注射机液压系统设计.doc

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1、本科毕业论文字号为1号，黑体题 目：SZ200/1000注射机液压系统设计 院 系： 机械工程学院 专 业： 班 级： 学生姓名： 指导教师： 论文提交日期：2011年 月 日论文答辩日期：2011年 月 日毕业设计任务书机械工程学院 机械设计制造及自动化 毕业设计题目：SZ-200/1000kN注射机液压系统设计 毕业设计内容：1.总装图，零件图（折合A0#共3张）2.设计计算书一份（A4纸，小四字，30页以上）3.3000字文献综述及3000字外文翻译（A4纸，小四字） 指 导 教师：王立强 2009年 月 日 教研室主任： 2009年 月 日 系 主 任： 2009年 月 日 摘要 本设

2、计主要研究了SZ-200/1000注射机液压系统。注射机包括注射装置和合膜装置。在注射机注射成型过程中，将塑料注入注射机的料筒，在螺杆的作用下变成硬化的液体态，而后被注入模腔中形成成品，最后将制品顶出。因此注射机的成型过程为闭模，注射座前移，注射保压，防流延，开模，顶出制件及注射座后移过程。这一系列的动作过程是本次设计液压系统完成的。本设计液压系统除包括注射缸，顶出缸，注射座移动缸，合模缸外，还有各种阀和液压泵，液压马达及各种辅助元件等。为满足注射机的动作而设计各个液压回路，还因为考虑到为使各个动作快速改变及动作平稳，使用了叶片式双联泵并设计了三级压力设计回路和节流调速回路，以及在液压系统中增

3、加了许多辅助元件。此外本设计还设计了辅助件油箱。液压缸参数的设计包括各缸的缸筒内径，活塞杆直径，缸筒壁厚，活塞宽度，导向长度和隔套长度的设计。各缸的校核强度和活塞杆连接螺栓的校核。采用了开式，矩形结构。关键词：液压系统，液压缸，油箱 AbastractThis design studied the hydraulic system of the SZ-200/1000 injection machine primarily. The injection machine includesinjecting device and molding device. In the process of

4、injection machine injecting model，the plastic will be infused into the charging barrel in injection molding machine，in the function of screw the plastic are turn to the plastifying liquid posture，then they are injected into mold antrum and become the produce，which will be crest out finall. Therefore

5、 the injecting model process of injection machine is a course as to shuttling the mold，injection seat forward leading，injecting，protecting to press，defending to flow to postpone，openning the mold，driving out manufacture piece and injection seat backspace. This a series of action process will be comp

6、lete by the hydraulic pressure system in this design. The hydraulic pressure system in this design includs other then injection urn，still have every kind of value，hydraulic pump，hydraulic motor and different kinds of assistant component etc. For satisfaction with the action of injecting machine desi

7、gn every hydraulic pressure loop，in consideration of making each action fast to change and act steady，used a type of the doubt unite pump with vane，design the 3_rated pressure loop and throttle timing loop，and increase many assistance in hydraulic pressure system.In addition this design still design

8、ed the assistant a-oil tank，The design parameters of the hydraulic cylinder include every cylinders inner diameter，piston pole diameter，cylinders wall thickness，pisionwidth，guide length and parttion cover length. In this design also have the strength checking of every cylinder and piston pole linkin

9、g bolts checking.adopting the open type，rectangle construction.Key words：hydraulic system , hydraulic cylinder , oil tank目录引言. 1第一章 结构说明. 31.1 选择注射机模型 . 3 1.2 选择注射装置形 . 3 1.2.1 注射装置的结构. 3 1.2.2 螺杆传动系统的选择与连接. 3 1.2.3 注射座的设计 . 4 1.2.4 油缸的结构与设置 . 4 1.3 选择合模装置 . 4 1.3.1 总体方案的设计 4 1.3.2 顶出结构 . 5 1.4 液压系统

10、设计 . 6第二章SZ-200/1000 注射机液压系统的设计 . 7 2.1 螺杆直径 . 7 2.2 油缸负载计算 . 8 2.2.1 合模油缸负载 . 8 2.3 油缸工作压力和流量的确定 . 10 2.3.1 油缸工作压力的确定 10 2.4 油缸各参数计算 . 12 2.4.1 注射油缸 .12 2.4.2 合模缸 . 12 2.4.3 注射座移动缸 13 2.4.4 顶出缸 . 13 2.5 明确各执行元件的载荷 . 14 2.5.1 合模缸 . 14 2.5.2 注射座移动缸 14 2.5.3 注射座 14 2.5.4 顶出缸 . 14 2.6 液压泵的流量及选择 . . 15

