SX-ZY-250注塑机液压系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘要 本课题完成 250g 中小型注塑机的液压系统设计。塑料注射成型机是热塑性制品的成型加工设备，它将颗粒塑料加热熔化后，高压快速注入模腔，经一定时间的保压，冷却后成型为塑料制品。本次设计主要完成了以下设计内容：注射成型原理和理论研究及注射成型工艺过程分析； 250型注塑机节能低耗高效的液压系统设计，绘制工作原理图；液压结构设计与绘图。液压缸设计中， 缸体与缸盖采用外半环连接方式，活塞杆与活塞螺纹采用组合式结构中的螺纹连接。液压控制装置的结构采用块式集成设计块式，做成通用化的 6面体油路块（集成块）。本设计中 采用钟形罩立式安装，通过液压泵上的轴端法兰实现泵与钟形罩的连接，钟形罩再与带发兰的立式电动机连接，依靠钟形罩上的止口保证液压泵与电动机的同轴度。 关键词 ：注塑机 液压系统 液压缸 钟形罩 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘要 . I . 1 . 1 第二章 . 2 液压系统设计要求及有关设计参数 . 2 . 2 . 2 荷转矩计算 . 2 . 2 . 3 . 3 . 3 . 3 . 4 . 4 . 5 . 5 . 5 . 6 . 8 . 8 . 8 . 9 . 9 . 9 . 10 能验算 . 10 . 10 . 11 . 13 . 13 压缸的结构设计 . 16 第三章 液压集成块的设计 . 18 . 18 . 18 . 18 第四章 . 24 . 24 . 25 液压油箱结构简图 . 27 . 27 1液压泵组的布置方式 . 27 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 液压泵组的连接 . 27 3液压泵组的安装方式 . 28 4液压泵的安装姿态 . 28 总结与展望 . 29 参考文献 . 30 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第一章绪论 大型塑料注射机目前都是全液压控制。其基本工作原理是：粒状塑料通过料斗进入螺旋推进器中，螺杆转动，将料向前推进，同时，因螺杆外装有电加热器，而将料熔化成粘液状态，在此之前，合模机构已将模具闭合，当物料在螺旋推进器 前端形成一定压力时，注射机构开始将液状料高压快速注射到模具型腔之中，经一定时间的保压冷却后，开模将成型的塑科制品顶出，便完成了一个动作循环。 注射机的工作循环为： 合模注射保压冷却开模顶出 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。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 第二章 注塑机液压系统设计 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。 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 40 螺杆行程 200大注射压力 153 螺杆驱动功率 5杆转速 60r/ 注射座行程 230射座最大推力 27 最大合模力 (锁模力 ) 900模力 49 动模 板最大行程 350速闭模速度 s 慢速闭模速度 s 快速开模速度 s 慢速开模速度 s 注射速度 s 注射座前进速度 s 注射座后移速度 s 液压缸的载荷力计算 （ 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。 （ 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。 4式中， d 螺杆直径，由给定参数知 ： d p 喷嘴处最大注射压买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 力，已知 p 153此求得 192 各液压缸的外载荷力计算结果列于表 l。取液压缸的机械效率为 得相应的作用于活塞上的载荷力，并列于表 2。 表 2液压缸名称 工况 液压缸外载荷 塞上的载荷力 合模缸 合模 90 100 锁模 900 1000 开模 49 55 座移缸 移动 预紧 27 30 注射缸 注射 192 213 料液压马达载荷转矩计算 79660/0523取液压马达的机械效率为 其载荷转矩 8 3 6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 算液压 缸的主要结构尺寸 （ 1）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 1000作在活塞杆受压状态。