模 注射 保壓 注射座后退退退 冷卻 預(yù)塑 開(kāi)模 頂出制品 頂出缸后退 合模 圖 1-1注塑機(jī)工作循環(huán)圖 在合模時(shí)，合模缸先驅(qū)動(dòng)動(dòng)模板慢速啟動(dòng)，然后快速前移，接近定模板時(shí)轉(zhuǎn)為低壓慢速前移，在低速合模確認(rèn)模具無(wú)異物存在后轉(zhuǎn)為高壓合模（鎖模）。 1.3 注射機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和主要設(shè)計(jì)參數(shù) 1.3.1 注射機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求： 1.3.1.1 合模運(yùn)動(dòng)要平穩(wěn)，兩片模具閉合時(shí)不應(yīng)有沖擊； 1.3.1.2 當(dāng)模具閉合后，合模機(jī)構(gòu)應(yīng)保持閉合壓力，防止注射時(shí)將模具沖開(kāi)。注射后，注射機(jī)構(gòu)應(yīng)保持注射壓力，使塑料充滿型腔； 1.3.1.3 預(yù)

3、塑進(jìn)料時(shí)，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，料被推到螺桿前端，這時(shí)，螺桿同注射機(jī)構(gòu)一起向后退，為使螺桿前端的塑料有一定的密度，注射機(jī)構(gòu)必需有一定的后退阻力； 1.3.1.4 為保證安全生產(chǎn)，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有安全聯(lián)鎖裝置。 1.3.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)： 1.3.2.1 螺桿直徑 d = 40 ㎜。 1.3.2.2 螺桿行程 s1 = 200 ㎜。 1.3.2.3 最大注射壓力 p = 153 Mpa。 1.3.2.4 注射速度 vW = 0.07 m/s。 1.3.2.5 螺桿轉(zhuǎn)速 n = 60 r/min。 1.3.2.6 螺桿驅(qū)動(dòng)功率 PM = 5 KW

4、 1.3.2.7 注射座最大推力 Fz = 3×104 N。 1.3.2.8 注射座行程 s2 = 230 ㎜。 1.3.2.9 注射座前進(jìn)速度 vz1 = 0.06 m/s。 1.3.2.10 注射座后退速度 vz2 = 0.08 m/s。 1.3.2.11 最大合模力（鎖模力） Fh = 90×104 N。 1.3.2.12 開(kāi)模力 Fk = 4.9×104 N。 1.3.2.13 動(dòng)模板（合模缸）最大行程 s3 = 350 ㎜。 1.3.2.14 快速合模速度 vhG = 0.1 m/s。 1.3.2.15 慢速合模速度 vhm = 0.

5、02 m/s。 1.3.2.16 快速開(kāi)模速度 vkG = 0.13 m/s。 1.3.2.17 慢速開(kāi)模速度 vkm = 0.03 m/s。 1.3.2.18 注射速度 0.07m/s 1.4 液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件 合模缸、注射缸、注射座移動(dòng)缸和液壓馬達(dá) 第二章 注塑成型機(jī)液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) SZ—250A型塑料注射成型機(jī)液壓系統(tǒng)以多執(zhí)行元件工作為主特點(diǎn)，它的動(dòng)作循環(huán)為“合模缸合?！⑸渥浊斑M(jìn)—注射缸注射—保壓—冷卻—注射座缸后退—合模缸開(kāi)

6、?！敵龈醉敵鲋破贰敵龈缀笸恕?，在制品冷卻的同時(shí)，液壓馬達(dá)帶動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)對(duì)顆粒狀塑料預(yù)塑。動(dòng)作循環(huán)中不同工作階段的速度、壓力要求相差較大。這里采用了雙聯(lián)泵供油系統(tǒng)，速度高時(shí)采用雙泵供油，速度低時(shí)采用一個(gè)泵供油，一個(gè)泵卸載；不同工作階段的工作壓力則由先導(dǎo)型溢流閥與多個(gè)遠(yuǎn)程調(diào)壓、電磁滑閥組成的多級(jí)調(diào)壓回路控制；注射、頂出、預(yù)塑的速度微調(diào)由節(jié)流閥或旁通型調(diào)速閥調(diào)節(jié)。各執(zhí)行元件的換向回路根據(jù)實(shí)際通過(guò)的流量采用電液換向閥或電磁換向閥。多個(gè)執(zhí)行元件的動(dòng)作順序由行程開(kāi)關(guān)控制，這種控制方式機(jī)動(dòng)靈活，系統(tǒng)較簡(jiǎn)單。 2.1 能源裝置（元件）方案設(shè)計(jì) 該液壓系統(tǒng)在整個(gè)工作循環(huán)中需油量變化較大，另外，閉模和注

