120型注塑機液壓系統(tǒng)設計畢業(yè)論文設計.doc

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1、洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文）120型注塑機液壓系統(tǒng)設計摘 要本次畢業(yè)完成120小型注塑機的液壓系統(tǒng)設計。塑料注射成型機是熱塑性制品的成型加工設備，它將顆粒塑料加熱熔化后，高壓快速注入模腔，經(jīng)一定時間的保壓，冷卻后成型為塑料制品。本次設計主要完成了以下設計內容：注塑機的各個動作液壓回路以及注射成型工藝過程分析，繪制工作原理圖；液壓結構設計與繪圖。液壓缸設計中，缸體與缸蓋采用外半環(huán)連接方式，活塞桿與活塞螺紋采用組合式結構中的螺紋連接。液壓控制裝置的結構采用塊式集成設計塊式。本設計中采用鐘形罩立式安裝，通過液壓泵上的軸端法蘭實現(xiàn)泵與鐘形罩的連接，鐘形罩再與帶發(fā)蘭的立式電動機連接，依靠鐘形罩上的止口保

2、證液壓泵與電動機的同軸度。關鍵詞：注塑機，液壓系統(tǒng)，液壓缸120 Injection molding machine Hydraulic system designABSTRACTThe completion of this subject 120g small injection molding machine hydraulic system. Plastic injection molding is a thermoplastic products, processing equipment, it will heat melting plastic particles, high sp

3、eed injection mold cavity, after some time packing, cool molding for the plastic products. This design was completed for the following design elements: principles and theoretical study of injection molding and injection molding process analysis; low power and highly efficient energy-saving hydraulic

4、 system design, schematic drawing of work; hydraulic structure design and drawing. Hydraulic cylinder design, the cylinder block and cylinder head connection with external half-ring, piston rod and piston screw thread used to connect modular structure. The structure of hydraulic control unit integra

5、ted with block block design, made of 6-sided universal manifold block (Manifold). This design uses vertical installation of the bell jar, pump the shaft through the pump flange to achieve the connection with Bell, Bell again and vertical motors with flange connection, relying on the only bell-shaped

6、 hood hydraulic pump and motor mouth to ensure concentricity.KEY WORDS: Injection molding machine ，Hydraulic System，Hydraulic cylinder1目錄前 言1第1章 緒 論31.1 注塑機概述31.2 注射機的工作循環(huán)3第2章 120型注塑機液壓系統(tǒng)設計42.1 120型注射機液壓系統(tǒng)設計要求及有關設計參數(shù)42.1.1 對液壓系統(tǒng)的要求42.1.2 液壓系統(tǒng)設計參數(shù)42.2 液壓執(zhí)行元件載荷力和載荷轉矩計算42.2.1 各液壓缸的載荷力計算42.2.2 進料液壓馬達載荷轉

7、矩計算62.3 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算62.3.1 初選系統(tǒng)工作壓力62.3.2 液壓缸的主要結構尺寸計算62.3.3 液壓馬達的排量計算102.3.4 液壓執(zhí)行元件實際工作壓力計算102.3.5 計算液壓執(zhí)行元件實際所需流量132.4 制定系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)圖142.4.1 制定系統(tǒng)方案142.4.2 擬定液壓系統(tǒng)圖152.4.3 液壓系統(tǒng)工作原理172.5 液壓元件的選擇202.5.1 液壓泵的選擇202.5.2 電動機功率的確定212.5.3 液壓閥的選擇222.5.4 液壓馬達的選擇232.5.5 油管內徑計算232.6 液壓系統(tǒng)性能驗算232.6.1 驗算回路中的壓力損失232.6

8、.2 液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升計算252.7 液壓缸的設計282.7.1 液壓缸壁厚和外徑的計算282.7.2 液壓缸工作行程的確定302.7.3 缸蓋厚度的確定312.7.4 最小導向長度的確定322.7.5 缸體長度的確定342.7.6 液壓缸的結構設計34第3章 液壓集成塊的設計373.1 塊式集成的結構373.2 塊式集成的特點373.3 塊式集成液壓控制裝置的設計373.3.1 塊的設計383.3.2 確定孔道直徑及通油孔間的壁厚383.3.3 中間塊外形尺寸的確定393.3.4 布置集成塊上的液壓元件393.3.5 集成塊油路的壓力損失403.3.6 集成塊的材料和主要技術要求40第4章

9、注塑機動力裝置設計424.1 液壓動力源裝置的組成424.2 液壓油箱的設計434.2.1 確定油箱的有效容積434.2.2 液壓油箱的外形尺寸434.2.3 液壓油箱的結構設計44結論48謝 辭49參考文獻50外文資料翻譯51前 言注塑機是塑料機械的主要品種之一占塑料機械總產(chǎn)值的38%有1/3的塑料制品是由注塑機生產(chǎn)的。中國注塑機企業(yè)主要分布在東南沿海、珠江三角洲一帶其中寧波地區(qū)發(fā)展勢頭最猛現(xiàn)已成為中國最大的注塑機生產(chǎn)基地年生產(chǎn)量占國內注塑機年總產(chǎn)量1/2以上占世界注塑機的1/3。 中國注塑機雖然發(fā)展很快、生產(chǎn)品種也較多，基本上能供給國內塑料原料加工與塑料跋喙毓抵破酚玫拇鄧芑檔炔75制品加工