活塞直径 )1(4221 此时 定增压比为 5，则 5 模工况时，回油流量极小，故 0，求得合模缸的活塞直径为 ，取 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 按表 2 5取 d/D 活塞杆直径 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 活塞杆直径按增压比为 5，求得 2 ，取 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，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 y 0344 641 ，取 给定的设计参数知，注射座往复速比为 表 2 6得d/D 活塞杆直径为： 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 213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 s 41 ，取 活塞杆的直径一般与螺杆外径相同，取 算液压马达的排量 液压马达是单向旋转的，其回油直接回油箱，视其出口压力为零， 机械效率为 样 3351 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，计算出各工况时液压执行元件实际工作压力，见表 2 表 2 液压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 计算公式 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 2 1 合模行程 合模缸 100221 A 锁模 增压缸 1000 前进 座移缸 3顶紧 30 射 注射缸 213塑进料 液压马达 838 6.0 21 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，见表 3。 工况 执行元件名称 运动速度 结构参数 流量 /（ / 计算公式 慢速合模 合模缸 21 03.0 Q 速合模 0.1 3 座前进 座移缸 21 Q 后退 22 0 6 Q 射 注射缸 21 Q 塑进料 液压马达 0r q L r 慢速开模 合模缸 22 0 4 Q 速开模 定系统方案 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 900此设置增压液压缸，得到锁模时的局部高压来保证锁模力。 合模缸动作回路 合模缸要求其实现快速、慢速、锁模，开模动作。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可。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 锁模时，由增压缸供油。 液压马达动作回路 螺杆不要求反转，所以液压马达单向旋转即可，由于其转速要求较高，而对速度平稳性无过高要求，故采用旁路节流调速方式。 注射缸动作回路 注射缸运动速度也较快，平稳性要求不高，故也采用旁路节流调速方式。由于预塑时有背压要求，在无杆腔出口处串联背压阀。 注射座移动缸动作回路 注射座移动缸，采用回油节流调速回路。工艺要求其不工作时，处于浮动状态，故采用 安全联锁措施 本系统为保证安全生产，设置了安全门，在安全 门下端装一个行程阀，用来 控制合模缸的动作。将行程阀串在控制合模缸换向的液动阀控制油路上，安全门没有关闭时，行程阀没被压下，液动换向阀不能进控制油，电液换向阀不能换向，合模缸也不能合模。只有操作者离开，将安全门关闭，压下行程阀，合模缸才能合模，从而保障了人身安全。 液压源的选择 该液压系统在整个工作循环中需油量变化较大，另外，闭模和注射后又要求 有较长时间的保压，所以选用双泵供油系统。液压缸快速动作时，双泵同时供油，慢速动作或保压时由小泵单独供油，这样可减少功率损失，提高系统效率。 定液压系统 图 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 图 2 注塑机液压系统原理图 液压执行元件以及各基本回路确定之后，把它们有机地组合在一起。去掉重复多余的元件，把控制液压马达的换向阀与泵的卸荷阀合并，使之一阀两用。考虑注射缸同合模缸之间有顺序动作的要求，两回路接合部串联单向顺序阀。再加上其他一些辅助元件便构成了 250克塑料注射机完整的液压系统图，见图 2，其动作循环表，见表 2 表 2电磁铁动作表 电磁铁 动作 1 0 速合模 慢速合模 增压锁模 注射座前进 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 注射 注射保压 减压（放气） 再增压 预塑进料 注射座后退 慢速开模 快速开模 系统卸荷 压泵的选择 液压泵工作压力的确定 p 于本系统，最高压力是增压缸锁模时的入口压力， p 是泵到执行元件间总的管路损失。由系统图可见，从泵到增压缸之间串接有一个单向阀和一个换向阀，取 p 液压泵工作压力为 (液压泵流量的确定 K( 由工况图看出，系统最大流量发生在快速合模工况， 3L/s。取泄漏系数 得液 压泵流量 s (216L/选用 8B 型双联叶片泵，当压力为 7 泵流量为 泵流量为 动机功率的确定 注射机在整个动作循环中，系统的压力和流量都是变化的，所需功率变化较大，为满足整个工作循环的需要，按较大功率段来确定电动机功率。 从工况图看出，快速注射工况系统的压力和流量均较大。此时，大小泵同时参加工作，小泵排油除保证锁模压力外，还通过顺序阀将压力油供给注射缸，大小泵出油汇合推动 注射缸前进。 前面的计算已知，小泵供油压力为 虑大泵到注射缸之间的管路损失，大泵供油压力应为 (泵的总效率 P 的总驱动功率为 2211 虑到注射时间较短，不过 3s，而电动机一般允许短时间超载 25%，这样电动机功率还可降低一些。 