7、射后又要求 有較長(zhǎng)時(shí)間的保壓，所以選用雙泵供油系統(tǒng)。液壓缸快速動(dòng)作時(shí)，雙泵同時(shí)供油，慢速動(dòng)作或保壓時(shí)由小泵單獨(dú)供油，這樣可減少功率損失，提高系統(tǒng)效率。因?yàn)樵O(shè)備為固定設(shè)備，為便于油液冷卻，系統(tǒng)選用開(kāi)式回路，工作介質(zhì)選用HL-N32普通液壓油。 2.2 調(diào)速回路（元件）方案設(shè)計(jì) 因?qū)刂凭纫蟛桓?，系統(tǒng)采用開(kāi)環(huán)控制，各執(zhí)行元件的動(dòng)作順序由電氣控制（各執(zhí)行元件的換向閥選用電磁換向閥），如PLC控制。因250g注塑機(jī)屬小功率設(shè)備，故選用定量泵節(jié)流調(diào)速，系統(tǒng)壓力選用彈簧加載式多級(jí)調(diào)壓。各執(zhí)行元件的換向閥選用三位閥，因各執(zhí)行元件是依次單獨(dú)動(dòng)作，各換向閥的中位機(jī)能選為“0”型。系統(tǒng)不工作時(shí)

8、，液壓泵通過(guò)電磁溢流閥卸載。 2.3 速度換接回路方案設(shè)計(jì) 速度換接回路的功能是使液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)在一個(gè)工作循環(huán)中從一種運(yùn)動(dòng)速度變換到另一種運(yùn)動(dòng)速度，因而這個(gè)轉(zhuǎn)換不僅包括液壓執(zhí)行元件快速到慢速的換接，而且也包括兩個(gè)慢速之間的轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)這些功能的回路應(yīng)具有較高的速度換接平穩(wěn)性。 2.4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的確定 本機(jī)動(dòng)作機(jī)構(gòu)除螺桿的旋轉(zhuǎn)選用液壓馬達(dá)外，合模、注射、注射座移動(dòng)等均為雙向運(yùn)動(dòng)，因前進(jìn)負(fù)載力大于返程力，因此選用水平放置的單活塞桿液壓缸直接驅(qū)動(dòng)，螺桿則用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。從給定的設(shè)計(jì)參數(shù)可知，鎖模時(shí)所需的力最大，為900kN。為此設(shè)置增壓液壓缸，得到鎖模時(shí)的局部高壓來(lái)保證鎖模力。

9、2.5 液壓馬達(dá)動(dòng)作回路 螺桿不要求反轉(zhuǎn)，所以液壓馬達(dá)單向旋轉(zhuǎn)即可，由于其轉(zhuǎn)速要求較高，而對(duì)速度平穩(wěn)性無(wú)過(guò)高要求，故采用旁路節(jié)流調(diào)速方式。 2.6 合模缸動(dòng)作回路 合模缸要求其實(shí)現(xiàn)快速、慢速、鎖模，開(kāi)模動(dòng)作。其運(yùn)動(dòng)方向由電液換向閥直接控制?？焖龠\(yùn)動(dòng)時(shí)，需要有較大流量供給。慢速合模只要有小流量供給即可。鎖模時(shí)，由增壓缸供油。 2.7 注射缸動(dòng)作回路 注射缸運(yùn)動(dòng)速度也較快，平穩(wěn)性要求不高，故也采用旁路節(jié)流調(diào)速方式。由于預(yù)塑時(shí)有背壓要求，在無(wú)桿腔出口處串聯(lián)背壓閥。 2.8 注射座移動(dòng)缸動(dòng)作回路 注射座移動(dòng)缸，采用回油節(jié)流調(diào)速回路。工藝要求其不工作時(shí)，處于浮動(dòng)狀態(tài)，故采用Y型中位

10、機(jī)能的電磁換向閥 2.9 安全聯(lián)鎖措施 本系統(tǒng)為保證安全生產(chǎn)，設(shè)置了安全門(mén)，在安全門(mén)下端裝一個(gè)行程閥，用來(lái) 控制合模缸的動(dòng)作。將行程閥串在控制合模缸換向的液動(dòng)閥控制油路上，安全門(mén)沒(méi)有關(guān)閉時(shí)，行程閥沒(méi)被壓下，液動(dòng)換向閥不能進(jìn)控制油，電液換向閥不能換向，合模缸也不能合模。只有操作者離開(kāi)，將安全門(mén)關(guān)閉，壓下行程閥，合模缸才能合模，從而保障了人身安全。 2.10 系統(tǒng)原理圖 見(jiàn)圖 2-1，附圖一 -21- 第三章 注塑成型機(jī)液壓系統(tǒng)計(jì)算與液壓元件的選擇 塑料注射成型機(jī)的組成 塑料注射成型機(jī)是將粒狀或粉

