(论文)塑料注射成型机设计最新优秀毕业论文资料搜集呕血奉献

毕业设计（论文）毕业设计（论文） SX-ZY-500A 型塑料注射成型机型塑料注射成型机 液压系统液压系统 系 、 部： 机械工程系 学生姓名： 指导教师： 职 称： 讲 师 专 业： 模具设计与制造 班 级： 学 号： 2 2008 年 5 月 材料清单 1、毕业设计（论文）课题任务书 2、指导教师评阅表 3、答辩及最终成绩评定表 4、毕业设计说明书 5、附录材料 3 2008 届毕业设计（论文）课题任务书 系：机械工程系 专业：模具设计与制造 指导教师 学生姓名 课题名称XS-ZY-500 注塑机设计 内 容 及 任 务 本毕业设计课题提供所选用类型塑料注射机标准液压系统图，要求 课题组成员根据塑料注射量的重量，选择液压执行机构的工作压力，求出 液压执行机构的负载和结构尺寸，设计选择组成该液压系统的基本液压回 路并说明每个液压元件在液压回路中的作用，设计计算选择液压元件，进 行液压系统稳定性校核，绘液压集成系统图及液压集成回路图，设计液压 装置和液压集块，编写液压系统设计说明书。 拟 达 到 的 要 求 或 技 术 指 标 使学生充分了解液压系统的性能知识，各种回路的作用及各种阀块的 使用性能，要求对各种液压产品有一定的了解。以及会使用各种手册进行 液压系统的设计，能在毕业后从事相关的液压设计工作。同时感受到现代 模具设计制造业中，设计制造的模具是依靠塑料注射机、压机为主要生产 工具才能有消费者心爱的产品上市，而液压系统是现代塑料注射机、压机 设计的核心机构。 4 起止日期工作内容备注 进 度 安 排 08.2.253.15 08.3.163.22 08.3.235.16 08.5.135.23 毕业设计调研 集中实习 毕业设计 答辩时间 主 要 参 考 资 料 1 何存兴 张铁华 液压传动与气压传动 (第二版) M 武汉 华中科 技大学出版社 200055178 2 北京化工学院 华南理工学院 塑料机械液压传动 M 北京 轻工 业出版社 1983 104279 3 液压传动设计手册 M 上海 上海科学技术出版社 1981. 115124 489500 568585 4 万贤杞 液压课程设计指导书 M 衡阳 湖南建材高等专科学校 1985 423 5 黎启柏 液压元件手册 M 工业技术出版社 2000 127145 256275 6 冯少如. 塑料成型机械 M 陕西 西北工业大学出版社 1992223 7 伍建国 屈华昌 压铸模设计 M 北京 机械工业出版社 1995 43 教研室 意见 年 月 日 系主管领导 意见 年 月 日 5 毕业设计（论文）指导教师评阅表 系：机械工程系 学生姓名学 号班 级 专 业模具设计与制造指导教师姓名 课题名称SX-ZY-500A 型塑料注射成型机液压系统 评语：（包括以下方面，学习态度、工作量完成情况、材料的完整性和规范性；检索和利用文献能力、 计算机应用能力；学术水平或设计水平、综合运用知识能力和创新能力；） 是否同意参加答辩：是 否 指导教师评定成绩分值： 指导教师签字： 年 月 日 6 湖南工学院 2008 届毕业设计（论文）答辩及最终成绩 评 定 表 系（公章）： 说明：最终评定成绩a+b，两个成绩的百分比由各系自己确定，但应控制在给定标准的 10左右。 学生姓名学号班级 答辩 日期 课题名称SX-ZY-500A 型塑料注射成型机液压系统 指导 教师 评 定 成 绩 评 定 分 值 教师 1教师 2教师 3教师 4教师 5 小计 课 题 介 绍 思路清晰，语言表 达准确，概念清楚， 论点正确，实验方法 科学，分析归纳合理， 结论严谨，设计（论 文）有应用价值。 30 必 答 题 40 答 辩 表 现 思维敏捷, 回答问题有理 论根据，基本 概念清楚，主 要问题回答准 确大、深入,知 识面宽。 自 由 提 问 30 合 计 100 答 辩 评 分 分值： 答辩小组长签名： 答辩成绩 a： 40 指导教师评分分值： 指导教师评定成绩 b： 60 最终评定成绩： 分数： 等级： 答辩委员会主任签名： 年 月 日 7 毕业设计说毕业设计说明明书书 SX-ZY-500 型塑料注射成型机 液压系统设计 系 、 部： 机械工程系 学生姓名： 指导教师： 职称 讲师 专 业： 模具设计与制造 班 级： 完成时间： 8 摘要 本设计通过了解注射机的工作原理及其机构组成，分析其典型零件的组成及 动作原理，并通过液压系统的工况分析，初步计算确定其主要技术参数，设计 其液压系统，选择合理的液压原件，使油泵电机的转速与注塑机工作所需液压 的流量与压力乘积成正比，将传统的定量泵改造成变频变量泵，从而使溢流阀 的回油流量降到最小，无高压节流能量损失，进而将传统有高压节流的“耗能 型”注塑机升级为无高压节流的“节能型”注塑机. 