P 100/125 文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 验算其他工况时，液压泵的驱动功率均小于或近于此值。查产品 样本，选用22 压阀的选择 选择液压阀主要根据阀的工作压力和通过阀的流量。本系统工作压力在 7以液压阀都选用中、高压阀。所选阀的规格型号见表 2 表 2 250克塑料注射机液压阀名细表 序号 名称 实际流量/( / )选用规格 1 三位四通电液换向阀 4 三位四通电液换向阀 43 三位四通电液换向阀 4 三位四通电液换向阀 4 二位四通电液换向阀 4 二位四通电液换向阀 4 溢流阀 溢流阀 溢流阀 0 单向阀 1 液控单向阀 2 单向阀 3 单向阀 4 节流阀 5 调速阀 6 调速阀 7 单向顺序阀 8 单向顺序阀 9 行程滑阀 4 液压马达的选择 在 r，正常工作时，输出转矩 统工作压力为 7 选 斜盘轴向柱塞式液压马达。其理论排量为 r，额定压力为 20 定转速为 8 高转矩为 3057N m，机械效率大于 管内径计算 本系统管路较为复杂，取其主要几条 (其余略 )，有关参数及计算结果列于表2 表 2管路名称 通过流量/( / )允许流速/( / )路内径 /m 实际取值 /m 大泵吸油管 泵吸油管 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 大泵排油管 泵排油管 泵并联后管路 射缸进油管路 确定油箱的有效容积 按下式来初步确定油箱的有效容积： V 样，液压泵每分钟排出压力油的体积为 照表 4 3取 a 5，算得有效容积为： V 5 1 算回路中的压力损失 本系统较为复杂，有多个液压执行元件动作回路，其中环节较多，管路损失较大的要算注射缸动作回路，故主要验算由泵到注射缸这段管路的损失。 沿程压力损失 沿程压力损失，主要是注射缸快速注射时进 油管路的压力损失。此管路长 5m，管内径 速时通过流量 s；选用 20号机械系统损耗油，正常运转后油的运动粘度 27s，油的密度 918kg/ 油在管路中的实际流速为 32 2 3 003 9 811027 沿程阻力系数为： 求得沿程压力损失为： M P 8 1 6 局部压力损失 局部压力损失包括通过管路中折管和管接头等处的管路局部压力损失 及通过控制阀的局部压力损失 中管路局部压力损失相对来说小得多，故主要计算通过控制阀的局部压力损失。 参看图 2，从小泵出口到注射缸进油口，要经过顺序阀 17，电液换向阀 2及单向顺序阀 18。 单向顺序伺 17 的额定流量为 50L/定压力损失为 液换向买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 阀 2 的额定流量为 190L/定压力损失 向顺序阀 18 的额定流量为 150L/定压力损失 通过各阀的局部压力损失之和为 2221,3 M P a 从大泵出油口到注射缸进油口要经过单向阀 13，电液换向阀 2 和单向顺序阀 18。单向阀 13的额定流量为 250L/定压力损失为 通过各阀的局部压力损失之和为： M P 2,3 由以上计算结果可求得快速注射时，小泵到注射缸之间总的压力损失为 (泵到注射缸之间总的压力损失为 p 2 (计算结果看，大小泵的实际出口压力距泵的额定压力还有一定的压力裕度，所选泵是适合的。 另外要说明的一点是：在整个注射过程中，注射压力是不断变化的，注射缸的进口压力也随之由小到大变化，当注射压力达到最大时，注射缸活塞的运动速度也将近似等于零，此时管路的压力损失随流量的减小而减少。泵的实际出口压力 要比以上计算值小一些。 综合考虑各工况的需要，确定系统的最高工作压力为 就是溢流阀 7的调定压力。 压系统发热温升计算 计算发热功率 液压系统的功率损失全部转化为热量。 发热功率计算如下 本系统来说， i 1 具体的 。这样，可算得双泵平均输入功率 12 工况 泵工 作状态 出口压力/总输入功率工作时间 /s 说明 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 小泵 大泵 小泵 大泵 /慢速合模 1 小泵额定流量1 0 / s大泵额定流量2 2 / s泵的总效率：正常工作时 卸荷时 快速合模 4 增压锁模 射 保压 6 进料 5 冷却 5 快速开模 8. 速开模 注：表中 表示正常工作， 表示卸荷。 系 统总输出功率 求系统的输出有效功率： 1 由前面给定参数及计算结果可知：合模缸的外载荷为 90程 射缸的外载荷为 192程 塑螺杆有效功率 5作时间 15s；开模时外载荷近同合模，行程也相同。注射机输出有效功率主要是以上这些。 )51 355 总的发热功率为： (3)计算散热功率 前面初步求得油箱的有效容积为 1 V 得油箱各边之积： a b h 1/ b、 m。求得油箱散热面积为： a b) (l (1) 箱的散热功率为： 式中 油箱散热系数，查表 5 1， 6W/( )； T 油温与环境温度之差，取 T 35。 16 35此可见，油箱的散热远远满足不了系统散热的要求，管路散热是极小的，需要另设冷却器。 冷却器所需冷却面积的计算 冷却面积为： 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 式中 K 传热系数，用管式冷却器时，取 K 116W ( )； 平均温升 ( )；22 2121 m 取油进入冷却器的温度 60，油流出冷却器的温度 50，冷却水入口温度 25，冷却水出口温度 30。