11、狀塑料加熱塑化然后注射到模腔、保壓成型的設(shè)備，主要包括注射裝置和合模裝置兩部分。 1．注射裝置 注射裝置的主要任務(wù)是使塑料均勻地塑化成熔融狀態(tài)，并以足夠的壓力和速度將熔料注入模腔。注射裝置又包括塑化部件（料筒、螺桿、噴嘴和電加熱器）、料斗、螺桿傳動(dòng)裝置、注射缸、注射座移動(dòng)缸等。其中注射缸、注射座移動(dòng)缸和螺桿傳動(dòng)等由液壓傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 2．合模裝置 合模裝置是保證成型模具可靠地閉合、實(shí)現(xiàn)模具開(kāi)閉動(dòng)作以及頂出制品的部件。合模裝置主要由固定模具的定模板、動(dòng)模板、合模缸及頂出缸組成。動(dòng)模板與合模板可以是直接連接，也可以是通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)連接。合模缸和頂出缸也由液壓傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 3.1 各液壓缸的

12、載荷力計(jì)算 3.1.1 合模缸的載荷力 合模缸在模具閉合過(guò)程中是輕載，其外載荷主要是動(dòng)模及其連動(dòng)部件的起動(dòng)慣性力和導(dǎo)軌的摩擦力。 鎖模時(shí)，動(dòng)模停止運(yùn)動(dòng)，其外載荷就是給定的鎖模力。 開(kāi)模時(shí)，液壓缸除要克服給定的開(kāi)模力外，還克服運(yùn)動(dòng)部件的摩擦阻力。 3.1.2 注射座移動(dòng)缸的載荷力 注射座移缸在推進(jìn)和退回注射座的過(guò)程中，同樣要克服摩擦阻力和慣性力，只有當(dāng)噴嘴接觸模具時(shí)，才須滿足注射座最大推力。 3.1.3 注射缸載荷力 注射缸的載荷力在整個(gè)注射過(guò)程中是變化的，計(jì)算時(shí)，只須求出最大載荷力。 （3-1）

13、 式中，d——螺桿直徑，由給定參數(shù)知：d＝0.04m； p——噴嘴處最大注射壓力，已知p＝153MPa。由此求得Fw＝192kN。 各液壓缸的外載荷力計(jì)算結(jié)果列于表l。取液壓缸的機(jī)械效率為0.9，求得相應(yīng)的作用于活塞上的載荷力，并列于表3-1中。 表 3-1 各液壓缸的載荷力 液壓缸名稱 工況 液壓缸外載荷 FW/kN 活塞上載荷力 F/kN 合模缸 合模 90 100 鎖模 900 1000 開(kāi)模 49 55 座移缸 移動(dòng) 2.7 3 頂緊 27 30 注射缸 注射 192 213

14、 3.2 進(jìn)料液壓馬達(dá)載荷轉(zhuǎn)矩計(jì)算 （3-2） 取液壓馬達(dá)的機(jī)械效率為0.95，則其載荷轉(zhuǎn)矩 （3-3） 3.3 執(zhí)行元件幾何尺寸的確定 250g注塑機(jī)為小型設(shè)備，從設(shè)備的可靠性出發(fā)，初定系統(tǒng)工作壓力p = 6Mpa,液壓泵選用雙作用葉片泵。 3.3.1 確定合模缸的活塞直徑Dh和活塞桿直徑dh 因合模缸的最大合模力（鎖模力）遠(yuǎn)大于其他負(fù)載力，為匹配合理，合模缸采用增

15、 圖 3-1 合模缸 力比為5/1的五連桿增力機(jī)構(gòu)。由此可求得合模缸活塞桿直徑。 Dh = == 0.195m (3-4) 圓整后取Dh=200㎜。因合模缸受壓，且推力較大， 取活塞直徑dh = 0.7Dh = 140 ㎜。 因此，合模缸大腔面積Ah1 = 3.14×10-2㎡,合模缸小腔面積Ah2 = 1.6×10-2㎡。 3.3.2 確定注射缸的活塞直徑DW和活塞桿直徑dW 注射缸的載荷力是變化的，這里按最大載荷計(jì)算 最大載荷 FW = = N= 19.2×104N

16、 (3-5) 活塞直徑 DW = = m = 0.201m (3-6) 圓整取 DW = 200㎜，活塞桿直徑等于螺桿直徑dW = d =40㎜。因此注射缸大腔面積 AW1=3.14×10-2㎡ ,小腔面積 AW2=3.01×10-2㎡ 3.3.3 確定注射座移動(dòng)缸的活塞直徑Dz和活塞桿直徑dz 已知注射座移動(dòng)缸的往返速比 i = 0.08/0.06 = 1.33，因此取活塞桿直徑 dz=0.5Dz 活塞直徑 Dz = ==0.08m

