120型注塑机液压系统设计 毕业设计(论文).doc
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1、 I 120 型注塑机液压系统设计 摘 要 本次毕业完成 120 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:注塑机的 各个动作液压回路以及注射成型工艺过程分析,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。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
2、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 II 120 Injection molding machine Hydraulic system design ABSTRACT The 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
3、, high speed 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
4、hydraulic 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 uni
5、t integrated 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 be
6、ll-shaped hood hydraulic pump and motor mouth to ensure concentricity. KEY WORDS: Injection molding machine ,Hydraulic System,Hydraulic cylinder III 目 录 前 言 .1 第 1 章 绪 论 .3 1.1 注塑机概述 .3 1.2 注射机的工作循环 .3 第 2 章 120 型注塑机液压系统设计 4 2.1 120 型注射机液压系统设计要求及有关设计参数 .4 2.1.1 对液压系统的要求 .4 2.1.2 液压系统设计参数 .4 2.2 液压执行
7、元件载荷力和载荷转矩计算 .4 2.2.1 各液压缸的载荷力计算 .4 2.2.2 进料液压马达载荷转矩计算 .6 2.3 液压系统主要参数计算 .6 2.3.1 初选系统工作压力 .6 2.3.2 液压缸的主要结构尺寸计算 .6 2.3.3 液压马达的排量计算 .10 2.3.4 液压执行元件实际工作压力计算 .10 2.3.5 计算液压执行元件实际所需流量 .13 2.4 制定系统方案和拟定液压系统图 .14 2.4.1 制定系统方案 .14 2.4.2 拟定液压系统图 .15 2.4.3 液压系统工作原理 .17 2.5 液压元件的选择 .20 2.5.1 液压泵的选择 .20 2.5.
8、2 电动机功率的确定 .21 2.5.3 液压阀的选择 .22 2.5.4 液压马达的选择 .23 2.5.5 油管内径计算 .23 2.6 液压系统性能验算 .23 IV 2.6.1 验算回路中的压力损失 .23 2.6.2 液压系统发热温升计算 .25 2.7 液压缸的设计 .28 2.7.1 液压缸壁厚和外径的计算 .28 2.7.2 液压缸工作行程的确定 .30 2.7.3 缸盖厚度的确定 .31 2.7.4 最小导向长度的确定 .32 2.7.5 缸体长度的确定 .34 2.7.6 液压缸的结构设计 .34 第 3 章 液压集成块的设计 .37 3.1 块式集成的结构 .37 3.2
9、 块式集成的特点 .37 3.3 块式集成液压控制装置的设计 .37 3.3.1 块的设计 .38 3.3.2 确定孔道直径及通油孔间的壁厚 .38 3.3.3 中间块外形尺寸的确定 .39 3.3.4 布置集成块上的液压元件 .39 3.3.5 集成块油路的压力损失 .40 3.3.6 集成块的材料和主要技术要求 .40 第 4 章 注塑机动力装置设计 .42 4.1 液压动力源装置的组成 .42 4.2 液压油箱的设计 .43 4.2.1 确定油箱的有效容积 .43 4.2.2 液压油箱的外形尺寸 .43 4.2.3 液压油箱的结构设计 .44 结 论 .48 谢 辞 .49 参考文献 .
10、50 外文资料翻译 .51 1 前 言 注塑机是塑料机械的主要品种之一占塑料机械总产值的 38%有 1/3 的塑料制 品是由注塑机生产的。中国注塑机企业主要分布在东南沿海、珠江三角洲一带其 中宁波地区发展势头最猛 现已成为中国最大的注塑机生产基地 年生产量占国 内注塑机年总产量 1/2 以上占世界注塑机的 1/3。 中国注塑机虽然发展很快、生产品种也较多,基本上能供给国内塑料原料加 工与塑料跋喙毓抵破酚玫拇邓芑档炔 75 制品加工、成型所需的一般技术装备 个别产品也进入世界前列但与工业发达国家如德国、日本、意大利相比中国注塑 机还有一定差距主要表现在品种少、能耗高、控制水平低、性能不稳定等方面
11、。 目前中国注塑机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 中国进口注塑机使 用外汇 11.2 亿美元而出口注塑机创汇只有 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 名的注塑机企业如德国德马克、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。国外注塑机制造商的进入给中国注塑机 行业带来了发展活力同时也使中国注塑机制造企业充满了机遇与挑战。 从 50
12、年代技术创新推出了螺杆式塑料注塑成型机至今已有 50 多年的历史。 目前在工程塑料业中 80 采用了注塑成型。近年来由于汽车、建筑、家用电器、 食品、医药等产业对注塑制品日益增长的需要 推动了注塑成型技术水平的发展 和提高。我国塑料机械 2000 年销售额在 70 亿元人民币左右 以台数记约为 8.5 万台 其中 40 左右是注塑成型机。从美国、日本、德国、意大利、加拿大等主 要生产国来看注塑机的产量都在逐年增加 在塑料机械中占的比重最大。 从注塑机问世起锁模力在 10005000kN 注塑量在 502000g 的中小型注塑机 占绝大多数。到了 70 年代后期由于工程塑料的发展特别是在汽车、船
13、舶、宇航、 机械以及大型家用电器方面的广泛应用 使大型注塑机得到了迅速发展。美国最 为明显。在 1980 年全美国约有 140 台 10000kN 以上锁模力的大型注塑机投入巾 场 到 1985 年增至 500 多台。日本名机公司已经成功地制造了当今世界最大的 注塑机其锁模力达到 120000kN 注塑量达到 92000。 洛阳理工学院毕业设计(论文) 2 第 1 章 绪 论 1.1 注塑机概述 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
14、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。 1.2 注射机的工作循环 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。 洛阳理工学院毕业设计(论文) 3 第 2 章 120 型注塑机液压系统设计 2.1 120 型注射机液压系统设计要求及有关设计参数 2.1.1 对液压系统的要求 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