10、、成型所需的一般技術裝備個別產(chǎn)品也進入世界前列但與工業(yè)發(fā)達國家如德國、日本、意大利相比中國注塑機還有一定差距主要表現(xiàn)在品種少、能耗高、控制水平低、性能不穩(wěn)定等方面。 目前中國注塑機產(chǎn)品主要集中在通用的中小型設備上技術含量低20世紀80-90年代的低檔產(chǎn)品供大于求機械制造能力過剩企業(yè)效益下降。有的品種特別是超精大型高檔產(chǎn)品還是空白仍需進口。據(jù)2001年統(tǒng)計中國進口注塑機使用外匯11.2億美元而出口注塑機創(chuàng)匯只有1.3億美元進口遠大于出口。 中國加入世界經(jīng)貿組織(WTO)后國外的機械制造業(yè)加速對華轉移世界一些知名的注塑機企業(yè)如德國德馬克、克虜伯、巴登菲爾日本住友重工等公司先后“進駐”中國有的還進一

11、步設立了技術中心。國外注塑機制造商的進入給中國注塑機行業(yè)帶來了發(fā)展活力同時也使中國注塑機制造企業(yè)充滿了機遇與挑戰(zhàn)。 從50年代技術創(chuàng)新推出了螺桿式塑料注塑成型機至今已有50多年的歷史。目前在工程塑料業(yè)中80采用了注塑成型。近年來由于汽車、建筑、家用電器、食品、醫(yī)藥等產(chǎn)業(yè)對注塑制品日益增長的需要推動了注塑成型技術水平的發(fā)展和提高。我國塑料機械2000年銷售額在70億元人民幣左右以臺數(shù)記約為8.5萬臺其中40左右是注塑成型機。從美國、日本、德國、意大利、加拿大等主要生產(chǎn)國來看注塑機的產(chǎn)量都在逐年增加在塑料機械中占的比重最大。 從注塑機問世起鎖模力在10005000kN注塑量在502000g的中小型

12、注塑機占絕大多數(shù)。到了70年代后期由于工程塑料的發(fā)展特別是在汽車、船舶、宇航、機械以及大型家用電器方面的廣泛應用使大型注塑機得到了迅速發(fā)展。美國最為明顯。在1980年全美國約有140臺10000kN以上鎖模力的大型注塑機投入巾場到1985年增至500多臺。日本名機公司已經(jīng)成功地制造了當今世界最大的注塑機其鎖模力達到120000kN注塑量達到92000。洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文）第1章 緒 論1.1 注塑機概述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入螺旋推進器中，螺桿轉動，將料向前推進，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，合模機構已將模具

13、閉合，當物料在螺旋推進器前端形成一定壓力時，注射機構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 注射機的工作循環(huán)注射機的工作循環(huán)為：合模注射保壓冷卻開模頂出 螺桿預塑進料其中合模的動作又分為：快速合模、慢速合模、鎖模。鎖模的時間較長，直到開模前這段時間都是鎖模階段。39第2章 120型注塑機液壓系統(tǒng)設計2.1 120型注射機液壓系統(tǒng)設計要求及有關設計參數(shù)2.1.1 對液壓系統(tǒng)的要求1. 合模運動要平穩(wěn)，兩片模具閉合時不應有沖擊。2. 當模具閉合后，合模機構應保持閉合壓力，防止注射時將模具沖開。注射后，注射機構應保持注射

14、壓力，使塑料充滿型腔。3. 預塑進料時，螺桿轉動，料被推到螺桿前端，這時，螺桿同注射機構一起向后退，為使螺桿前端的塑料有一定的密度，注射機構必需有一定的后退阻力。4. 為保證安全生產(chǎn)，系統(tǒng)應設有安全聯(lián)鎖裝置。2.1.2 液壓系統(tǒng)設計參數(shù)250克塑料注射機液壓系統(tǒng)設計參數(shù)如下：螺桿直徑 35mm螺桿行程 200mm最大注射壓力 100Mpa螺桿驅動功率 6kW螺桿轉速 65r/min注射座行程 250mm注射座最大推力 27kN最大合模力(鎖模力) 900kN開模力 49kN動模板最大行程 400mm快速閉模速度 0.1m/s慢速閉模速度 0.02m/s快速開模速度 0.15m/s慢速開模速度

15、0.03m/s注射速度 0.08m/s注射座前進速度 0.06m/s注射座后移速度 0.08m/s2.2 液壓執(zhí)行元件載荷力和載荷轉矩計算2.2.1 各液壓缸的載荷力計算1. 合模缸的載荷力合模階段：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軌的摩擦力。鎖模階段：動模停止運動，其外載荷就是給定的鎖模力。開模階段：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。2. 注射座移動缸的載荷力座移缸在推進和退回注射座的過程中，同樣要克服摩擦阻力和慣性力，只有當噴嘴接觸模具時，才須滿足注射座最大推力。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