17、(3-7) 圓整后取DW = 100㎜，活塞桿直徑dW = 50 ㎜。因此取注射座缸大腔面積： Az1 = 0.785×10-2㎡，小腔面積Az2 = 0.589×10-2㎡。 3.3.4 確定液壓馬達(dá)的排量VM 螺桿為單向旋轉(zhuǎn)，且轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不大，因此取馬達(dá)出口背壓為零，馬達(dá)總效率 = 0.9， 液壓馬達(dá)的排量： VM = = m3/r=0.92×10-3m3/r (3-8) 查樣本，選雙斜盤(pán)柱塞式低速馬達(dá)，排量 VM = 0.9L/r,額定壓力20MPa。 3.4 執(zhí)行元件的實(shí)際工作壓力和實(shí)際所需的流量 3.4.1 實(shí)際工作壓力 因計(jì)算執(zhí)行

18、元件幾何尺寸時(shí)，未考慮背壓，且對(duì)計(jì)算值進(jìn)行了圓整，因此各執(zhí)行元件的實(shí)際工作壓力需重新核算。 3.4.1.1 慢速合模、快速合模、低壓合模、高壓合模、（鎖模）的工作壓力 慢速及快速合模的負(fù)載力可視其等于開(kāi)模時(shí)的負(fù)載力Fk，設(shè)回油背壓po=0.2MPa，得慢速和快速合模時(shí)的工作壓力 ph = =Pa=1.66×106Pa (3-9) 因鎖模時(shí)的流量近似為零，因此無(wú)背壓，鎖模時(shí)的工作壓力 phmax = = MPa = 5.73×106Pa (3-10) 低壓合模的工作壓力應(yīng)大于ph = 1.6

19、6MPa，低于phmax = 5.73MPa，由工藝要求確定。 3.4.1.2 開(kāi)模時(shí)的工作壓力pk 開(kāi)模時(shí)取回油背壓po = 0.3MPa，則開(kāi)模時(shí)的工作壓力 pk = = =3.65×106Pa (3-11) 3.4.1.3 注射缸注射時(shí)的工作壓力pW及保壓壓力 pWo 注射缸注射時(shí)取回油背壓po = 0.3 MPa,則 pW = = =6.4×106Pa (3-12) 注射保壓壓力pW0由工藝要求確定，其大小低于工作壓力。 3.4.1.3 注射座前進(jìn)、后退時(shí)的工作壓力pz1、pz2

20、 注射座前進(jìn)后退時(shí)取背壓 po = 0.2MPa，則 pz1===4.16×106pa (3-13) pz2===5.36×106pa (3-14) 3.4.1.5 預(yù)塑進(jìn)料時(shí)液壓馬達(dá)進(jìn)口壓力 pM 馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不大，取回油背壓為零，得 pM = ==6.2×106Pa (3-15) 3.4.2 實(shí)際所需的流量 設(shè)液壓缸的容積效率為1，液壓馬達(dá)的容積效率為0.95，計(jì)算各執(zhí)行元件所需的流量 3.4

21、.2.1 慢速合模所需的流量 qhm=Ah1vhm=3.14×10-2×0.02=0.628×10-3m3/s=37.7L/min (3-16) 低壓合模所需的流量按慢速合模所需流量，高壓合模（鎖模）的流量近似為零。 3.4.2.2 快速合模所需的流量 qhG=Ah1vhG=3.14×10-2×0.1=3.14×10-3m3/s=188.4L/min (3-17) 3.4.2.3 慢速開(kāi)模所需的流量 qkm=Ah2vkm=1.6×10-2×0.03=0.

22、48×10-3m3/s=28.8L/min (3-18) 3.4.2.4 快速開(kāi)模所需的流量 qkG=Ah2vKg=1.610-2×0.13=2.08×10-3m3/s=124.8L/min (3-19) 3.4.2.5 注射缸注射所需的流量 qW=AW1vW=3.14×10-2×0.07=2.22×10-3m3/s=133.2L/min (3-20) 3.4.2.6 注射座缸前進(jìn)所需的流量 qz1=Az1vz1=0.785×10-2×

23、0.06=0.47×10-3m3/s=28.3L/min (3-21) 3.4.2.7 注射座缸后退所需的流量 qz2=Az2vz2=0.589×10-2×0.08=0.47×10-3m3/s=28.3L/min (3-22) 3.4.2.8 預(yù)塑進(jìn)料馬達(dá)所需的流量 qM=nVM=60×0.9×0.95=51.3×10-3m3/s=51.3L/min (3-23) 3.5 液壓泵的選擇 注塑機(jī)的各執(zhí)行元件為依次單動(dòng)，不存在多個(gè)執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作的問(wèn)題

