塑料注射成型機液壓系統(tǒng)設(shè)計

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1、 銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第一章 工況分析 1.1 注塑成型動作過程 大型塑料注射機目前都是全液壓控制。其基本工作原理是：粒狀塑料通過料斗進(jìn)入螺旋推進(jìn)器中，螺桿轉(zhuǎn)動，將料向前推進(jìn)，同時，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，注射機構(gòu)開始將液狀料高壓快速注射到模具型腔之中，經(jīng)一定時間的保壓冷卻后，開模將成型的塑科制品頂出，便完成了一個動作循環(huán)。 1.2 液壓傳動系統(tǒng)主要傳動動作 所設(shè)計的液壓系統(tǒng)，傳動動作的完成，主要靠合模液壓缸、注射液壓缸、注射座移動缸和一個液壓馬達(dá)作為主要傳動元件。具體的動

2、作循環(huán)過程見下圖： 合模 注射 保壓 注射座后退退退 冷卻 預(yù)塑 開模 頂出制品 頂出缸后退 合模 圖 1-1注塑機工作循環(huán)圖 在合模時，合模缸先驅(qū)動動模板慢速啟動，然后快速前移，接近定模板時轉(zhuǎn)為低壓慢速前移，在低速合模確認(rèn)模具無異物存在后轉(zhuǎn)為高壓合模（鎖模）。 1.3 注射機液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求和主要設(shè)計參數(shù) 1.3.1 注射機液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求： 1.3.1.1 合模運動要平穩(wěn)，兩片模具閉合時不應(yīng)有沖擊； 1.3.1.2 當(dāng)模具閉合后，合模機構(gòu)應(yīng)保持閉合壓力，防止注射時將模具沖開。注射后，注射機構(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，螺桿轉(zhuǎn)動，料被推到螺桿前端，這時，螺桿同注射機構(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 開模力 Fk = 4.9×104 N。 1.3.2.13 動模板（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 快速開模速度 vkG = 0.13 m/s。 1.3.2.17 慢速開模速度 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、注射座移動缸和液壓馬達(dá) 第二章 注塑成型機液壓系統(tǒng)方案設(shè)計 SZ—250A型塑料注射成型機液壓系統(tǒng)以多執(zhí)行元件工作為主特點，它的動作循環(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

6、模—頂出缸頂出制品—頂出缸后退”，在制品冷卻的同時，液壓馬達(dá)帶動螺桿旋轉(zhuǎn)對顆粒狀塑料預(yù)塑。動作循環(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)，速度高時采用雙泵供油，速度低時采用一個泵供油，一個泵卸載；不同工作階段的工作壓力則由先導(dǎo)型溢流閥與多個遠(yuǎn)程調(diào)壓、電磁滑閥組成的多級調(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)實際通過的流量采用電液換向閥或電磁換向閥。多個執(zhí)行元件的動作順序由行程開關(guān)控制，這種控制方式機動靈活，系統(tǒng)較簡單。 2.1 能源裝置（元件）方案設(shè)計 該液壓系統(tǒng)在整個工作循環(huán)中需油量變化較大，另外，閉模和注

7、射后又要求 有較長時間的保壓，所以選用雙泵供油系統(tǒng)。液壓缸快速動作時，雙泵同時供油，慢速動作或保壓時由小泵單獨供油，這樣可減少功率損失，提高系統(tǒng)效率。因為設(shè)備為固定設(shè)備，為便于油液冷卻，系統(tǒng)選用開式回路，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 因?qū)刂凭纫蟛桓?，系統(tǒng)采用開環(huán)控制，各執(zhí)行元件的動作順序由電氣控制（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)行元件是依次單獨動作，各換向閥的中位機能選為“0”型。系統(tǒng)不工作時

8、，液壓泵通過電磁溢流閥卸載。 2.3 速度換接回路方案設(shè)計 速度換接回路的功能是使液壓執(zhí)行機構(gòu)在一個工作循環(huán)中從一種運動速度變換到另一種運動速度，因而這個轉(zhuǎn)換不僅包括液壓執(zhí)行元件快速到慢速的換接，而且也包括兩個慢速之間的轉(zhuǎn)換。實現(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)行機構(gòu)的確定 本機動作機構(gòu)除螺桿的旋轉(zhuǎn)選用液壓馬達(dá)外，合模、注射、注射座移動等均為雙向運動，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，螺桿則用液壓馬達(dá)驅(qū)動。從給定的設(shè)計參數(shù)可知，鎖模時所需的力最大，為900kN。為此設(shè)置增壓液壓缸，得到鎖模時的局部高壓來保證鎖模力。