16、時，只須求出最大載荷力。式中 d螺桿直徑p噴嘴處最大注射壓力由給定參數(shù)知：d0.035m p100Mpa由此求得 96.2kN各液壓缸的外載荷力計算結果列于表l。取液壓缸的機械效率為0.95，求得相應的作用于活塞上的載荷力，并列于表2-1中。表2-1各液壓缸的載荷力液壓缸名稱工況液壓缸外載荷活塞上的載荷力合模缸合模9094.74鎖模900947.37開模4951.58座移缸移動2.72.84預緊2728.42注射缸注射96.2101.22.2.2 進料液壓馬達載荷轉矩計算已知：螺桿驅動功率 Pc=6kW 螺桿轉速 n=60r/min取液壓馬達的機械效率為則其載荷轉矩2.3 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算

17、2.3.1 初選系統(tǒng)工作壓力120g塑料注射機屬小型液壓機，載荷最大時為鎖模工況，此時，高壓油用增壓缸提供；其他工況時，載荷都不太高，參考設計手冊（表2-2），初步確定系統(tǒng)工作壓力為6.5MPa。表2-2 按載荷選擇液壓系統(tǒng)工作壓力負載力/kN50工作壓力/Mpa52.3.2 液壓缸的主要結構尺寸計算1. 確定合模缸的活塞及活塞桿直徑合模缸最大載荷時，為鎖模工況，其載荷力為947.37kN，工作在活塞桿受壓狀態(tài)?；钊睆酱藭rp1是由增壓缸提供的增壓后的進油壓力，初定增壓比為6，則66.5MPa39Mpa鎖模工況時，回油流量極小，故p20，求得合模缸的活塞直徑為表2-3 常用液壓缸內徑D（GB2

18、348-80） (mm)810121620253240506380(90)100(110)125(140)160(180)200(220)250320400500630查表2-3取Dh0.18m 表2-4 按工作壓力選取d/D工作壓力/Mpa7.0d/D0.50.550.620.70 0.7按表2-4 取d/D0.7則活塞桿直徑dh0.70.18m0.126m表2-6 活塞桿直徑系列 （GB2348-80） （mm）456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400查表2-6 取dh

19、0.125m。為設計簡單加工方便，將增壓缸的缸體與合模缸體做成一體(見圖1)，增壓缸的活塞直徑為Dh0.18m。其活塞桿直徑按增壓比為6，求得圖2-1 增壓缸和合模缸查表2-6 取dz0.07m2. 注射座移動缸的活塞和活塞桿直徑座移動缸最大載荷為其頂緊之時此時缸的回油流量雖經(jīng)節(jié)流閥，但流量極小，故背壓視為零，則其活塞直徑為查表2-3 取Dy0.1m由給定的設計參數(shù)知，注射座往復速比為0.080.061.33表2-7 缸徑、速比、活塞桿直徑的關系 （JB1068-67） (mm)缸筒內徑D速 比 21.461.331.251.1540282220181450352835221863453532

20、28228055454035289060504540321007055504535110806055504012590706055451401008070605015010585756555160110908070551801251009080632001401101009070查表2-7 得活塞桿直徑為：dy=0.05m則d/D=0.05/0.1=0.53. 確定注射缸的活塞及活塞桿直徑當液態(tài)塑料充滿模具型腔時，注射缸的載荷達到最大值101.2kN，此時注射缸活塞移動速度也近似等于零，回油量極??；故背壓可以忽略不計，這樣查表2-3 取0.16m；活塞桿的直徑一般與螺桿外徑相同，取ds0.03

21、5m。2.3.3 液壓馬達的排量計算液壓馬達是單向旋轉的，其回油直接回油箱，視其出口壓力為零，容積效率為，這樣計算得：2.3.4 液壓執(zhí)行元件實際工作壓力計算按最后確定的液壓缸的結構尺寸和液壓馬達排量，計算出各工況時液壓執(zhí)行元件實際工作壓力。根據(jù)所選用用液壓系統(tǒng)壓力選擇合理的背壓值。表2-8 執(zhí)行元件背壓的估計值系統(tǒng)類型背壓中、低壓系統(tǒng)08Mpa簡單系統(tǒng)，一般輕載節(jié)流調速系統(tǒng)0.20.5出口帶調速閥的調速系統(tǒng)0.50.8出口帶背壓閥0.51.5帶補油泵的閉式回路0.81.5中、高壓系統(tǒng) 816Mpa帶補油泵的閉式回路比中低壓系統(tǒng)高50%100%高壓系統(tǒng) 1632Mpa如鍛壓機械等初算時背壓可忽

22、略不計1. 合模缸工作壓力計算已求得：外載荷F=94.74kN 取背壓力P2=0.3Mpa 活塞直徑Dh0.18m 活塞桿直徑dh0.125m進油腔作用面積回油腔作用面積得合模缸工作壓力2. 鎖模狀態(tài)時增壓缸工作壓力已求得：外載荷F=947.37kN 取背壓力P2=0Mpa 活塞直徑Dh0.18m 合模缸活塞桿直徑dh0.125m 增壓缸活塞桿直徑dz0.07m 進油腔作用面積回油腔作用面積因 P1A1=P3A3鎖模狀態(tài)增壓缸工作壓力 3. 注射座移動缸工作壓力（1）注射座前進狀態(tài)已求得：外載荷F=2.84kN 取背壓力P2=0.5Mpa 活塞直徑Dy0.1m 活塞桿直徑dy0.05m進油腔作