24、?？紤]到泄漏的影響，各工況下液壓泵應(yīng)供給的流量為qp=Kq1,取泄漏系數(shù)K=1.1；而各種工況下液壓泵的出口壓力pp=p1+p，取進(jìn)油路上的壓力損失p=0.3～0.5MPa。各工況下液壓泵的流量需求及工作壓力見(jiàn)表3-2 表3-2 各工況下液壓泵的流量需求、工作壓力、雙泵的供油方式及調(diào)速情況 工況 流量需求 L/min 工作壓力 /MPa 供油方式 流量供需關(guān)系 是否調(diào)速 大泵/L/min 小泵/L/min 快速合模 207 2 167 46.9 相當(dāng) 否 慢速合模 37 2 卸載 46.9 相

25、當(dāng) 否 快速開(kāi)模 137.3 4 163．1 卸載 略大 否 慢速開(kāi)模 31.7 4 卸載 45.8 略大 否 注射 146.5 6.9 157.3 卸載 相當(dāng) 進(jìn)油節(jié)流調(diào)速 注射座移動(dòng) 31.1 5.7 卸載 44.8 略大 否 預(yù)塑進(jìn)料 56.4 6.5 158.3 卸載 大大超過(guò) 旁路節(jié)流調(diào)速 由于需求的最大流量（207L/min）為最小流量（31.1L/min）的6倍以上，為保證功率利用合理，選擇雙聯(lián)雙作用葉片泵YYB-BC171/48，雙作用葉片泵密封容積大小變化是由于定子內(nèi)環(huán)圓弧段存在半徑差，葉片外伸依靠

26、葉片根部的液壓作用力及作用在葉片上的離心力，內(nèi)縮依靠定子內(nèi)環(huán)約束。各工況下雙泵的供油方式及調(diào)速情況見(jiàn)表3-2所示。 注意：當(dāng)YYB-BC171/48型雙聯(lián)雙作用葉片泵在額定轉(zhuǎn)速ns=1000r/min時(shí)，大泵的理論流量qt1=171L/min，小泵的理論流量qt2=48L/min。額定壓力ps=7MPa時(shí)，大泵的額定流量qs1=157.3L/min,小泵的額定流量qs2=44.1L/min,兩泵的容積效率約等于92%。當(dāng)泵的工作壓力小于額定壓力時(shí)，其輸出的實(shí)際流量在理論流量與額定流量之間。分析流量需求時(shí)，可根據(jù)泵的實(shí)際工作壓力p按下式計(jì)算q=qt,式中=0.08×+0.92。也可簡(jiǎn)單地視為任

27、何壓力時(shí)的流量均等于額定流量。本例按前者計(jì)算 對(duì)于雙作用葉片泵，由于吸、壓油腔轉(zhuǎn)移的位置為定子的圓弧段，只要設(shè)計(jì)時(shí)取圓弧段的圓心角大于吸、壓油窗口的間隔角及葉片間的夾角，則閉死容積不會(huì)發(fā)生，所以可以有效的避免困油現(xiàn)象的發(fā)生。 3.6 溢流閥的選擇 3.6.1 根據(jù)前面的分析將系統(tǒng)的工作壓力分為5級(jí)： 預(yù)塑進(jìn)料及注射 6.5～6.9MPa 高壓合模及注射座移動(dòng) 5.73MPa 開(kāi)模 4MPa(含快速、慢速合模2MPa 低壓合模

28、 壓力由工藝要求而定。 注射保壓 壓力由工藝要求而定。 因在系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)中已確定大小泵出口分別設(shè)置電磁溢流閥，現(xiàn)將溢流閥4調(diào)整為最高壓力7MPa（溢流閥3調(diào)整壓力等于或略大于溢流閥4調(diào)整壓力），在注射、預(yù)塑進(jìn)料時(shí)作定壓閥或安全閥；在溢流閥4的四個(gè)遠(yuǎn)程調(diào)壓閥中，17調(diào)整為低壓合模的工作壓力，18調(diào)整為注射保壓壓力，20作慢速開(kāi)模時(shí)的定壓閥（4MPa）、快速開(kāi)模時(shí)的安全閥，19限制鎖模時(shí)的最高壓力5.73MPa，同時(shí)作注射座移動(dòng)安全閥。 3.6.2 由大小泵的流量，選定電磁溢流閥的型號(hào)：大泵