关键词：注射机；液压系统；技术参数；节能 ABSTRACT This design constitutes through work principle and its organization that understanding injects machine, analyze constitute of its typical model spare parts and act principle, and pass the work condition that the liquid presses system analysis, the initial calculation make sure it main technique parameter, design its liquid to press system, choose a reasonable liquid to press an original piece, make the oil pump turn of electrical engineering soon with note Su machine discharge and pressure product that the liquid press that work need into a direct proportion, reform a traditional metered pump change the Pin change to measure a pump, make to overflow to flow the return of valve oil discharge to decline to least thus, have no high pressure to reduce expenses energy loss and then have tradition to“consume ability type“ that the high pressure reduce expenses to note Su machine to get stripe for have no the high pressure reduce expenses of“economy energy type“ note Su machine. Keyword:Inject machine;The liquid presses system;Technique parameter;Economize on energy 9 目 录 1. 绪 论10 1.1 注塑机的发展简史及国内外现状.10 1.2 课题设计的目的和意义.12 2. 注塑机的工作原理及机构组成.13 2.1 注塑机的工作原理 .13 2.2 注塑机的分类.13 2.3 注塑机的组成结构分析.14 3. XS-ZY-500 塑料注射成型机液压系统的设计计算 20 3.1 主要技术参数 .20 3.2 工况分析 .21 3.4 油缸工作压力和流量的确定.23 3.5 液压系统方案和工作原理图的拟定.29 3.6 液压元件的选择.32 3.7 压力系统性能的验算37 参考文献.44 致 谢45 附录.46 10 1. 绪 论 1.1 注塑机的发展简史及国内外现状 注射成型是加工热塑性高分子材料的主要方法之一。这种方法能制得外形 复杂、尺寸精确和带有金属嵌件的制品，对各种聚合物加工的适应性强，易于 实现全自动化生产。目前世界上 80%的工程塑料制品采用注射成型加工。 注射成型加工的主要设备是注塑机。八十年代以后，随着工程塑料的迅速 发展和其应用领域的不断开拓，注塑机正朝着高速、高效、低能耗和高自动化 的方向发展。 注塑机的发展水平及趋势：随着塑胶制品多样化市场需求越来越大,注塑机 设备的升级换代也越来越快。早期的注塑机都是全液压式，由于环保和节能的 需要，以及伺服电机的成熟应用和价格的大幅度下降，随着塑胶制品多样化市 场需求越来越大,注塑机设备的升级换代也越来越快。早期的注塑机都是全液压 式，由于环保和节能的需要，以及伺服电机的成熟应用和价格的大幅度下降， 近年来全电动式的精密注塑机越来越多。随着世界各国在环保，如能耗、噪音、 泄漏等控制方面日益严格的要求，节能已完成为注塑机电液系统的研究重点， 针对阀控电液系统有较大能量损失的不足，德、日等国发展了应用变量泵和电 液比例阀结合的负载感应型的注塑机电液控制系统。为进一步降低能耗，减少 11 噪音，最新一代的注塑机是用转速可调的电动机驱动液压泵为动力源，在保压、 冷却及空转工况保持很低转速，以达到节能、降噪的目的，其工作原理简述如 下： 利用注塑机同步信号及电气控制系统，根据注塑成型的工艺要求，将电液 比例控制系统，模拟成负载跟踪控制系统，使油泵电机的转速与注塑机工作所 需液压的流量与压力乘积成正比，将传统的定量泵改造成变频变量泵，从而使 溢流阀的回油流量降到最小，无高压节流能量损失，进而将传统有高压节流的 “耗能型”注塑机升级为无高压节流的“节能型”注塑机，节能型注塑机除了 节能功能之主要特性外，依据其节能原理，还具有附加系列的优点： 减轻开、锁模冲击，延长机械和模具使用寿命。 延长油路系统（密封组件等）使用寿命，减少维修次数、节省维 护 降低噪音、改善工作环境。 