23、用面積回油腔作用面積得此狀態(tài)注射座移動缸工作壓力（2）注射座頂緊狀態(tài)已求得：外載荷F=28.42kN 取背壓力P2=0Mpa 活塞直徑Dy0.1m 活塞桿直徑dy0.05m進油腔作用面積得此狀態(tài)注射座移動缸工作壓力4. 注射缸工作壓力已求得：外載荷F101.2 kN 取背壓力P2=0.3Mpa 注射缸活塞直徑0.16m注射缸活塞桿直徑ds0.035m進油腔作用面積回油腔作用面積得此狀態(tài)注射座移動缸工作壓力5. 預塑進料液壓馬達工作壓力已求得：外載荷轉矩T=1005.69 容積效率進料液壓馬達工作壓力表2-9 液壓執(zhí)行元件實際工作壓力工況執(zhí)行元件名稱載荷背壓力P2/MPa工作壓力P1/MPa計算

24、公式合模行程合模缸94.74kN0.33.89鎖模增壓缸947.37 kN5.67座前進座移缸2.84 kN0.50.737座頂緊28.42 kN3.62注射注射缸101.2 kN0.35.34預塑進料液壓馬達1005.696.52.3.5 計算液壓執(zhí)行元件實際所需流量根據(jù)最后確定的液壓缸的結構尺寸或液壓馬達的排量及其運動速度或轉速，計算出各液壓執(zhí)行元件實際所需流量。表2-10 液壓執(zhí)行元件流量工況執(zhí)行元件名稱運動速度結構參數(shù)流量/（）計算公式慢速合模合模缸0.020.51快速合模0.12.54座前進座移缸0.060.47座后退0.080.47注射注射缸0.081.6預塑進料液壓馬達651.1

25、1慢速開模合模缸0.030.4快速開模0.151.982.4 制定系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)圖2.4.1 制定系統(tǒng)方案1. 執(zhí)行機構的確定本機動作機構除螺桿是單向旋轉外，其他機構均為直線往復運動。各直線運動機構均采用單活塞桿雙作用液壓缸直接驅動，螺桿則用液壓馬達驅動。從給定的設計參數(shù)可知，鎖模時所需的力最大，為947.37kN。為此設置增壓液壓缸，得到鎖模時的局部高壓來保證鎖模力。2. 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。3. 液壓馬達動作回路 螺桿不要求反轉

26、，所以液壓馬達單向旋轉即可，由于其轉速要求較高，而對速度平穩(wěn)性無過高要求，故采用旁路節(jié)流調速方式。4. 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)流調速方式。由于預塑時有背壓要求，在無桿腔出口處串聯(lián)背壓閥。5. 注射座移動缸動作回路 注射座移動缸，采用回油節(jié)流調速回路。工藝要求其不工作時，處于浮動狀態(tài)，故采用Y型中位機能的電磁換向閥。6. 安全聯(lián)鎖措施本系統(tǒng)為保證安全生產(chǎn)，設置了安全門，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，安全門沒有關閉時，行程閥沒被壓下，液動換向閥不能進控制油，電液換向閥不能換向，合模缸也不能

27、合模。只有操作者離開，將安全門關閉，壓下行程閥，合模缸才能合模，從而保障了人身安全。7. 液壓源的選擇該液壓系統(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。2.4.2 擬定液壓系統(tǒng)圖液壓執(zhí)行元件以及各基本回路確定之后，把它們有機地組合在一起。去掉重復多余的元件，把控制液壓馬達的換向閥與泵的卸荷閥合并，使之一閥兩用?？紤]注射缸同合模缸之間有順序動作的要求，兩回路接合部串聯(lián)單向順序閥。再加上其他一些輔助元件便構成了120塑料注射機完整的液壓系統(tǒng)圖。圖

28、2-2 液壓系統(tǒng)原理圖2.4.3 液壓系統(tǒng)工作原理1. 關安全門為了保證操作安全，注塑機都裝有安全門。關安全門，行程閥6恢復常位，合模缸才能動作，開始整個動作循環(huán)。2. 合模動模板慢速啟動、快速前移，接近定模板時，液壓系統(tǒng)轉為低壓、慢速控制。在確認模具內沒有異物存在，系統(tǒng)轉為高壓使模具閉合。這里采用了液壓機械式合模機構，合模缸通過對稱五連桿機構推動模板進行開模和合模，連桿機構具有增力和自鎖作用。（1）慢速合模 （3Y+、14Y+）大流量泵4通過電磁溢流閥5卸載，小流量泵3的壓力由溢流閥31調定，泵3壓力油經(jīng)電液換向閥7右位進入合模缸左腔，推動活塞帶動連桿慢速合模，合模缸右腔油液經(jīng)閥7和冷卻器回

29、油箱。（2）快速合模 （1Y+、3Y+、14Y+）慢速合模轉快速合模時，由行程開關發(fā)令使1 Y得電，泵3不再卸載，其壓力油經(jīng)單向閥與泵3的供油匯合，同時向合模缸供油，實現(xiàn)快速合模，最高壓力由閥31限定。（3）低壓合模 （3Y+、6Y+、14Y+）泵4卸載，泵3的壓力由遠程調壓閥14控制。因閥32所調壓力較低，合模缸推力較小，即使兩個模板間有硬質異物，也不致?lián)p壞模具表面。（4）高壓合模 （3Y+、4Y+、14Y+）泵4卸載，泵3供油，系統(tǒng)壓力由高壓溢流閥31控制，油液經(jīng)閥10到達增壓缸左腔，此時液控單向閥11不開啟，合模缸回油腔油液經(jīng)閥7流回油箱，高壓合模并使連桿產(chǎn)生彈性變形，牢固地鎖緊模具。3