29、YEF3-32B,小泵YEF3-10B,遠(yuǎn)程調(diào)壓閥型號(hào)YF3-6B,電磁先導(dǎo)換向閥型號(hào)34EF3O-E6B。 3.7 換向閥的選擇 3.7.1 因合模缸的最大流量為207L/min，因此換向閥選用中位機(jī)能為0型三位四通的電液換向閥34EYF3O-20B。為實(shí)現(xiàn)關(guān)閉安全門(mén)與合模互鎖，在電液換向閥的先導(dǎo)閥至主閥的控制油路上安裝一行程閥。 3.7.2 注射座移動(dòng)缸的流量為44.8L/min，選中位機(jī)能為Y型的電磁換向閥34EF3Y-E10B,中位也可以是O型機(jī)能。 3.7.3 注射缸注射時(shí)最大供油量為157.3L/min，選34EYF3J-20B電液換向閥，選用J型中位機(jī)能的原因是，

30、預(yù)塑工況、注射缸換向閥處于中位時(shí)，當(dāng)螺桿頭部熔料壓力到達(dá)能克服注射缸后退的阻力時(shí)，螺桿開(kāi)始后退，注射缸無(wú)桿腔的排油經(jīng)單向節(jié)流閥14、電液換向閥15、背壓閥16回油箱，注射缸有桿腔將產(chǎn)生局部真空，油箱的油液可經(jīng)閥的中位補(bǔ)充其內(nèi)。 3.7.4 預(yù)塑液壓馬達(dá)的流量要求為56.4L/min，此時(shí)泵的供油流量為158.3L/min，因此選34EYF3Y-20B電液換向閥，中位機(jī)能選Y型是考慮注射缸的要求。 3.7.5 頂出缸的流量很小，選用24EF3B-E10B電磁換向閥，在無(wú)桿腔裝一單向節(jié)流閥，由小泵實(shí)現(xiàn)進(jìn)油節(jié)流調(diào)速。 3.7.6 為隨時(shí)檢測(cè)雙泵的出口壓力，選兩個(gè)二位三通電磁滑閥及壓力表組

31、合使用。 3.8 流量閥的選擇 3.8.1 預(yù)塑馬達(dá)采用旁通型調(diào)速閥調(diào)速，選FRG-03-B-28-22。 3.8.2 注射缸采用單向節(jié)流閥調(diào)速實(shí)現(xiàn)進(jìn)油節(jié)流調(diào)速，選LDF-B32C。 3.8.3 頂出缸的單向節(jié)流閥選LDF-20C。 3.9 背壓閥及油箱的選擇 3.9.1 注射缸背壓閥選XFF3-20B。 3.9.2 設(shè)備為固定設(shè)備，油箱的容積取雙泵總流量的5倍，即1000L。泵-電動(dòng)機(jī)裝置旁置在油箱邊。 3.10 電磁鐵動(dòng)作順序 列電磁鐵動(dòng)作順序表，見(jiàn)附表1 SZ-250A注塑機(jī)電磁鐵動(dòng)作順序表 3.11 選定液壓泵的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 3.11.1 各工況下

32、電動(dòng)機(jī)所需功率 所選雙聯(lián)葉片泵的額定工況（7MPa）下總效率=0.8，卸載工況（0.3MPa）總效率=0.3，其他工作壓力下的總效率，可近似按線性規(guī)律估算，如pp=4MPa時(shí)，=0.65；pp=2MPa時(shí)，=0.5.泵的壓力取工作壓力，流量取實(shí)際流量。由此可計(jì)算出不同工況時(shí)電動(dòng)機(jī)所需功率。 快速合模 P1==kw=14.2kw (3-24) 慢速合模 p2= (3-25) =kw=5.98kw 快速開(kāi)模 p3=

33、 (3-26) =kw=17.5kw 慢速開(kāi)模 p4= (3-27) =kw=7.5kw 注射 p5= (3-28) =kw=23.4kw 注射座移動(dòng) p6=

34、 (3-29) =kw=9.4kw 預(yù)塑 p7= (3-30) =kw=22.2kw 比較各工況下所需功率，取最大值，并考慮電動(dòng)機(jī)可短時(shí)超載，選電動(dòng)機(jī)Y200M-6, 額定轉(zhuǎn)速1000r/min,額定功率22kw。 3.12 油管內(nèi)徑計(jì)算 本系統(tǒng)管路較為復(fù)雜，取其主要幾條(其余略)，有關(guān)參數(shù)及計(jì)算結(jié)果列于

35、表3-3。 表 3-3 主要管路內(nèi)徑 管路名稱 通過(guò)流量 /(L/s) 允許流速 /(m/s) 管路內(nèi)經(jīng) /m 實(shí)際取值 /m 大泵吸油管 2.62 0.85 0.063 0.065 小泵吸油管 0.735 1 0.031 0.032 大泵排油管 2.62 4.5 0.027 0.032 小泵排油管 0.735 4.5 0.014 0.015 雙泵并聯(lián)后管路 3.36 4.5 0.031 0.032 注射缸進(jìn)油管路 2.66 4.5 0.028 0.032 3.13