11、2.7 液压马达的选择 . 16 2.8 工作系统的流量、工作压力及速度的计算 16 2.9 注射机各动作循环中油缸所需功率的计算. 17 2.10 油箱的设计计算 . . 19 2.10.1 油箱的设计方案 . 19 2.10.2 容积及其主体尺寸的确定 . 20 第三章 示意图 . 21 3.1 SZ-200/1000 注射机液压系统 . 21 3.2 注射座移动缸示意图及说明 24 3.3 油箱示意图及说明. . 25 3.4 顶出缸端盖 . 26 结论 27 致谢 . .29 沈阳化工大学学士学位论文 引言 引言2 塑料注射成型设备出现在二十世纪七十年代，在仅有的七十年左右的时间己发展

12、成为一种非常重要、最具代表性的塑料加工方法和机种，注塑制品也为越来越多的行业采用。注射成型过程及设备以现有的形式存在己有四十多年的历史，可以证实塑料注射成型机电液技术水平的提高己成为提高注射成型机质量，满足各行业对于注塑制品高质量要求的关键。 注射成型机主要包括注射装置，合模装置，液压传动和电气控制系统。1. 注射装置。他的作用是使塑料均匀地塑化成熔融状态并以足够的压力和速度将一定量的熔料注射到模腔内，因此注射装置应具有塑化良好，计量装置准确的性能，并且在注射时对熔料能够提供足够的压力和速度。注射装置一般有塑化部件（机筒，螺杆，喷嘴），料斗，计量装置）。螺杆传动装置，注射和移动油缸等组成。2.

13、 合模装置（锁模装置）。它是保证成型模具可靠的闭合和实现模具闭启动作，即成型制品的工作，因为在注射时进入模腔中的熔料还具有一定的压力，这就是要求合模装置给予足够的合紧力（通常称之为合模力和锁模力）以防止在熔料的压力作用下模具被打开，从而导致制品溢边或使精度下降。合模装置主要由模板，拉杆，合模机构，制品顶出装置和安全门等组成。3. 液压系统。注射成型是由塑料熔融，模子闭合，注射入模，压力保持，制品固化成型，开模取出制品等工序所组成的连续生产过程。液化控制系统则是为了保证注射成型机按工艺过程顶出的要求（压力，速度，温度，时间）和动作程序，准确无误地进行工作而设计的动力和控制系统。液压部分主要有动力

14、泵，方向阀，流量阀，附属装置，管路和箱体（机架）等部分。注射成型机的工作过程：1. 闭模和合紧：注射成型机的成型周期一般有模具开始闭合时起，模具首先以低压力快速进行闭合，当动模与定模接近时，合模的动力系统自动切换成低压（即试合模压力），低速，在确认模内异物存在时再切换成高压而将模具紧合。2. 注射装置前移和注射在确认模具达到所要求的合紧程度后，注射装置前移，使喷嘴和模具贴合。当喷嘴与模具完全贴合后，便可向注射油缸接入压力油。于是与油缸活塞杆相接的螺杆则以高压速将头部的熔料注入模腔，此时螺杆头部的作用于熔料上的压力为注射压力，又称一次压力。3压力保持（保压）注入模腔的熔料，由于低温模具的冷却作用

15、使注入模腔内的熔料产生收缩，为制得质量致密的制品，故对熔料还需要保持一顶的压力进行补缩，此时，螺杆作用于熔料上的保压压力，又称二次压力，在保压时，螺杆因补缩而有少量的前移。4制品冷却和预塑化 当保压进行到模腔内的熔料失去从浇口回流的可能性（即浇口封闭），注射油缸内的保压压力即可卸去（此时合模油缸的高压也可撤除）使制品在模腔内定型。此时螺杆在液压马达的驱动下转动，将来自料斗的粒状塑料向前输送，并使其塑化，于螺杆头部用熔料压力的作用，使螺杆在移动的同时又发生后退。螺杆在塑化时的后移量即表示了螺杆头部的熔料体积量。当螺杆回退到计量值时，螺杆即停止转动，准备下一次注射。制品冷却与螺杆塑化在时间上通常