系统油温大幅降低，冷却用水量可节省 30 对电机具有过压、过流、缺相等多种保护。 注塑机原有的控制方式及油路不变。 将注塑机改造升级为“节能型”注塑机，其投资（主要是变频器）应该在 一年内可通过节约的电费或油费收回。 总之，开发“节能型”注塑机理论可行，投资小、效益明显，或许在不久 的将来，变频节能型注塑机会成为注塑机制造业的新卖点。 国内发展水平及方向：目前中国塑料机械产品主要集中在通用的中小型设 备上，技术含量低，20 世纪 80-90 年代的低档产品供大于求，机械制造能力过 剩，企业效益下降。有的品种特别是超精大型高档产品还是空白，仍需进口。 据 2001 年统计，中国进口塑料机械使用外汇 11.2 亿美元，而出口塑料机械创 汇只有 1.3 亿美元，进口远大于出口。 中国加入世界经贸组织(WTO)后，国外的机械制造业加速对华转移，世界一 些知名的塑料机械企业，如德国德马克、克虏伯、巴登菲尔，日本住友重工等 公司先后“进驻”中国，有的还进一步设立了技术中心。国外塑料机械制造商 的进入给中国塑料机械行业带来了发展活力，同时也使中国塑料机械制造企业 充满了机遇与挑战。 12 1.2 课题设计的目的和意义 注塑机是一种专用的塑料成型机械，它利用塑料的热塑性，经加热融化后， 加以高的压力使其快速流入模腔，经一段时间的保压和冷却，成为各种形状的 塑料制品本课题研究的重点是设计一台注塑机的液压系统。要完成课题所达到 的目的，就要确定液压系统方案，这是本课题的重点，也是问题存在之处。在 注塑机液压系统方案确定后，怎样选择液压元件，以及集中阀的设计就是可能 出现的问题。 问题解决的办法：在熟悉各液压阀及液压回路的作用后，我们就可以逐 步确定系统方案了。例如：在设计过程中为了灵活的控制压力控制注射压力和 保压压力，注射系统采用两级压力控制。而对于集成阀设计，则只能多查阅相 关资料，仿照设计。 13 2. 注塑机的工作原理及机构组成 2.1 注塑机的工作原理 注塑成型机简称注塑机。 注塑成型是利用塑料的热物理性质，把物料从料斗加入料筒中，料筒外由 加热圈加热，使物料熔融，在料筒内装有在外动力马达作用下驱动旋转的螺杆， 物料在螺杆的作用下，沿着螺槽向前输送并压实，物料在外加热和螺杆剪切的 双重作用下逐渐地塑化，熔融和均化，当螺杆旋转时，物料在螺槽摩擦力及剪 切力的作用下，把已熔融的物料推到螺杆的头部，与此同时，螺杆在物料的反 作用下后退，使螺杆头部形成储料空间，完成塑化过程，然后，螺杆在注射油 缸的活塞推力的作用下，以高速、高压，将储料室内的熔融料通过喷嘴注射到 模具的型腔中，型腔中的熔料经过保压、冷却、固化定型后，模具在合模机构 的作用下，开启模具，并通过顶出装置把定型好的制品从模具顶出落下。 闭模 注射座前进注射保压冷却启模制品顶出退回塑化塑化退回固定塑化 2.2 注塑机的分类 按合模部件与注射部件配置的型式有卧式、立式、角式三种 （1）卧式注塑机：卧式注塑机是最常用的类型。其特点是注射总成的中心 线与合模总成的中心线同心或一致，并平行于安装地面。它的优点是重心低、 工作平稳、模具安装、操作及维修均较方便，模具开档大，占用空间高度小； 但占地面积大，大、中、小型机均有广泛应用。 （2）立式注塑机：其特点是合模装置与注射装置的轴线呈一线排列而且与 地面垂直。具有占地面积小，模具装拆方便，嵌件安装容易，自料斗落入物料 能较均匀地进行塑化，易实现自动化及多台机自动线管理等优点。缺点是顶出 制品不易自动脱落，常需人工或其它方法取出，不易实现全自动化操作和大型 制品注射；机身高，加料、维修不便。 （3）角式注塑机：注射装置和合模装置的轴线互成垂直排列。根据注射总 成中心线与安装基面的相对位置有卧立式、立卧式、平卧式之分：卧立式， 14 注射总成线与基面平行，而合模总成中心线与基面垂直；立卧式，注射总成 中心线与基面垂直，而合模总成中心线与基面平行。角式注射机的优点是兼备 有卧式与立式注射机的优点，特别适用于开设侧浇口非对称几何形状制品的模 具。 2.3 注塑机的组成结构分析 注塑机根据注射成型工艺要求是一个机电一体化很强的机种，主要由注射 部件、合模部件、机身、液压系统、加热系统、控制系统、加料装置等组成。 注塑机注射部件塑化部件螺杆料筒螺杆头喷嘴注射座注射油缸座移油缸液压马 达合模部件合模装置调模装置顶出装置机身液压系统泵、液压马达、阀蓄能器、 冷却器、管路等油路控制加热系统冷却系统控制系统动作程控料筒温度控制液 压泵电机控制故障检测报警控制安全保护加料装置。 （一）注塑部件的典型结构 1注射部件的组成 目前，常见的注塑装置有单缸形式和双缸形式，有的厂的注塑机都是双缸 形式的，并且都是通过液压马达直接驱动螺杆注塑。因不同的厂家、不同型号 的机台其组成也不完全相同，下面就对用的机台作具体分析。 立式机和卧式机注塑装置工作原理是：预塑时，在塑化部件中的螺杆通过 液压马达驱动主轴旋转，主轴一端与螺杆键连接，另一端与液压马达键连接， 螺杆旋转时，物料塑化并将塑化好的熔料推到料筒前端的储料室中，与此同时， 螺杆在物料的反作用下后退，并通过推力轴承使推力座后退，通过螺母拉动活 塞杆直线后退，完成计量，注射时，注射油缸的杆腔进油通过轴承推动活塞杆 完成动作，活塞的杆腔进油推动活塞杆及螺杆完成注射动作。 