15、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。 2.1.2 液压系统设计参数 250 克塑料注射机液压系统设计参数如下: 螺杆直径 35mm 螺杆行程 200mm 最大注射压力 100Mpa 螺杆驱动功率 6kW 螺杆转速 65r/min 注射座行程 250mm 注射座最大推力 27kN 最大合模力(锁模力) 900kN 开模力 49kN 动模板最大行程 400mm 快速闭模
16、速度 0.1m/s 慢速闭模速度 0.02m/s 快速开模速度 0.15m/s 慢速开模速度 0.03m/s 注射速度 0.08m/s 注射座前进速度 0.06m/s 注射座后移速度 0.08m/s 2.2 液压执行元件载荷力和载荷转矩计算 2.2.1 各液压缸的载荷力计算 1. 合模缸的载荷力 合模阶段: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 洛阳理工学院毕业设计(论文) 4 部件的起动惯性力和导轨的摩擦力。 锁模阶段:动模停止运动,其外载荷就是给定的锁模力。 开模阶段: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
17、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。 pdFW24 式中 d螺杆直径 p喷嘴处最大注射压力 由给定参数知:d0.035m p100Mpa 由此求得 96.2kNWF 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 0.95,求得 相应的作用于活塞上的载荷力,并列于表 2-1 中。 表 2-1 各液压缸的载荷力 液压缸名称 工况 液压缸外载荷 kNFW/活塞上的载荷力 kNFW/ 合模 90 94.74 锁模 900 947.37合模缸 开
18、模 49 51.58 移动 2.7 2.84 座移缸 预紧 27 28.42 注射缸 注射 96.2 101.2 2.2.2 进料液压马达载荷转矩计算 已知:螺杆驱动功率 Pc=6kW 螺杆转速 n=60r/min 洛阳理工学院毕业设计(论文) 5 mNnPTcW41.9560/14.32 取液压马达的机械效率为 95m 则其载荷转矩 NTmw69.105.4 2.3 液压系统主要参数计算 2.3.1 初选系统工作压力 120g 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(表 2-2) ,初步确定系统 工作压力为 6.5MP
19、a。 表 2-2 按载荷选择液压系统工作压力 负载力/kN 50 工作压力/Mpa 5 2.3.2 液压缸的主要结构尺寸计算 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 947.37kN,工作在活塞杆受压 状态。活塞直径 )1(42pFD 此时 p1 是由增压缸提供的增压后的进油压力,初定增压比为 6,则 66.5MPa 39Mpa1p 锁模工况时,回油流量极小,故 p20,求得合模缸的活塞直径为 mpFDh 176.03914.7)(46321 洛阳理工学院毕业设计(论文) 6 表 2-3 常用液压缸内径 D(GB2348-80) (mm) 8 10 12
20、16 20 25 32 40 50 63 80 (90) 100 (110) 125 (140) 160 (180) 200 (220) 250 320 400 500 630 查表 2-3 取 Dh0.18m 表 2-4 按工作压力选取 d/D 工作压力/Mpa 7.0 d/D 0.50.55 0.620.70 0.7 按表 2-4 取 d/D0.7 则活塞杆直径 dh0.70.18m0.126m 表 2-6 活塞杆直径系列 (GB2348-80 ) (mm) 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 1
21、00 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 查表 2-6 取 dh0.125m。 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 的活塞直径为 Dh0.18m。其活塞杆直径按增压比为 6, 求得 洛阳理工学院毕业设计(论文) 7 mDdhz 0735.618.2 图 2-1 增压缸和合模缸 查表 2-6 取 dz0.07m 2. 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 )1(42pFD 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 mpFDy 0746.15.64
22、328)1(432 查表 2-3 取 Dy0.1m 由给定的设计参数知,注射座往复速比为 0.080.061.33 表 2-7 缸径、速比、活塞杆直径的关系 (JB1068-67) (mm) 缸筒内径 速 比 洛阳理工学院毕业设计(论文) 8 D 2 1.46 1.33 1.25 1.15 40 28 22 20 18 14 50 35 28 35 22 18 63 45 35 32 28 22 80 55 45 40 35 28 90 60 50 45 40 32 100 70 55 50 45 35 110 80 60 55 50 40 125 90 70 60 55 45 140 100
23、 80 70 60 50 150 105 85 75 65 55 160 110 90 80 70 55 180 125 100 90 80 63 200 140 110 100 90 70 查表 2-7 得活塞杆直径为:d y=0.05m 则 d/D=0.05/0.1=0.5 3. 确定注射缸的活塞及活塞杆直径 )1(42pFDs 当液态塑料充满模具型腔时,注射缸的载荷达到最大值 101.2kN,此时注射 缸活塞移动速度也近似等于零,回油量极小;故背压可以忽略不计,这样 mpFs 14.05.614323 查表 2-3 取 0.16m;sD 活塞杆的直径一般与螺杆外径相同,取 ds0.035
24、m 。 2.3.3 液压马达的排量计算 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,容积效率 为 ,这样95.0v 洛阳理工学院毕业设计(论文) 9 rmpTVvwm /1023.95.01.6643231 计算得: rm/023.3 2.3.4 液压执行元件实际工作压力计算 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。 根据所选用用液压系统压力选择合理的背压值。 表 2-8 执行元件背压的估计值 系统类型 背压 MPab/ 简单系统,一般轻载 节流调速系统 0.20.5 出口带调速阀的调速系统 0.50.8 出口带背压阀 0.51.5
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