36、確定油箱的有效容積 按下式來(lái)初步確定油箱的有效容積： V＝aqV （3-31） 已知所選泵的總流量為201.4L/min，這樣，液壓泵每分鐘排出壓力油的體積 為0.2m3。參照表4—3取a＝5，算得有效容積為： V＝5×0.2m3＝1 m3 第四章 性能驗(yàn)算 4.1 驗(yàn)算回路中的壓力損失 本系統(tǒng)較為復(fù)雜，有多個(gè)液壓執(zhí)行元件動(dòng)作回路，其中環(huán)節(jié)較多，管路損失較大的要算注射缸動(dòng)作

37、回路，故主要驗(yàn)算由泵到注射缸這段管路的損失。 4.1.1 沿程壓力損失 沿程壓力損失，主要是注射缸快速注射時(shí)進(jìn)油管路的壓力損失。此管路長(zhǎng) 5m，管內(nèi)徑0.032m，快速時(shí)通過(guò)流量2.7L/s；選用20號(hào)機(jī)械系統(tǒng)損耗油，正常運(yùn)轉(zhuǎn)后油的運(yùn)動(dòng)粘度ν＝27mm2/s，油的密度ρ＝918kg/m3。 油在管路中的實(shí)際流速為： 油在管路中呈紊流流動(dòng)狀態(tài)，其沿程阻力系數(shù)為： 求得沿程壓力損失為： 4.1.2 局部壓力損失 局部壓力損失包括通過(guò)管路中折管和管接頭等處的管路局部壓力損失Δp2，以及通過(guò)控制閥的局部壓力損失Δp3。其中管路局部壓力損失相對(duì)來(lái)說(shuō)小得多，故主要計(jì)算通過(guò)控

38、制閥的局部壓力損失。參看圖2-1，從小泵出口到注射缸進(jìn)油口，要經(jīng)過(guò)順序閥17，電液換向閥2及單向順序閥18。單向順序伺17的額定流量為50L/min，額定壓力損失為0.4MPa。電液換向閥2的額定流量為190L/min，額定壓力損失0.3 MPa。單向順序閥18的額定流量為150L/min，額定壓力損失0.2 MPa。 通過(guò)各閥的局部壓力損失之和為 從大泵出油口到注射缸進(jìn)油口要經(jīng)過(guò)單向閥13，電液換向閥2和單向順序閥18。單向閥13的額定流量為250L/min，額定壓力損失為0.2 MPa。 通過(guò)各閥的局部壓力損失之和為： 由以上計(jì)算結(jié)果可求得快速注射時(shí)，小泵到注射缸之間

39、總的壓力損失為： ∑p1＝(0.03＋0.88)MPa＝0.91MPa 大泵到注射缸之間總的壓力損失為： ∑p2＝(0.03＋0.65)MPa＝0.68MPa 由計(jì)算結(jié)果看，大小泵的實(shí)際出口壓力距泵的額定壓力還有一定的壓力裕度，所選泵是適合的。 另外要說(shuō)明的一點(diǎn)是：在整個(gè)注射過(guò)程中，注射壓力是不斷變化的，注射缸的進(jìn)口壓力也隨之由小到大變化，當(dāng)注射壓力達(dá)到最大時(shí)，注射缸活塞的運(yùn)動(dòng)速度也將近似等于零，此時(shí)管路的壓力損失隨流量的減小而減少。泵的實(shí)際出口壓力要比以上計(jì)算值小一些。 綜合考慮各工況的需要，確定系統(tǒng)的最高工作壓力為6.8MPa，也就是溢流閥7的調(diào)定壓力。 4.2 液壓系統(tǒng)發(fā)

40、熱溫升計(jì)算 4.2.1 計(jì)算發(fā)熱功率 液壓系統(tǒng)的功率損失全部轉(zhuǎn)化為熱量。 發(fā)熱功率計(jì)算如下 Phr＝Pr－Pc 對(duì)本系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，Pr是整個(gè)工作循環(huán)中雙泵的平均輸入功率。 具體的pi、qi、ti值見(jiàn)表7。這樣，可算得雙泵平均輸入功率Pr＝12kW。 表 6-1 各工況雙泵輸入功率 工況 泵工作狀態(tài) 出口壓力/Mpa 總輸入功率 /kW 工作時(shí)間/s 說(shuō)明 小泵 大泵 小泵 大泵 慢速合模 + - 3.68 0.3 6 1 小泵額定流量Qp1=0.74L/S 大泵額定流量Qp2=2.62L/S 泵的總效率： 正