30、. .注射座前移（8Y+、14Y+）泵3的壓力油經(jīng)電磁換向閥30左位進入注射座移動缸左腔，注射座前移使噴嘴與模具接觸，注射座移動缸左腔油液經(jīng)閥30回油箱。4. 注射注射螺桿以一定的壓力和速度將料筒前端的熔料經(jīng)噴嘴注入模腔。分慢速注射與快速注射兩種。（1）慢速注射 （8Y+、12Y+、14Y+） 泵3的壓力油經(jīng)電液換向閥28左位和單向節(jié)流閥27進入注射缸右腔，左腔油液經(jīng)電液換向閥26中位回油箱，注射缸活塞帶動注射螺桿慢速注射。（2）快速注射 （1Y+、8Y+、11Y+、12Y+、14Y+）泵3和泵4的壓力油經(jīng)電液換向閥26右位進入注射缸右腔，左腔油液經(jīng)閥26回油箱。由于兩個泵同時供油，且不經(jīng)過單

31、向節(jié)流閥27，注射速度加快。5. 保壓 （7Y=、8Y+、12Y+、14Y+）由于注射缸對模腔內的熔料實行保壓并補塑，只需少量油液，所以泵4卸載，泵3單獨供油，多余的油液經(jīng)溢流閥31溢回油箱，保壓壓力由遠程調壓閥33調節(jié)。6. 預塑 （1Y+、8Y+、13Y+、14Y+） 保壓完畢，從料斗加入的物料隨著螺桿的轉動被帶至料筒前端，進行加熱塑化，并建立起一定壓力。當螺桿頭部熔料壓力到達能克服注射缸活塞退回的阻力時，螺桿開始后退。后退到預定位置，即螺桿頭部熔料達到所需注射量時，螺桿停止轉動和后退，準備一下次注射。與此同時，在模腔內的制品冷卻成型。7. 注射座后退 （9Y+、14Y+）保壓結束，注射座

32、后退。泵4卸載，泵3壓力油經(jīng)閥30左位使注射座后退。8. 開模開模速度一般為慢快慢（1）慢速開模1 （2Y+、14Y+） 泵4卸載，泵3壓力油經(jīng)電液換向閥7左位進入合模缸右腔，左腔油液經(jīng)閥7回油箱。（2）快速開模 （1Y+、2Y+、14Y+）泵3和泵4合流向合模缸右腔供油，開模速度加快。（3）慢速開模2 （2Y+、14Y+） 泵4卸載，泵3壓力油經(jīng)電液換向閥7左位進入合模缸右腔，左腔油液經(jīng)閥7回油箱。9. 頂出（1）頂出缸前進（5Y+、14Y+） 泵4卸載，泵3壓力油經(jīng)電磁換向閥6右位，單向節(jié)流閥12進入頂出缸左腔，推動頂出制品，其運動速度由單向節(jié)流閥12調節(jié)，溢流閥31為定壓閥。（2）頂出缸

33、后退 （14Y+） 泵3的壓力油經(jīng)閥9常位使頂出缸后退。10. 螺桿后退（10Y+、14Y+） 為了拆卸螺桿，有時需要螺桿后退。這時電磁鐵10Y、14Y得電，泵4卸載，泵3壓力油經(jīng)左位進入注射缸左腔，注射缸活塞攜帶螺桿后退。當電磁鐵11Y、14Y得電時，螺桿前進。表2-11 液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序2.5 液壓元件的選擇 2.5.1 液壓泵的選擇1. 液壓泵工作壓力的確定是液壓執(zhí)行元件的最高工作壓力，對于本系統(tǒng)，最高壓力預塑進料階段液壓馬達進入壓力，6.5MPa；p是泵到執(zhí)行元件間總的管路損失。由系統(tǒng)圖可見，從液壓泵到液壓馬達之間串接有一個單向閥、一個電液換向閥和一個單向節(jié)流閥，取p0.5MPa

34、。液壓泵工作壓力為2. 液壓泵流量的確定由工況圖看出，系統(tǒng)最大流量發(fā)生在快速合模工況，取泄漏系數(shù)K為1.2求得液壓泵流量 (186L/min)表2-12 各類液壓泵性能比較及應用 類 型性能參數(shù)齒輪泵葉片泵柱塞泵單作用（變 量）雙作用軸 向柱塞式徑 向柱塞式壓力范圍Mpa2212.56.36.32121401020排量范圍0.365013200.54800.2360020720轉速范圍/30070005002000500400060060007001800容積效率/%70958592809488938090總效率/%63877185658281888183流量脈動/%127152功率質量比中小