螺杆式塑化部件的工作原理：预塑时，螺杆旋转，将从料口落入螺槽中的 物料连续地向前推进，加热圈通过料筒壁把热量传递给螺槽中的物料，固体物 料在外加热和螺杆旋转剪切双重作用下，并经过螺杆各功能段的热历程，达到 塑化和熔融，熔料推开止逆环，经过螺杆头的周围通道流入螺杆的前端，并产 生背压，推动螺杆后移完成熔料的计量，在注射时，螺杆起柱塞的作用，在油 缸作用下，迅速前移，将储料室中的熔体通过喷嘴注入模具。 螺杆式塑化部件一般具有如下特点： 螺杆具有塑化和注射两种功能； 螺杆在塑化时，仅作预塑用； 15 塑料在塑化过程中，所经过的热历程要比挤出长； 螺杆在塑化和注射时，均要发生轴向位移，同时螺杆又处于时转时停的间歇 式工作状态，因此形成了螺杆塑化过程的非稳定性。 （1） 螺杆 螺杆是塑化部件中的关键部件，和塑料直接接触，塑料通过螺槽的有效长 度，经过很长的热历程，要经过 3 态（玻璃态、黏弹态、黏流态）的转变，螺 杆各功能段的长度、几何形状、几何参数将直接影响塑料的输送效率和塑化质 量，将最终影响注射成型周期和制品质量。 与挤出螺杆相比，注塑螺杆具有以下特点： 注射螺杆的长径比和压缩比比较小； 注射螺杆均化段的螺槽较深； 注射螺杆的加料段较长，而均化段较短； 注射螺杆的头部结构，具有特殊形式。 注射螺杆工作时，塑化能力和熔体温度将随螺杆的轴向位移而改变。 （） 、螺杆的分类 注塑螺杆按其对塑料的适应性，可分为通用螺杆和特殊螺杆，通用螺杆又 称常规螺杆，可加工大部分具有低、中黏度的热塑性塑料，结晶型和非结晶型 的民用塑料和工程塑料，是螺杆最基本的形式，与其相应的还有特殊螺杆，是 用来加工用普通螺杆难以加工的塑料；按螺杆结构及其几何形状特征，可分为 常规螺杆和新型螺杆，常规螺杆又称为三段式螺杆，是螺杆的基本形式，新型 螺杆形式则有很多种，如分离型螺杆、分流型螺杆、波状螺杆、无计量段螺杆 等。 常规螺杆其螺纹有效长度通常分为加料段（输送段） 、压缩段（塑化段） 、 计量段（均化段） ，根据塑料性质不同，可分为渐变型、突变型和通用型螺杆。 渐变型螺杆：压缩段较长，塑化时能量转换缓和，多用于 PVC 等热稳定性差 的塑料。 突变型螺杆：压缩段较短，塑化时能量转换较剧烈，多用于聚烯烃、PA 等 结晶型塑料。 通用型螺杆：适应性比较强的通用型螺杆，可适应多种塑料的加工，避免更 换螺杆频繁，有利于提高生产效率。 常规螺杆名段的长度如下： 螺杆类型 加料段（L1） 压缩段（L2） 均化段（L3） 渐变型 2530% 50% 1520% 突变型 6570% 155% 2025% 16 通用型 4550% 2030% 2030% （） 、螺杆的基本参数 螺杆的基本结构主要由有效螺纹长度 L 和尾部的连接部分组成。 ds 螺杆外径，螺杆直径直接影响塑化能力的大小，也就直接影响到理 论注射容积的大小，因此，理论注射容积大的注塑机其螺杆直径也大。 L/ds 螺杆长径比。L 是螺杆螺纹部分的有效长度，螺杆长径比越大， 说明螺纹长度越长，直接影响到物料在螺杆中的热历程，影响吸收能量的能力， 而能量来源有两部分：一部分是料筒外部加热圈传给的，另一部分是螺杆转动 时产生的摩擦热和剪切热，由外部机械能转化的，因此，L/ds 直接影响到物料 的熔化效果和熔体质量，但是如果 L/ds 太大，则传递扭矩加大，能量消耗增加。 L1加料段长度。加料段又称输送段或进料段，为提高输送能力，螺槽表 面一定要光洁，L1 的长度应保证物料有足够的输送长度，因为过短的 L1 会导 致物料过早的熔融，从而难以保证稳定压力的输送条件，也就难以保证螺杆以 后各段的塑化质量和塑化能力。塑料在其自身重力作用下从料斗中滑进螺槽， 螺杆旋转时，在料筒与螺槽组成的各推力面摩擦力的作用下，物料被压缩成密 集的固体塞螺母，沿着螺纹方向做相对运动，在此段，塑料为固体状态，即玻 璃态。 h1 加料段的螺槽深度。h1 深，则容纳物料多，提高了供料量和塑化能 力，但会影响物料塑化效果及螺杆根部的剪切强度，一般 h1（0.120.16） ds。 L3 熔融段长度。熔融段又称均化段或计量段，熔体在 L3 段的螺槽中得 到进一步的均化，温度均匀，组分均匀，形成较好的熔体质量，L3 长度有助于 熔体在螺槽中的波动，有稳定压力的作用，使物料以均匀的料量从螺杆头部挤 出，所以又称计量段。L3 短时，有助于提高螺杆的塑化能力，一般 L3=（45）ds。 h3 熔融段螺槽深度，h3 小，螺槽浅，提高了塑料熔体的塑化效果，有 利于熔体的均化，但 h3 过小会导致剪切速率过高，以及剪切热过大，引起分子 链的降解，影响熔体质量， ；反之，如果 h3 过大，由于预塑时，螺杆背压产生 的回流作用增强，会降低塑化能力。 L2 塑化段（压缩段）螺纹长度。物料在此锥形空间内不断地受到压缩、剪 切和混炼作用，物料从 L2 段入点开始，熔池不断地加大，到出点处熔池已占满 全螺槽，物料完成从玻璃态经过黏弹态向黏流态的转变，即此段，塑料是处于 颗粒与熔融体的共存状态。