41、常工作時(shí)=0.8 卸荷時(shí) =0.3 快速合模 + + 4 4.16 17.3 2 增壓鎖模 + - 6.8 0.3 8.9 0.5 注塑 + + 6.8 6.58 27.8 3 保壓 + - 6.8 0.3 8.9 16 進(jìn)料 + + 6.8 6.3 26.9 15 冷卻 + - 6.8 0.3 8.9 15 快速開(kāi)模 + + 4.2 4.4 18.3 1.5 慢速開(kāi)模 + - 3.9 0.3 6.2 1 系統(tǒng)總輸出功率： 求系統(tǒng)的輸出有效功率： 由前面給定參數(shù)

42、及計(jì)算結(jié)果可知：合模缸的外載荷為90kN，行程0.35m；注射缸的外載荷為192kN，行程0.2m；預(yù)塑螺桿有效功率5kW，工作時(shí)間15s；開(kāi)模時(shí)外載荷近同合模，行程也相同。注射機(jī)輸出有效功率主要是以上這些。 總的發(fā)熱功率為： Phr＝(15.3－3)kW＝12.3kW 4.2.2計(jì)算散熱功率 前面初步求得油箱的有效容積為1m3，按V＝0.8abh求得油箱各邊之積： a·b·h＝1/0.8m3＝1.25m3 取a為1.25m，b、h分別為1m。求得油箱散熱面積為： At＝1.8h(a＋b)＋1.5ab ＝(1.8×l×(1.25＋1) ＋1.5×1.25)m

43、2 ＝5.9m2 油箱的散熱功率為： Phc＝K1AtΔT 式中 K1——油箱散熱系數(shù)，查表5—1，K1取16W/(m2·℃)； ΔT——油溫與環(huán)境溫度之差，取ΔT＝35℃。 Phc＝16×5.9×35kW＝3.3kW＜Phr＝12.3kW 由此可見(jiàn)，油箱的散熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了系統(tǒng)散熱的要求，管路散熱是極小的，需要另設(shè)冷卻器。 4.2.3 冷卻器所需冷卻面積的計(jì)算 冷卻面積為： 式中 K——傳熱系數(shù)，用管式冷卻器時(shí)，取K＝116W／(m2．·℃)； Δtm—平均溫升(℃)； 取油進(jìn)入冷卻器的溫度T1＝60℃，油流出冷卻器的溫度T2＝50℃，冷卻水入口溫度 tl＝2

44、5℃，冷卻水出口溫度t2＝30℃。則： ℃ 所需冷卻器的散熱面積為： 考慮到冷卻器長(zhǎng)期使用時(shí)，設(shè)備腐蝕和油垢、水垢對(duì)傳熱的影響，冷卻面積應(yīng)比計(jì)算值大30％，實(shí)際選用冷卻器散熱面積為： A＝1.3×2.8m2＝3.6m2 第五章 編制技術(shù)文件 5.1 液壓元件明細(xì) 液壓元件明細(xì)表見(jiàn)附表2 SZ-250X型注塑機(jī)液壓元件明細(xì)表 5.2 液壓缸結(jié)構(gòu)圖 附圖1 合模缸結(jié)構(gòu)圖 附圖2 注射座移動(dòng)缸結(jié)構(gòu)圖 5.3 液壓系統(tǒng)圖 附圖3 液壓系統(tǒng)原理圖及動(dòng)作循環(huán)圖

45、 致謝詞 經(jīng)過(guò)半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師蘇金蘭。她平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從課題的分析到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng)草圖等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是蘇金蘭老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。除了敬佩蘇金蘭老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研

46、究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 其次要感謝和我一起作畢業(yè)設(shè)計(jì)的范冰洋、韋華平同學(xué)，他們?cè)诒敬卧O(shè)計(jì)中勤奮工作，克服了許多困難來(lái)完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，并承擔(dān)了大部分的工作量。如果沒(méi)有他們的努力工作，此次設(shè)計(jì)的完成將變得非常困難。 然后還要感謝大學(xué)四年來(lái)所有的老師，為我們打下機(jī)械專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。 最后感謝銅陵學(xué)院大學(xué)四年來(lái)對(duì)我的大力栽培。 包磊

47、 2009年5月 參考文獻(xiàn) [1] 雷天覺(jué). 新編液壓工程手冊(cè) [M]. 北京：北京理工大學(xué)出版社，1998. [2] 路甬祥. 液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002. [3] 劉云雪. 塑料模具設(shè)計(jì)注塑加工數(shù)控技術(shù)實(shí)戰(zhàn)教程 [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社、東方音像電子出版社，2006. [4] 王興天. 注塑成型技術(shù) [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1989. [5] 章宏甲. 液壓與氣壓傳動(dòng) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，

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