35、中中小噪 聲稍 高中中大中耐污能力中 等中中中中價格最低中中低高高應用一般常用于機床液壓系統(tǒng)及低壓大流量的一些系統(tǒng)或控制系統(tǒng)在中、低壓液壓系統(tǒng)中用得較多，常用于精密機床及一些大功率較大的設備上。在各類機床設備中得到廣泛應用，在注塑機、運輸裝卸機械、液壓機和工程機械。在各類高壓系統(tǒng)中應用非常廣泛，如冶金、鍛壓、礦山，起重機械、工程機械。多用于10Mpa以上的各類液壓系統(tǒng)中，由于體積大，重量大，耐沖擊性好。選用PV2R型雙聯(lián)葉片泵，當壓力為7 MPa時，大泵流量為157.3L/min，小泵流量為44.1L/min。2.5.2 電動機功率的確定注射機在整個動作循環(huán)中，系統(tǒng)的壓力和流量都是變化的，所需

36、功率變化較大，為滿足整個工作循環(huán)的需要，按較大功率段來確定電動機功率。從工況圖看出，快速注射工況系統(tǒng)的壓力和流量均較大。此時，大小泵同時參加工作，小泵排油除保證鎖模壓力外，還通過順序閥將壓力油供給注射缸，大小泵出油匯合推動注射缸前進。前面的計算已知，小泵供油壓力為，考慮大泵到注射缸之間的管路損失，大泵供油壓力應為，取泵的總效率，泵的總驅動功率為考慮到注射時間較短，不過3s，而電動機一般允許短時間超載25%，這樣電動機功率還可降低一些。P23.480%18.72 kW驗算其他工況時，液壓泵的驅動功率均小于或近于此值。查產(chǎn)品樣本，選用22kW的電動機。2.5.3 液壓閥的選擇選擇液壓閥主要根據(jù)閥的

37、工作壓力和通過閥的流量。本系統(tǒng)工作壓力在7MPa左右，所以液壓閥都選用中、高壓閥。所選閥的規(guī)格型號見表2-13。表2-13 120塑料注射機液壓閥名細表序號名稱實際流量（L/s）選用規(guī)格5電磁溢流閥2.62YF-B20C6二位四通電磁換向閥0.534DYY-B32H-T7三位四通電液換向閥2.5424DO-H10H-T8行程閥2.5424C-10B9單向閥0.735DF-B10K10二位四通電液換向閥0.73524DO-H10H-T11液控單向閥2.54AY-H32B12單向節(jié)流閥0.5LF-B10C24旁通型調速閥1.11QF-B10C26三位四通電液換向閥1.624DO-H10H-T27單

38、向節(jié)流閥1.6LF-B10C28三位四通電液換向閥1.1124DO-H10H-T29背壓閥0.530三位四通電磁換向閥0.4734DYY-B32H-T31電磁溢流閥0.6YF-B20C32遠程調壓閥0.633遠程調壓閥0.634三位四通電磁換向閥0.534DYY-B32H-T2.5.4 液壓馬達的選擇已求得液壓馬達的排量為1Lr，正常工作時，輸出轉矩1005.69N.m，系統(tǒng)工作壓力為7MPa。選SZM0.9雙斜盤軸向柱塞式液壓馬達。其理論排量為1.08L/r，額定壓力為20MPa，額定轉速為8l00r/min，最高轉矩為3057Nm，機械效率大于0.90。2.5.5 油管內徑計算本系統(tǒng)管路較

39、為復雜，取其主要幾條(其余略)，有關參數(shù)及計算結果列于表2-14。表2-14 主要管路內徑管路名稱通過流量（L/s）允許流速（L/s）管路內徑/m實際取值/m大泵吸油管2.620.850.0630.065小泵吸油管0.73510.0310.032大泵排油管2.624.50.0270.032小泵排油管0.7354.50.0140.015雙泵并聯(lián)后管路3.364.50.0310.032注射缸進油管路2.664.50.0280.0322.6 液壓系統(tǒng)性能驗算2.6.1 驗算回路中的壓力損失本系統(tǒng)較為復雜，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回路，故主要驗算由泵到注射

40、缸這段管路的損失。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油管路的壓力損失。此管路長 5m，管內徑0.032m，快速時通過流量2.7L/s；選用20號機械系統(tǒng)損耗油，正常運轉后油的運動粘度27mm2/s，油的密度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：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p2，以及通過控制閥的局部壓力損失p3。其中管路局部壓力損失相對來說小得多，故主要計算通過控制閥的局部壓力損失。從小泵出口到注射缸進油口，要經(jīng)過順序閥17，電液換向閥2及單向順序閥18。單向

41、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：由以上計算結果可求得快速注射時，小泵到注射缸之間總的壓力損失為p1(0.030.88)MPa0.91MPa大泵到注射缸之間總的壓力損失為p2(0.030.65)MPa0.68MPa由計算結果

42、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，注射缸的進口壓力也隨之由小到大變化，當注射壓力達到最大時，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的調定壓力。2.6.2 液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升計算1. 計算發(fā)熱功率液壓系統(tǒng)的功率損失全部轉化為熱量。發(fā)熱功率計算如下PhrPrPc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。表2-15雙泵各狀態(tài)功率工況泵工作狀態(tài)出口

43、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+-3.890.361小泵額定流量大泵額定流量泵的總效率：正常工作時卸荷時快速合模+44.1617.32增壓鎖模+-5.670.38.90.5注射=+5.676.1527.83保壓+-5.670.38.916進料+5.676.326.915冷卻+-5.670.38.915快速開模+4.24.418.1.5慢速開模+-3.90.36.21注：表中+表示正常工作，-表示卸荷。求系統(tǒng)的輸出有效功率：由前面給定參數(shù)及計算結果可知：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；預塑螺桿有效功率5kW