9、2.5 液壓馬達(dá)動作回路 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，而對速度平穩(wěn)性無過高要求，故采用旁路節(jié)流調(diào)速方式。 2.6 合模缸動作回路 合模缸要求其實現(xiàn)快速、慢速、鎖模，開模動作。其運動方向由電液換向閥直接控制?？焖龠\動時，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，由增壓缸供油。 2.7 注射缸動作回路 注射缸運動速度也較快，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)塑時有背壓要求，在無桿腔出口處串聯(lián)背壓閥。 2.8 注射座移動缸動作回路 注射座移動缸，采用回油節(jié)流調(diào)速回路。工藝要求其不工作時，處于浮動狀態(tài)，故采用Y型中位

10、機能的電磁換向閥 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，在安全門下端裝一個行程閥，用來 控制合模缸的動作。將行程閥串在控制合模缸換向的液動閥控制油路上，安全門沒有關(guān)閉時，行程閥沒被壓下，液動換向閥不能進(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，將安全門關(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 見圖 2-1，附圖一 -21- 第三章 注塑成型機液壓系統(tǒng)計算與液壓元件的選擇 塑料注射成型機的組成 塑料注射成型機是將粒狀或粉

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、螺桿傳動裝置、注射缸、注射座移動缸等。其中注射缸、注射座移動缸和螺桿傳動等由液壓傳動來實現(xiàn)。 2．合模裝置 合模裝置是保證成型模具可靠地閉合、實現(xiàn)模具開閉動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、動模板、合模缸及頂出缸組成。動模板與合模板可以是直接連接，也可以是通過連桿機構(gòu)連接。合模缸和頂出缸也由液壓傳動來實現(xiàn)。 3.1 各液壓缸的

12、載荷力計算 3.1.1 合模缸的載荷力 合模缸在模具閉合過程中是輕載，其外載荷主要是動模及其連動部件的起動慣性力和導(dǎo)軌的摩擦力。 鎖模時，動模停止運動，其外載荷就是給定的鎖模力。 開模時，液壓缸除要克服給定的開模力外，還克服運動部件的摩擦阻力。 3.1.2 注射座移動缸的載荷力 注射座移缸在推進(jìn)和退回注射座的過程中，同樣要克服摩擦阻力和慣性力，只有當(dāng)噴嘴接觸模具時，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注射過程中是變化的，計算時，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算結(jié)果列于表l。取液壓缸的機械效率為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 開模 49 55 座移缸 移動 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)矩計算 （3-2） 取液壓馬達(dá)的機械效率為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 確定注射座移動缸的活塞直徑Dz和活塞桿直徑dz 已知注射座移動缸的往返速比 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)行元件的實際工作壓力和實際所需的流量 3.4.1 實際工作壓力 因計算執(zhí)行

18、元件幾何尺寸時，未考慮背壓，且對計算值進(jìn)行了圓整，因此各執(zhí)行元件的實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)載力可視其等于開模時的負(fù)載力Fk，設(shè)回油背壓po=0.2MPa，得慢速和快速合模時的工作壓力 ph = =Pa=1.66×106Pa (3-9) 因鎖模時的流量近似為零，因此無背壓，鎖模時的工作壓力 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 開模時的工作壓力pk 開模時取回油背壓po = 0.3MPa，則開模時的工作壓力 pk = = =3.65×106Pa (3-11) 3.4.1.3 注射缸注射時的工作壓力pW及保壓壓力 pWo 注射缸注射時取回油背壓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)、后退時的工作壓力pz1、pz2

20、 注射座前進(jìn)后退時取背壓 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)料時液壓馬達(dá)進(jìn)口壓力 pM 馬達(dá)轉(zhuǎn)動慣量不大，取回油背壓為零，得 pM = ==6.2×106Pa (3-15) 3.4.2 實際所需的流量 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 注塑機的各執(zhí)行元件為依次單動，不存在多個執(zhí)行元件同時動作的問題

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 快速開模 137.3 4 163．1 卸載 略大 否 慢速開模 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 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 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，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，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，其輸出的實際流量在理論流量與額定流量之間。分析流量需求時，可根據(jù)泵的實際工作壓力p按下式計算q=qt,式中=0.08×+0.92。也可簡單地視為任

27、何壓力時的流量均等于額定流量。本例按前者計算 對于雙作用葉片泵，由于吸、壓油腔轉(zhuǎn)移的位置為定子的圓弧段，只要設(shè)計時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： 預(yù)塑進(jìn)料及注射 6.5～6.9MPa 高壓合模及注射座移動 5.73MPa 開模 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)料時作定壓閥或安全閥；在溢流閥4的四個遠(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作慢速開模時的定壓閥（4MPa）、快速開模時的安全閥，19限制鎖模時的最高壓力5.73MPa，同時作注射座移動安全閥。 3.6.2 由大小泵的流量，選定電磁溢流閥的型號：大泵

29、YEF3-32B,小泵YEF3-10B,遠(yuǎn)程調(diào)壓閥型號YF3-6B,電磁先導(dǎo)換向閥型號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能為0型三位四通的電液換向閥34EYF3O-20B。為實現(xiàn)關(guān)閉安全門與合?；ユi，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 注射座移動缸的流量為44.8L/min，選中位機能為Y型的電磁換向閥34EF3Y-E10B,中位也可以是O型機能。 3.7.3 注射缸注射時最大供油量為157.3L/min，選34EYF3J-20B電液換向閥，選用J型中位機能的原因是，