L2 的长度会影响物料从玻璃态到黏流态的转化历程， 17 太短会来不及转化，固料堵在 L2 段的末端形成很高的压力、扭矩或轴向力；太 长则会增加螺杆的扭矩和不必要的消耗，一般 L2=（6 8）ds。对于结晶型的 塑料，物料熔点明显，熔融范围窄，L2 可短些，一般为（34）ds，对于热敏 性塑料，此段可长些。 S 螺距，其大小影响螺旋角，从而影响螺槽的输送效率，一般 Sds。 压缩比。=h1/h3，即加料段螺槽深度 h1 与熔融段螺槽深度 h3 之 比。 大，会增强剪切效果，但会减弱塑化能力，一般来讲， 稍小一点为好， 以有利于提高塑化能力和增加对物料的适应性，对于结晶型塑料，压缩比一般 取 2.63.0。对于低黏度热稳定性塑料，可选用高压缩比；而高黏度热敏性塑 料，应选用低压缩比。 （2）螺杆头 在注射螺杆中，螺杆头的作用是：预塑时，能将塑化好的熔体放流到储料 室中，而在高压注射时，又能有效地封闭螺杆头前部的熔体，防止倒流。 螺杆头分为两大类，带止逆环的和不带止逆环的，对于带止逆环的，预塑 时，螺杆均化段的熔体将止逆环推开，通过与螺杆头形成的间隙，流入储料室 中，注射时，螺杆头部的熔体压力形成推力，将止逆环退回流道封堵，防止回 流。 螺杆头部开有斜槽，适用于中、低粘度的塑料 对于有些高黏度物料如 PMMA、PC、AC 或者热稳定性差的物料 PVC 等，为减 少剪切作用和物料的滞留时间，可不用止逆环，但这样的注射时会产生反流， 延长保压时间。 对螺杆头的要求： 螺杆头要灵活、光洁； 止逆环与料筒配合间隙要适宜，即要防止熔体回流，又要灵活； 既有足够的流通截面，又要保证止逆环端面有回程力，使在注射时快速封闭； 结构上应拆装方便，便于清洗； 螺杆头的螺纹与螺杆的螺纹方向相反，防止预塑时螺杆头松脱。 （3）料筒 （） 、料筒的结构 料筒是塑化部件的重要零件，内装螺杆外装加热圈，承受复合应力和热应 力的作用。 螺孔 3 装热电偶，要与热电偶紧密地接触，防止虚浮，否则会影响温度测量精 18 度。 （） 、加料口 加料口的结构形式直接影响进料效果和塑化部件的吃料能力，注塑机大多 数靠料斗中物料的自重加料。 （） 、料筒的壁厚 料筒壁厚要求有足够的强度和刚度，因为料筒内要承受熔料和气体压力， 且料筒长径比很大，料筒要求有足够的热容量，所以料筒壁要有一定的厚度， 否则难以保证温度的稳定性；但如果太厚，料筒笨重，浪费材料，热惯性大， 升温慢，温度调节有较大的滞后现象。 （） 、料筒间隙 料筒间隙指料筒内壁与螺杆外径的单面间隙，此间隙太大，塑化能力降低， 注射回泄量增加，注射时间延长，在此过程中引起物料部分降解；如果太小， 热膨胀作用使螺杆与料筒摩擦加剧，能耗加大，甚至会卡死，此间隙 =（0.0020.005）ds。 （） 、料筒的加热与冷却 注塑机料筒加热方式有电阻电热、陶瓷加热、铸铝加热，应根据使用场合 和加工物料合理设置，常用的有电阻加热和陶瓷加热，为符合注塑工艺要求， 料筒要分段控制，小型机 3 段，大型机一般 5 段。 冷却是指对加料口处进行冷却，因加料口处若温度过高，固料会在加料口 处“架桥” ，堵塞料口，从而影响加料段的输送效率，故在此处设置冷却水套对 其进行冷却。我厂是通过冷却循环水对加料口进行冷却的。 （4） 喷嘴 （）喷嘴的功能 喷嘴是连接塑化装置与模具流道的重要部件，喷嘴有多种功能： 预塑时，建立背压，驱除气体，防止熔体流涎，提高塑化能力和计量精度； 注射时，与模具主浇套形成接触压力，保持喷嘴与浇套良好接触，形成密闭 流道，防止塑料熔体在高压下外溢； 注射时，建立熔体压力，提高剪切应力，并将压力头转变成速度头，提高剪 切速度和温升，加强混炼效果和均化作用； 改变喷嘴结构使之与模具和塑化装置相匹配，组成新的流道型式或注塑系统； 喷嘴还承担着调温、保温和断料的功能； 减小熔体在进出口的粘弹效应和涡流损失，以稳定其流动； 保压时，便于向模具制品中补料，而冷却定型时增加回流阻力，减小或防止 19 模腔中熔体向回流。 （） 、喷嘴的基本形式 喷嘴可分为直通式喷嘴、锁闭式喷嘴、热流道喷嘴和多流道喷嘴，现阶段 我厂用的都是直通式喷嘴。 直通式喷嘴是应用较普遍的喷嘴，其特点是喷嘴球面直接与模具主浇套球 面接触，喷嘴的圆弧半径和流道比模具要小，注射时，高压熔体直接经模具的 浇道系统充入模腔，速度快、压力损失小，制造和安装均较方便。 锁闭式喷嘴主要是解决直通式喷嘴的流涎问题，适用于低黏度聚合物（如 PA）的加工。在预塑时能关闭喷嘴流道，防止熔体流涎现象，而当注射时又能 在注射压力的作用下开启，使熔体注入模腔。 2注射油缸 其工作原理是：注射油缸进油时，活塞带动活塞杆及其置于推力座内的轴 承，推动螺杆前进或后退。通过活塞杆头部的螺母，可以对两个平行活塞杆的 轴向位置以及注射螺杆的轴向位置进行同步调整。 3推力座 注射时，推力座通过推力轴推动螺杆进行注射；而预塑时，通过油马达驱 动推力轴带动螺杆旋转实现预塑。 