44、，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(15.33)kW12.3kW2. 計算散熱功率前面初步求得油箱的有效容積為1m3，按V0.8abh求得油箱各邊之積：abh1/0.8m31.25m3取a為1.25m，b、h分別為1m。求得油箱散熱面積為：At1.8h(ab)1.5ab(1.8l(1.251) 1.51.25)m2 5.9m2油箱的散熱功率為：PhcK1AtT式中 K1油箱散熱系數(shù)，查表51，K1取16W/(m2)；T油溫與環(huán)境溫度之差，取T35。Phc165.935kW3.3kWPhr12.3kW由此可見，油箱的散熱遠

45、遠滿足不了系統(tǒng)散熱的要求，管路散熱是極小的，需要另設冷卻器。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K116W(m2)； tm平均溫升()；取油進入冷卻器的溫度T160，油流出冷卻器的溫度T250，冷卻水入口溫度tl25，冷卻水出口溫度t230。則：所需冷卻器的散熱面積為：考慮到冷卻器長期使用時，設備腐蝕和油垢、水垢對傳熱的影響，冷卻面積應比計算值大30，實際選用冷卻器散熱面積為：A1.32.8m23.6m2注意；系統(tǒng)設計的方案不是唯一的，關鍵要進行方案論證，從中選擇較為合理的方案。同一個方案，設計者不同，也可以設計出不同的結果，例如系統(tǒng)壓力的選擇、執(zhí)行元

46、件的選擇、閥類元件的選擇等等都可能不同。圖2-3 系統(tǒng)工況圖2.7 液壓缸的設計2.7.1 液壓缸壁厚和外徑的計算1. 合模液壓缸的壁厚由液壓缸的強度條件來計算液壓缸的壁厚一般指缸筒結構中最薄處的厚度。從材料力學可知，承受內壓力的圓筒，其內應力分布規(guī)律應壁厚的不同而各異。一般計算時可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸的內徑D與其壁厚的比值的圓筒稱為薄壁圓筒。起重機械和工程機械的液壓缸，一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結構，其壁厚按薄壁圓筒公式計算式中 液壓缸壁厚(m)；D液壓缸內徑(m)，合模缸Dh0.18m；試驗壓力，一般取最大工作壓力的(1.251.5)倍；缸筒材料的許用應力。其值為：鍛鋼

47、：；鑄鋼：；無縫鋼管：；高強度鑄鐵：。這里選用無縫鋼管。在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計算所得液壓缸的壁厚往往很小，使缸體的剛度往往很不夠，如在切削過程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過程卡死或漏油。因此一般不作計算，按經(jīng)驗選取，必要時按上式進行校核。合模液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外經(jīng)為為表2-16 液壓缸缸筒外徑 （mm）壓 力（Mpa）缸筒外徑材 料40 50 63 80 90 100 110125 140 （150） 160 180 20012.51650 60 76 95 108 121 133146 168 180 194 219 24520號無縫鋼 管2050 60 76 95

48、 108 121 133146 168 180 194 219 24535號或45號無縫鋼 管2550 60 83 102 108 121 133152 168 180 194 219 2453254 63.5 83 102 114 127 140查表2-16 取合模液壓缸外徑取2. 注射座移動液壓缸的壁厚由液壓缸的強度條件來計算根據(jù)計算公式：式中 液壓缸壁厚(m)；D液壓缸內徑(m)，注射座移動液壓缸Dy0.1m；試驗壓力，一般取最大工作壓力的(1.251.5)倍；缸筒材料的許用應力。無縫鋼管：；缸體外徑查表2-16 取注射座移動缸外徑3. 注射液壓缸的壁厚由液壓缸的強度條件來計算根據(jù)計算公

49、式：式中 液壓缸壁厚(m)；D液壓缸內徑(m)，注射缸0.16m；試驗壓力，一般取最大工作壓力的(1.251.5)倍；缸筒材料的許用應力。無縫鋼管：；缸體外徑查表2-16 取注射座移動缸外徑2.7.2 液壓缸工作行程的確定液壓缸工作行程長度，可根據(jù)執(zhí)行機構實際工作的最大行程來確定2-6液壓缸活塞行程參數(shù)系列（GB234980） （mm）25508010012516020025032040050063080010001250160020002500320040004063901101401802202803604505507009001100140018002200280039002402603

50、0034038042048053060065075085095010501200130015001700190021002400260030003800注：液壓缸活塞行程參數(shù)依、次序優(yōu)先選用。合模液壓缸工作行程選 注射座移動缸行程注射缸行程2.7.3 缸蓋厚度的確定一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強度要求可用下面兩式進行近似計算。無孔時 有孔時 式中 t缸蓋有效厚度(m)；缸蓋止口內徑(m)；缸蓋孔的直徑(m)。液壓缸：無孔時 ，取 t=20mm有孔時，取 t=50mm夾緊與定位液壓缸：無孔時，取t=17mm有孔時：，取t=35mm2.7.4 最小導向長度的確定當活塞桿全部外伸時，從活塞