30、預(yù)塑工況、注射缸換向閥處于中位時，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，螺桿開始后退，注射缸無桿腔的排油經(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，此時泵的供油流量為158.3L/min，因此選34EYF3Y-20B電液換向閥，中位機能選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，在無桿腔裝一單向節(jié)流閥，由小泵實現(xiàn)進(jìn)油節(jié)流調(diào)速。 3.7.6 為隨時檢測雙泵的出口壓力，選兩個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-電動機裝置旁置在油箱邊。 3.10 電磁鐵動作順序 列電磁鐵動作順序表，見附表1 SZ-250A注塑機電磁鐵動作順序表 3.11 選定液壓泵的驅(qū)動電動機 3.11.1 各工況下

32、電動機所需功率 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，=0.65；pp=2MPa時，=0.5.泵的壓力取工作壓力，流量取實際流量。由此可計算出不同工況時電動機所需功率。 快速合模 P1==kw=14.2kw (3-24) 慢速合模 p2= (3-25) =kw=5.98kw 快速開模 p3=

33、 (3-26) =kw=17.5kw 慢速開模 p4= (3-27) =kw=7.5kw 注射 p5= (3-28) =kw=23.4kw 注射座移動 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，并考慮電動機可短時超載，選電動機Y200M-6, 額定轉(zhuǎn)速1000r/min,額定功率22kw。 3.12 油管內(nèi)徑計算 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 通過流量 /(L/s) 允許流速 /(m/s) 管路內(nèi)經(jīng) /m 實際取值 /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 性能驗算 4.1 驗算回路中的壓力損失 本系統(tǒng)較為復(fù)雜，有多個液壓執(zhí)行元件動作回路，其中環(huán)節(jié)較多，管路損失較大的要算注射缸動作

37、回路，故主要驗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進(jìn)油管路的壓力損失。此管路長 5m，管內(nèi)徑0.032m，快速時通過流量2.7L/s；選用20號機械系統(tǒng)損耗油，正常運轉(zhuǎn)后油的運動粘度ν＝27mm2/s，油的密度ρ＝918kg/m3。 油在管路中的實際流速為： 油在管路中呈紊流流動狀態(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，以及通過控制閥的局部壓力損失Δp3。其中管路局部壓力損失相對來說小得多，故主要計算通過控

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。 通過各閥的局部壓力損失之和為： 由以上計算結(jié)果可求得快速注射時，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 由計算結(jié)果看，大小泵的實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。 另外要說明的一點是：在整個注射過程中，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，注射缸活塞的運動速度也將近似等于零，此時管路的壓力損失隨流量的減小而減少。泵的實際出口壓力要比以上計算值小一些。 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、熱溫升計算 4.2.1 計算發(fā)熱功率 液壓系統(tǒng)的功率損失全部轉(zhuǎn)化為熱量。 發(fā)熱功率計算如下 Phr＝Pr－Pc 對本系統(tǒng)來說，Pr是整個工作循環(huán)中雙泵的平均輸入功率。 具體的pi、qi、ti值見表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 工作時間/s 說明 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=0.8 卸荷時 =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 快速開模 + + 4.2 4.4 18.3 1.5 慢速開模 + - 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，工作時間15s；開模時外載荷近同合模，行程也相同。注射機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，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算 冷卻面積為： 式中 K——傳熱系數(shù)，用管式冷卻器時，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： 考慮到冷卻器長期使用時，設(shè)備腐蝕和油垢、水垢對傳熱的影響，冷卻面積應(yīng)比計算值大30％，實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)表見附表2 SZ-250X型注塑機液壓元件明細(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)原理圖及動作循環(huán)圖

45、 致謝詞 經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。 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)計的每個階段，從課題的分析到查閱資料，設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計，液壓系統(tǒng)草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計較為復(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)計的范冰洋、韋華平同學(xué)，他們在本次設(shè)計中勤奮工作，克服了許多困難來完成此次畢業(yè)設(shè)計，并承擔(dān)了大部分的工作量。如果沒有他們的努力工作，此次設(shè)計的完成將變得非常困難。 然后還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下機械專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的同學(xué)們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設(shè)計才會順利完成。 最后感謝銅陵學(xué)院大學(xué)四年來對我的大力栽培。 包磊

47、 2009年5月 參考文獻(xiàn) [1] 雷天覺. 新編液壓工程手冊 [M]. 北京：北京理工大學(xué)出版社，1998. [2] 路甬祥. 液壓氣動技術(shù)手冊 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2002. [3] 劉云雪. 塑料模具設(shè)計注塑加工數(shù)控技術(shù)實戰(zhàn)教程 [M]. 北京：機械工業(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 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社，

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