4座移油缸 当座移油缸进油时，实现注射座的前进或后退动作，并保证注塑喷嘴与模 具主浇套圆弧面紧密地接触，产生能封闭熔体的注射座压力。 5对注射部件精度要求 装配后，整体注射部件要置于机架上，必须保证喷嘴与模具主浇套紧密地 接合，以防溢料，要求使注射部件的中心线与其合模部件的中心线同心；为了 保证注射螺杆与料筒内孔的配合精度，必须保证两个注射油缸孔与料筒定位中 心孔的平行度与中心线的对称度；对卧式机来讲，座移油缸两个导向孔的平行 度和对其中心的对称度也必须保证，对立式机则必须保证两个座移油缸孔与料 筒定位中心孔的平行度与中心线的对称度。影响上述位置精度的因素是相关联 部件孔与轴的尺寸精度、几何精度、制造精度与装配精度。 20 3. XS-ZY-500 塑料注射成型机液压系统的设计计算 3.1 主要技术参数 技术参数如下： 公称注射量 (cm3)500 螺杆直径 (mm)55 螺杆行程 (mm)200 最大注射压力 x106 Pa100 理论注射容量 (cm3)665 螺杆速度 (r/min) 20.25.32.38. 42.56.63.89 料斗加热功率 (KW)14 注射座行程 (mm) 280 合模力 (KN)3500 启模力 (KN)135 顶出力 （KN）30 最大注射面积 (cm2)1000 21 模板最大开模距离 (mm)950 拉杆距离 (mm)540x440 模具最大厚度 (mm)450 模具最小厚度 (mm)300 注射总力 (KN)345 螺杆转动功率 (KW)5.5 注射最大推力 (KN)73 快速合模速度 (m/s)0.12 慢速合模速度 (m/s)0.024 快速启模速度 (m/s)0.130 慢速启模速度 (m/s)0.028 快速注射速度 (m/s)0.07 注射前移速度 (m/s)0.06 注射后移速度 (m/s) 0.08 顶出速度 (m/s)0.04 3.2 工况分析 塑料注射成型机液压系统的特点是在整个动作循环过程中，系统的负载变 化和速度变化均较大，在进行工况分析时必须加以考虑。 3.2.1 合模油缸缸负载 合模的工况要求模具闭合过程负载轻，速度由慢快慢的变化,模具闭合 后的重载，速度为零。 22 V=0 图 2.1 XS-ZY-500 注射机合模机构 1 根据合模力确定合模油缸推力 XS-ZY-500 注射机合模机构采用了液压机械组合形式如图所示 2.1 1/I6.18 1 1 I P PZ 合 式中 合模油缸为保证模具锁紧所需的油缸推力,牛; Z P 1 模具锁紧所需的合模力,牛. 合 P 有关长度比,如图所示.XS-ZY-500 注射机合模机构取=0.79 故 I I1 I I1 为保证模具锁紧力(3500KN)所需的油缸推力为 =N 2.2 ZF1 3 3 10223 17.14 103500 2 空行程油缸推力 空行程时油缸推力只需满足克服摩擦力的要求.根据同类型机和实q P 1 测结果,取=0.14q P 1 Z P 1 则: =0.14X233X10 =31220Nq P 1 3 XS-ZY-500 注射机闭模速度较小,因此惯性力很小,可忽略. 3 启模时油缸缸推力 启模时油缸推力需满足启模力和克服油缸摩擦力的需求,即 = Z P 2Z P 2 23 +T=135X10 +0.1X135X10 =148.5X10 N 启 P 333 3.3.1 注射座整体移动油缸负载 注射座整体移动过程中，油缸推动只需要克服各种摩擦力，当喷嘴接q P 3 触模具浇口时，必须保持注射座油缸的最大推力为 73KN,以使注射成型过q P 3 程正常进行.根据类比,取 =0.23 则=0.23X73X10 =16790Nq P 3Z P 3Z P 3 3 3.3.2 注射液压缸负载 在注射过程中，负载是变化的,如图所示.当熔融塑料注入模腔时,注射 压力由零逐渐沿 AB 上升,模腔注满时压力由 B 点急速上升到 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 曲线所示. 图 2.2 注射过程中模腔压力损失 根据最大注射压力和螺杆直径,可确定注射油缸的最大推力为: = Z P 4 4 1 =0.785X5.5 X100X10 X10=237.5KN 2.3 注螺p d 2 264 保压过程中油缸负载一般要比注射过程油缸油缸负载小,其值随制品形 状塑料品种以及成型工艺条件不同而异. 3.3.3 顶出油缸负载 24 顶出油缸的最大推力需满足制品顶出力和克服油缸摩擦力的要求， Z P 5 即： =+T=30X10 +0.1X10 =33KN 2.4 Z P 5顶 P 33 3.3.4 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其值为： N=X10= 2.5 VPmax 3 KW XX 8 . 2010 8 . 0 07 . 0 10 5 . 