【正文】 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）120型注塑機(jī)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第1章 緒 論 注塑機(jī)概述大型塑料注射機(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，開模將成型的塑科制品頂出，便完成了一個(gè)動(dòng)作循環(huán)。 注射機(jī)的工作循環(huán)注射機(jī)的工作循環(huán)為：合?！⑸洹骸鋮s→開模→頂出 →螺桿預(yù)塑進(jìn)料其中合模的動(dòng)作又分為：快速合模、慢速合模、鎖模。鎖模的時(shí)間較長，直到開模前這段時(shí)間都是鎖模階段。38第2章 120型注塑機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 120型注射機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù) 對(duì)液壓系統(tǒng)的要求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。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。注射后，注射機(jī)構(gòu)應(yīng)保持注射壓力，使塑料充滿型腔。3. 預(yù)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。4. 為保證安全生產(chǎn)，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有安全聯(lián)鎖裝置。 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)250克塑料注射機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(qū)動(dòng)功率 6kW螺桿轉(zhuǎn)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(dòng)模板最大行程 400mm快速閉模速度 慢速閉模速度 快速開模速度 慢速開模速度 注射速度 注射座前進(jìn)速度 注射座后移速度 液壓執(zhí)行元件載荷力和載荷轉(zhuǎn)矩計(jì)算 各液壓缸的載荷力計(jì)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(dòng)模及其連動(dòng)部件的起動(dòng)慣性力和導(dǎo)軌的摩擦力。鎖模階段：動(dòng)模停止運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)部件的摩擦阻力。2. 注射座移動(dòng)缸的載荷力座移缸在推進(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(shí)，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(gè)注射過程中是變化的，計(jì)算時(shí)，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：d＝ p＝100Mpa由此求得 ＝各液壓缸的外載荷力計(jì)算結(jié)果列于表l。，求得相應(yīng)的作用于活塞上的載荷力，并列于表21中。表21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90鎖模900開模49座移缸移動(dòng)預(yù)緊27注射缸注射 進(jìn)料液壓馬達(dá)載荷轉(zhuǎn)矩計(jì)算已知：螺桿驅(qū)動(dòng)功率 Pc=6kW 螺桿轉(zhuǎn)速 n=60r/min取液壓馬達(dá)的機(jī)械效率為則其載荷轉(zhuǎn)矩 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算 初選系統(tǒng)工作壓力120g塑料注射機(jī)屬小型液壓機(jī)，載荷最大時(shí)為鎖模工況，此時(shí)，高壓油用增壓缸提供；其他工況時(shí)，載荷都不太高，參考設(shè)計(jì)手冊(cè)（表22）。表22 按載荷選擇液壓系統(tǒng)工作壓力負(fù)載力/kN55~1010~2030~5050工作壓力/Mpa~1~2~33~45 液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算1. 確定合模缸的活塞及活塞桿直徑合模缸最大載荷時(shí)，為鎖模工況，工作在活塞桿受壓狀態(tài)。活塞直徑此時(shí)p1是由增壓缸提供的增壓后的進(jìn)油壓力，初定增壓比為6，則＝6＝39Mpa鎖模工況時(shí)，回油流量極小，故p2≈0，求得合模缸的活塞直徑為表23 常用液壓缸內(nèi)徑D（GB234880） (mm)810121620253240506380(90)100(110)125(140)160(180)200(220)250320400500630查表23取Dh＝ 表24 按工作壓力選取d/D工作壓力/Mpa~d/D~~ 按表24 取d/D＝則活塞桿直徑dh＝＝表26 活塞桿直徑系列 （GB234880） （mm）456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400查表26 取dh＝。為設(shè)計(jì)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Dh＝。其活塞桿直徑按增壓比為6，求得圖21 增壓缸和合模缸查表26 取dz＝2. 注射座移動(dòng)缸的活塞和活塞桿直徑座移動(dòng)缸最大載荷為其頂緊之時(shí)此時(shí)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23 取Dy＝由給定的設(shè)計(jì)參數(shù)知，注射座往復(fù)速比為＝／＝表27 缸徑、速比、活塞桿直徑的關(guān)系 （JB106867） (mm)缸筒內(nèi)徑D速 比 24028222018145035283522186345353228228055454035289060504540321007055504535110806055504012590706055451401008070605015010585756555160110908070551801251009080632001401101009070查表27 得活塞桿直徑為：dy=則d/D=3. 確定注射缸的活塞及活塞桿直徑當(dāng)液態(tài)塑料充滿模具型腔時(shí)，此時(shí)注射缸活塞移動(dòng)速度也近似等于零，回油量極小；故背壓可以忽略不計(jì)，這樣查表23 ?。?；活塞桿的直徑一般與螺桿外徑相同，取ds＝。 液壓馬達(dá)的排量計(jì)算液壓馬達(dá)是單向旋轉(zhuǎn)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(jì)算得： 液壓執(zhí)行元件實(shí)際工作壓力計(jì)算按最后確定的液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸和液壓馬達(dá)排量，計(jì)算出各工況時(shí)液壓執(zhí)行元件實(shí)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28 執(zhí)行元件背壓的估計(jì)值系統(tǒng)類型背壓中、低壓系統(tǒng)0－8Mpa簡單系統(tǒng)，一般輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)~出口帶調(diào)速閥的調(diào)速系統(tǒng)~出口帶背壓閥~帶補(bǔ)油泵的閉式回路~中、高壓系統(tǒng) 8~16Mpa帶補(bǔ)油泵的閉式回路比中低壓系統(tǒng)高50%~100%高壓系統(tǒng) 16~32Mpa如鍛壓機(jī)械等初算時(shí)背壓可忽略不計(jì)1. 