则： 0252 5060 所需冷却器的散热面积为： 223 6 10) 考虑到冷却器长期使用时，设备腐蚀和油垢、水垢对传热的影响，冷却面积应比计算值大 30，实际选用冷却器散热面积为： A 注意；系统设计的方案 不是唯一的，关键要进行方案论证，从中选择较为合理的方案。同一个方案，设计者不同，也可以设计出不同的结果，例如系统压力的选择、执行元件的选择、阀类元件的选择等等都可能不同。 附：系统工况图 压缸的设计 液压缸壁厚和外经的计算 液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。 液压缸的壁厚一般指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律应壁厚的不同而各异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。 液压缸的内径 D 与其壁厚的比值的圆筒称为薄壁圆筒。 工程机械的液压缸，一般用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算 式中 液压缸壁厚 (m)； D 液压缸内径 (m)； 试验压力，一般取最大工作压力的 (； 缸筒材料的许用应力。无缝钢管。则： y 5, 0 取买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 在中低压液压系统中，按上 式计算所得液压缸的壁厚往往很小，使缸体的刚度往往很不够，如在切削过程中的变形、安装变形等引起液压缸工作过程卡死或漏油。因此一般不作计算，按经验选取，必要时按上式进行校核。 液 压 缸 壁 厚 算 出 后 ， 即 可 求 出 缸 体 的 外 经 为 1D 为0528021 同理 夹 紧 与 定 位 液 压 缸 的 壁 厚 与 外 径 为 ： 取壁厚 缸体外径 1426321 夹紧与定位液压缸的壁厚与外径为： ， 11 2）液压缸工作行程的确定 液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定，并参阅 液压缸工作行程选 30 夹紧与定位液压缸选 0 3) 缸盖厚度的确定 一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度 无孔时 孔时 02 22433.0 y 式中 t 缸盖有效厚度 (m)； 2D 缸盖止口内径 (m)； 0d 缸盖孔的直径 (m)。 液压缸： 无孔时 ，取 t=20孔时 ，取 t =50紧与定位液压缸： 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 无孔时 ，取 t=17孔时： ，取 t =35) 最小导向长度的确定 当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离 下图 2 所示）。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度（间隙引起的挠度）增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定的最小导向长度。 图 2 液压缸的导向长度 对一般的液压缸，最小导向长度 20 式中 L 液压缸的最大行程； D 液压缸的内径。 活塞的宽度 B 一般取 B=(0)D；缸盖滑动支承面的长度 1l ，根据液压缸内径 当 ，取 。 为保证最小导向长度 H，若过分增大 1l 和 B 都是不适宜的，必要时可在缸盖与活塞之间增加一隔套 的值。隔套的长度 的最小导向长度 121 液压缸： 最小导向长度： ，取 H=72文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 活塞宽度： B=4盖滑动支承面长度： 隔套长度： 264562172 夹紧与定位液压缸： 最小导向长度： ，取 H=47塞宽度： B= B=50盖滑动支承面长度 ： 隔套长度： 050442147 缸体长度的确定 液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于内径的 2030 倍。 液压缸： 缸体内部长度 9463064 夹紧与定位液压缸： 缸体内部长度 05020 压缸的结构设计 液压缸主要尺寸确定以后，就进行各部分的结构设计。主要包括：缸体与 缸盖的连接结构、活塞与活塞杆的连接结构、活塞杆导向部分结构、密封装置、排气装置及液压缸的安装连接结构等。由于工作条件不同，结构形式也各不相同。设计时根据具体情况进行选择。 1) 缸体与缸盖的连接形式 缸体与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。 本次设计中采用外半环连接，如下图 3所示： 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 图 3 缸体与缸盖外半环连接方式 优点：结构较简单；加工装配方便 缺点：外型尺寸大；缸筒开槽，削弱了强度，需增加缸筒壁厚 2) 活塞杆与