237 3 3 3.4 油缸工作压力和流量的确定 3.4.1 油缸工作压力的确定 根据注射成型工艺对压力和速度的要求，结合我国目前生产情况及泵供 应情况并参考塑料机械液压设计表 7-12 和表 7-13，初选油缸工作压力为 6.5MP 3.4.2 油缸几何尺寸的确定 1 根据合模油缸最大推力确定合模油缸内径 合模油缸采用单活塞杆油缸,工作腔为无杆腔,油缸内径为: 3.1m D 209 . 0 03.14X6.5X1 4X223X10 P 4P 6 3 max 内 XS-ZY-500 注射机合模油缸内径取为 0.2m 活塞杆直径取为 0.4即: d合D合 mX Dd 08 . 0 2 . 04 . 0 4 . 0 合合 3.2 本机取为 0.080m 2 根据注射座最大推力确定注射座移动油缸内径 注射座移动油缸采用单活塞杆油缸, 油缸内径为: 3.3m XX XX D 119 . 0 105 . 614 . 3 10734 P 4P 6 3 max 注座 XS-ZY-500 注射机注射座移动油缸内径取为 0.125 25 活塞杆直径取为 即m 本机取 d注座D注座 05. 0125 . 0 4 . 04 . 0X Dd注座注座 0.05m 3 根据注射油缸最大推力确定注射油缸内径 注射油缸采用单活塞杆油缸, 工作腔为无杆腔,油缸内径为 3.4 m XX XX P P D 216 . 0 105 . 614 . 3 10 5 . 23744 6 3 max 注 本机取为 0.25m 活塞杆直径取为 0.4 即 本机 0.1m D注 mX Dd 1 . 025 . 0 4 . 04 . 0 注注 4 根据顶出油缸最大推力确定顶出油缸内径 顶出油缸采用单活塞杆油缸, 工作腔为无杆腔，油缸内径为 3.5 m XX XX P P D 08 . 0 105 . 614 . 3 103344 6 3 max 顶 本机取为 0.09m 活塞杆直径 本机取为 0.045mmX Dd 036. 009 . 0 4 . 04 . 0 顶顶 3.4.3 根据确定的油缸直径标准值，计算实际使用的油缸工作压力， 绘制整个动作循环图 表 3.1 XS-ZY-500 注射机各动作循环的油缸工作压力和动作时间 工 况油腔工作腔压力计算公式 油缸工作腔 压力（兆 帕） 时间（秒） 闭模空 行 程 22 1 2 . 14X0 . 3 4X31220 4 合 D P P q 1 闭模索 紧 2 3 2 1Z 2 . 014 . 3 102234 D 4P P X XX 合 7.1 3.5 注座前 移 22 3 125 . 0 14 . 3 167904X 4 XD P P q 注座 1.4 注座顶 紧 22 3 125 . 0 14 . 3 7300044 X X D P P Z 注座 6 5 26 注 射 22 4 25.14X0 . 3 4X2375004 注 D P P Z 4.83 保 压 根据制品形状，塑料品种及成型工艺 条件不同而异，一般比注射压力低 取 4 16 预 塑 XS-ZY-500 注射机的螺杆采用电机经 过减速箱而驱动的，故压力为零 015 冷 却 冷却阶段各油缸皆不进压力油，故压 力为零 030 启 模 )08 . 0 2 . 0(14X . 3 4X148500 )d( 4 2222 2 合合 D P P Z 5.6 顶 出 22 5Z 09 . 0 14 . 3 330004 D 4P P X X 顶 5.2 启模空 行 程)08 . 0 2 . 0(14 . 3 312204 )( 4 2222 1 X X dD P P q 合合 1.2 4 图 3.1 XS-ZY-500 注射机压力循环图 3.4.4 油缸所需流量的确定 表 3.2 XS-ZY-500 注射机各动作循环中油缸所需流量 工 况 油缸所需流量计算公式 流量 （升/ 27 分） 慢 速 闭 模 = 42 minmin 10 4 6XDVQ 合 4 102 . 014 . 3 024 . 0 6 42 XXXX 45 快 速 闭 模 = 42 maxmax 10 4 6XDVQ 合 4 102 . 014 . 3 12 . 0 6 42 XXXX 226 注 射 座 前 移 = 42 10 4 6XDVQ 注座 4 10125 . 0 14 . 3 06 . 0 6 42 XXXX 44 注 射 座 后 退 = 422 10)( 4 6XdDVQ 注座注座 4 10)05 . 0 125 . 0 (14 . 3 08 . 0 6 422 XXXX 49 快 速 注 射 = 42 maxmax 10 4 6XDVQ 注 4 1025 . 0 14 . 3 07 . 0 6 42 XXXX 206 保 压 保压是为了补缩，故所需流量很小，一工作情况而定 45 预 塑 由螺杆传动，不需供油 0 冷 却 冷却阶段各油缸皆不进油，故油缸所需流量为零 0 快 速 启 模 = 422 maxmax 10)( 4 6XdDVQ 注合合 4 10)80 . 02 . 0(14 . 3 13 . 0 6 422 XXXX 206 顶 出 = 42 minmin 10 4 6XDVQ 合 4 1009 . 0 14 . 3 40 . 