51、支承面中點到缸蓋滑動支承面中點的距離H稱為最小導向長度（如下圖2-4所示）。如果導向長度過小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起的撓度）增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設計時必須保證有一定的最小導向長度。圖2-4 液壓缸的導向長度對一般的液壓缸，最小導向長度H應滿足以下要求：式中 L液壓缸的最大行程；D液壓缸的內徑?；钊膶挾菳一般取B=(0.61.0)D；缸蓋滑動支承面的長度，根據(jù)液壓缸內徑D而定；當D80mm時，取。為保證最小導向長度H，若過分增大和B都是不適宜的，必要時可在缸蓋與活塞之間增加一隔套K來增加H的值。隔套的長度C由需要的最小導向長度H決定，即1. 合模液壓缸：最小導向長度：，取H=

52、130mm活塞寬度：B=0.8D=144mmD80mm，取缸蓋滑動支承面長度：合模缸活塞隔套長度：2. 注射座移動液壓缸最小導向長度：，取H=63mm活塞寬度：B=0.8D=80mm，取 B=80mmD80mm時，取缸蓋滑動支承面長度：注射座移動缸活塞隔套長度：3. 注射液壓缸最小導向長度：，取H=90mm活塞寬度：B=0.8D=128mm，取 B=128mmD80mm時，取缸蓋滑動支承面長度：注射缸活塞隔套長度：2.7.5 缸體長度的確定液壓缸缸體內部長度應等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長度不應大于內徑的2030倍。1. 合模液壓缸：缸體

53、內部長度2. 注射座移動液壓缸：缸體內部長度3. 注射液壓缸：缸體內部長度2.7.6 液壓缸的結構設計液壓缸主要尺寸確定以后，就進行各部分的結構設計。主要包括：缸體與缸蓋的連接結構、活塞與活塞桿的連接結構、活塞桿導向部分結構、密封裝置、排氣裝置及液壓缸的安裝連接結構等。由于工作條件不同，結構形式也各不相同。設計時根據(jù)具體情況進行選擇。1. 缸體與缸蓋的連接形式缸體與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關。本次設計中采用外半環(huán)連接，如下圖2-4所示：圖2-5 缸體與缸蓋外半環(huán)連接方式優(yōu)點：結構較簡單；加工裝配方便缺點：外型尺寸大；缸筒開槽，削弱了強度，需增加缸筒壁厚2. 活塞桿與活塞

54、的連接結構參閱P15表2-8，采用組合式結構中的螺紋連接。如下圖2-5所示：圖2-6 活塞桿與活塞螺紋連接方式特點：結構簡單，在振動的工作條件下容易松動，必須用鎖緊裝置。應用較多，如組合機床與工程機械上的液壓缸。3. 活塞桿導向部分的結構活塞桿導向部分的結構，包括活塞桿與端蓋、導向套的結構，以及密封、防塵和鎖緊裝置等。導向套的結構可以做成端蓋整體式直接導向，也可做成與端蓋分開的導向套結構。后者導向套磨損后便于更換，所以應用較普遍。導向套的位置可安裝在密封圈的內側，也可以裝在外側。機床和工程機械中一般采用裝在內側的結構，有利于導向套的潤滑；而油壓機常采用裝在外側的結構，在高壓下工作時，使密封圈有

55、足夠的油壓將唇邊張開，以提高密封性能。在本次設計中，采用導向套導向的結構形式，其特點為： 導向套與活塞桿接觸支承導向，磨損后便于更換，導向套也可用耐磨材料。蓋與桿的密封常采用Y形、V形密封裝置。密封可靠適用于中高壓液壓缸。 防塵方式常用J形或三角形防塵裝置?；钊盎钊麠U處密封圈的選用活塞及活塞桿處的密封圈的選用，應根據(jù)密封的部位、使用的壓力、溫度、運動速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。在本次設計中采用O形密封圈。第3章 液壓集成塊的設計3.1 塊式集成的結構塊式集成是按典型液壓系統(tǒng)的各種基本回路，做成通用化的6面體油路塊（集成塊），通常其四周除1面安裝通向液壓執(zhí)行器（液壓缸或液壓馬達）的管

56、接頭外，其余3面安裝標準的板式液壓閥及少量疊加閥或插裝閥，這些液壓閥之間的油路聯(lián)系由油路塊內部的通道孔實現(xiàn)，塊的上下兩面為塊間疊積結合面，布有由下向上貫穿通道體的公用壓力油孔P、回油孔O（T）、泄漏油孔L及塊間連接螺栓孔，多個回路塊疊積在一起，通過4只長螺栓固緊后，各塊之間的油路聯(lián)系通過公用油孔來實現(xiàn)。3.2 塊式集成的特點可簡化設計；設計靈活、更改方便；易于加工、專業(yè)化程度高；結構緊湊、裝配維護方便；系統(tǒng)運行效率較高塊式集成的主要缺點是集成塊的孔系設計和加工容易出錯，需要一定的設計和制造經(jīng)驗3.3 塊式集成液壓控制裝置的設計集成塊單元回路實質上是液壓系統(tǒng)原理圖的一個等效轉換。分解集成塊單元回路時，應優(yōu)先采用現(xiàn)有系列集成塊單元回路，以減少設計工作量。集