合模缸工作壓力計(jì)算已求得：外載荷F= 取背壓力P2= 活塞直徑Dh＝ 活塞桿直徑dh＝進(jìn)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(shí)增壓缸工作壓力已求得：外載荷F= 取背壓力P2=0Mpa 活塞直徑Dh＝ 合模缸活塞桿直徑dh＝ 增壓缸活塞桿直徑dz＝ 進(jìn)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(dòng)缸工作壓力（1）注射座前進(jìn)狀態(tài)已求得：外載荷F= 取背壓力P2= 活塞直徑Dy＝ 活塞桿直徑dy＝進(jìn)油腔作用面積回油腔作用面積得此狀態(tài)注射座移動(dòng)缸工作壓力（2）注射座頂緊狀態(tài)已求得：外載荷F= 取背壓力P2=0Mpa 活塞直徑Dy＝ 活塞桿直徑dy＝進(jìn)油腔作用面積得此狀態(tài)注射座移動(dòng)缸工作壓力4. 注射缸工作壓力已求得：外載荷F＝ kN 取背壓力P2= 注射缸活塞直徑＝注射缸活塞桿直徑ds＝進(jìn)油腔作用面積回油腔作用面積得此狀態(tài)注射座移動(dòng)缸工作壓力5. 預(yù)塑進(jìn)料液壓馬達(dá)工作壓力已求得：外載荷轉(zhuǎn)矩T= 容積效率進(jìn)料液壓馬達(dá)工作壓力表29 液壓執(zhí)行元件實(shí)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(jì)算公式合模行程合模缸鎖模增壓缸 kN—座前進(jìn)座移缸 kN座頂緊 kN—注射注射缸 kN預(yù)塑進(jìn)料液壓馬達(dá)— 計(jì)算液壓執(zhí)行元件實(shí)際所需流量根據(jù)最后確定的液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸或液壓馬達(dá)的排量及其運(yùn)動(dòng)速度或轉(zhuǎn)速，計(jì)算出各液壓執(zhí)行元件實(shí)際所需流量。表210 液壓執(zhí)行元件流量工況執(zhí)行元件名稱運(yùn)動(dòng)速度結(jié)構(gòu)參數(shù)流量/（）計(jì)算公式慢速合模合模缸快速合模座前進(jìn)座移缸座后退注射注射缸預(yù)塑進(jìn)料液壓馬達(dá)65慢速開模合模缸快速開模 制定系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)圖 制定系統(tǒng)方案1. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的確定本機(jī)動(dòng)作機(jī)構(gòu)除螺桿是單向旋轉(zhuǎn)外，其他機(jī)構(gòu)均為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。各直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)均采用單活塞桿雙作用液壓缸直接驅(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。為此設(shè)置增壓液壓缸，得到鎖模時(shí)的局部高壓來保證鎖模力。2. 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。3. 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)性無過高要求，故采用旁路節(jié)流調(diào)速方式。4. 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，在無桿腔出口處串聯(lián)背壓閥。5. 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型中位機(jī)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(shè)置了安全門，在安全門下端裝一個(gè)行程閥，用來控制合模缸的動(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，安全門沒有關(guān)閉時(shí)，行程閥沒被壓下，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，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。7. 液壓源的選擇該液壓系統(tǒng)在整個(gè)工作循環(huán)中需油量變化較大，另外，閉模和注射后又要求有較長時(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。 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(jī)地組合在一起。去掉重復(fù)多余的元件，把控制液壓馬達(dá)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(dòng)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(gòu)成了120塑料注射機(jī)完整的液壓系統(tǒng)圖。圖22 液壓系統(tǒng)原理圖 液壓系統(tǒng)工作原理1. 關(guān)安全門為了保證操作安全，注塑機(jī)都裝有安全門。關(guān)安全門，行程閥6恢復(fù)常位，合模缸才能動(dòng)作，開始整個(gè)動(dòng)作循環(huán)。2. 合模動(dòng)模板慢速啟動(dòng)、快速前移，接近定模板時(shí)，液壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)為低壓、慢速控制。在確認(rèn)模具內(nèi)沒有異物存在，系統(tǒng)轉(zhuǎn)為高壓使模具閉合。這里采用了液壓－機(jī)械式合模機(jī)構(gòu)，合模缸通過對(duì)稱五連桿機(jī)構(gòu)推動(dòng)模板進(jìn)行開模和合模，連桿機(jī)構(gòu)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(diào)定，泵3壓力油經(jīng)電液換向閥7右位進(jìn)入合模缸左腔，推動(dòng)活塞帶動(dòng)連桿慢速合模，合模缸右腔油液經(jīng)閥7和冷卻器回油箱。（2）快速合模 （1Y+、3Y+、14Y+）慢速合模轉(zhuǎn)快速合模時(shí)，由行程開關(guān)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(shí)向合模缸供油，實(shí)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(yuǎn)程調(diào)壓閥14控制。因閥32所調(diào)壓力較低，合模缸推力較小，即使兩個(gè)模板間有硬質(zhì)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(dá)增壓缸左腔，此時(shí)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. .注射座前移（8Y+、14Y+）泵3的壓力油經(jīng)電磁換向閥30左位進(jìn)入注射座移動(dòng)缸左腔，注射座前移使噴嘴與模具接觸，注射座移動(dòng)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