06 42 XXXX 15 慢 速 启 模 = 422 10)( 4 6XdDVQ 注座注座 4 10)80 . 02 . 0(14 . 3 028 . 0 6 422 XXXX 44 28 图 3.2 XS-ZY-500 注射机流量循环图 3.4.5 油缸功率图的绘制 XS-ZY-500 注射机当采用固定预塑方式时油缸所需功率的计算如表 3.3 所示.油缸功率如图 3.3 所示.由图可以看出,注射机在整个动作循环中功率相差 很大,油缸所需最大功率位于注射动作循环阶段. 表 3.3 XS-ZY-500 注射机各动作循环中油缸所需功率 工 况油缸所需功率计算公式功率(千瓦) 慢速闭模 60 1045101 10 60 66 6 XXX X PQ N 0.75 快速闭模 60 10226101 10 60 66 6 XXX X PQ N 3.8 注 射 60 10206108 . 4 10 60 66 6 XXX X PQ N 16.5 保 压 60 1045104 10 60 66 6 XXX X PQ N 3 预 塑 预塑时螺杆传动装置所需功率有单独的预塑 电机提供 0 冷 却 冷却阶段各油缸皆不进压力油,故油缸所需 功率为零 0 快速启模 及顶出 本机采用在启模过程中顶出制品 故 29 3.4 XS-ZY-500 注射机各动作循环中油缸功率图 3.5 液压系统方案和工作原理图的拟定 根据以上工况分析和计算，可初步拟定出液压系统方案。 1、根据塑料注射机工作部件速比很大,但又不需要大范围无级调 速的特点,本机拟采用流量不同的两个定量油泵并联供油的开式系统,这 一方案与单泵供油系统相比,效率较高,系统发热少;而与变量油泵供油 系统相比,结构简单,成本低。 2、 为满足注射速度的调节，选用调速滑进行进口节流调速，其特点是注射 油缸回油的阻力小，可以获得较大的注射推力，而且调速范围较大，速 度稳定性较好。缺点是油通过调速滑发热后进入注射油缸，造成油缸泄 露增大。 3、 根据塑料的品种，制件的几何形状和模具的浇注系统的不同，注射系统 采用了两级压力控制，以便灵活的控制注射压力和保压压力。 4、为了便于实现自动循环，系统的换向滑多数采用三位四通电液换向滑和 60 10)15206(106 . 5 10 60 66 6 XXX X PQ N 慢速启模 60 1044102 . 1 10 60 66 6 XXX X PQ N 0.9 30 电磁换向滑。采用电液换向滑换向过程比较平稳，适用于压力较高及流 量较大的场合，但结构较复杂，成本高。三位四通换向滑滑阀中位机能 除注射换向滑和控制两级压力动作的电磁换向滑外，皆采用 O 型，其换 向和停止的位置精度较高，且能满足本机并联多油缸油路系统工作的需 要。注射电液换向滑和控制两级压力的动作的电磁换向滑采用 Y 型机能， 既满足本机并联多油缸油路系统工作的需要，又分别利用中位 Y 型机能 满足螺杆预塑后退时注射油缸左腔形成中空进行吸油的需要和使控制两 级压力大小的远程调压滑阀处于非工作状态位置进行泄荷的需要。 5、 在启模系统中采用进油节流增加启模阻力，以满足启模过程中实现制品 顶出的要求，从而缩短辅助时间，提高生产率。 6、本系统除采用时间及电器控制保压和冷却动作外，其余皆采用行程开关 控制各油缸可靠地一次动作和进行速度换接。 7、为使加工的塑料得到良好的塑化质量，本机在注射系统中采用了背压阀， 控制螺杆推出时间，使塑化的塑料比较密实，且有利于分离气体的排出。 31 图 4.1 XSZY500 注射机液压系统的工作原理 表 4.1 XSZY500 注射机动作顺序说明 电磁 滑 动 作 D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11 慢速闭模 + 快速闭模 + 注射座整体前移 + 注 射 + 高压高压 + 两级注射 低压高压 + 保 压 + 32 预 塑 + 注射座整体后退 + 快速启模 + 慢速启模 + 快速启模 + 制品顶出 + 慢速启模 + 启模停止 螺杆退回 + 表 4.2 XSZY500 注射机行程开关作用说明 代 号作 用 X1启模停止及“自动”时接通闭模使 D 断开 1 X2制品开始自动顶出 X3切断 D ，使启模由快速慢速 1 X4切断 D ，使开始闭模时慢速，启模后快速慢速 1 X5闭模后切断 D ，大泵卸荷。同时注射座整体前进 1 X6接通 D ，使启模由慢速快速 1 X 、X 78 起安全作用 X9注射开始 X10注射座整体后退停止 X11 两级注射时起作用 高压低压时先接通 D ，在 X脱开后则接通 D 3114 低压高压时先接通 D ，在 X脱开后则接通 D ，切断 D 41131 X12预塑停止，启模时间继电器开始计时 33 图 4-1 即为所拟定的 XS-ZY-500 注射机液压系统工作原理图。表 4-1 和表 4-2 分别表示 XS-ZY-500 注射机液压系统中各换向阀电磁铁在各动作循环中的 动作顺序和各个行程开关的作用。 3.6 液压元件的选择 3.6.1 油泵的选择 a. 油泵工作压力的确定 油泵工作压力为：