16、是重叠的，在一般情况下，要求螺杆塑化计量时间要少于制品的冷却时间。5.注射装置后退和开模顶出制品 螺杆塑化计量完毕后，为了使喷嘴不至于时间过长和冷漠接触而形成冷料等缘故，经常需要将喷嘴撤离模具而模具装置后退，此时动作进行与否或先后的程序，机器均可供选择。模腔内的熔料经冷却定型后，合模装置即可开模，并自行顶出制品。 注射成型工艺是一个按照预定顺序的周期性动作过程，即：沈阳化工大学学士学位论文 第一章 结构说明第一章 结构说明1.1选择注射机模型 按机械外型特征分，包括卧式，角式和多模注射成型机。本次设计应选广泛的卧式注射成型机。 按机械加工能力分为超小型、小型、中型、大型、超大型（巨型）。 本设

17、计为小型注射机。按机械用途分热塑性塑料通用型（亦称通用型），热固性，气泡型等类型，本设计为热塑性通用型，适用广泛。1.2 选择注射装置形式1.2.1注射装置的结构 注射装置从原理上分为柱塞式和预塑式两大类。柱塞式注射装置的优点：结构简单，制造方便，造价低。缺点：塑化性差，塑化能力不高，注射压力大，不易提供稳定的工艺条件，清洗料筒比较困难。综合比较下，本设计采用预塑式中的应用广泛的往复螺杆式。因为它有如下优点:塑化能力大，塑化速度快，均化性好，注射压力损失小，结构紧凑，熔料停滞分解现象少，料筒清理方便。缺点是结构复杂。而其它两种预塑式装置和螺杆柱塞式都有料筒内滞现象，料筒清理不欧谷方便的缺点。1

18、2.2螺杆传动系统的选择与连接方式 注射螺杆在转动时，出料仅供注射用，与制品无直接联系，因此对螺杆的转速要求不十分严格，可采用无极调速。螺杆预塑是间歇性的，因此启动频繁并带有负载。它的传动装置一般设在注射架上，工作时并随之往复运动。因此使用液压马达传动可实现大范围无极调速，传动特性软，启动惯性小，体积比同规格的电动机小的多。而电动机的有极调速等特点不符合要求。 在确定整体方案时，选择双杠前置油马达随动机构。首先，应选随动式结构。因为结构简单，制造方便，油马达可直接安装在螺杆后部，缺点是惯性大，计算不够精确。而对于非随动式结构，结构复杂，计算精度高。其次，选双缸前置而不选单缸后置油马达随动式结

19、构，因为双缸前置占地面积小，便于维修。本设计采用整体式结构，螺杆的传动装置、油缸、料筒均安在注射座上。注射座采用可传动机构，因为需要经常拆卸螺杆。1.2.3 注射座的设计本设计采用整体式结构。将螺杆传动装置、油缸和料筒均匀的安装在注射座上。随动部分采用导柱式倒滑形式，因为受力面积较大、变形较小。1.2.4油缸的结构与设置油缸的结构有柱塞式、活塞式和回转式三种，本设计采用单活塞式油缸。本设计中，注射油缸对称地布置在注射座两侧，采用45号无缝钢管作缸体材料，油缸长度略大于油缸座孔长度，两端依靠螺钉连接。使油缸紧压在油缸上。整移油缸布置在油马达与底座之间，活塞杆通过调节轴固定在注射座下部。油缸运动处

20、的密封，均采用了Y型密封圈，这种密封圈的结构特点是截面小，结构简单。截面的长度比有两倍以上。增大了支撑面积。因而密封圈在滑槽中不会翻转。密封圈内外唇具有不同的高度短唇与密封面接触，这种结构不论在高压、低压或快速运动中均具有良好的密封性。这种密封圈的特点是耐热性较差，一般只能在80摄氏度以下长期工作、这种密封圈适用于压力320kg/cm，温度70摄氏度，介质为油和水。在端盖等出静密封采用了比较简单的O型密封圈。机筒在注射时由于注射压力的作用会发生轴向位移，所以机筒需轴向固定。本设计一般采用轴肩固定，使机筒不产生轴向位移。由于螺杆旋转会使机筒旋转，为防止机筒发生转动，在机筒和注射座之间加一个圆柱销

21、本设计采用的开式喷嘴易于发生“流延”现象。本设计中，设置了在螺杆预塑停止后，在做微小的轴向后移，使喷嘴处的压力获得解除。本设计中采用了在螺杆后部中加一对半环固定在螺杆上，与螺母固定在一起，实现这一动作。1.3 选择合模装置1.3.1总体方案的设计合模装置的性能好坏与成型制品的质量和数量有直接关系，所以应该满足在规定的注射量范围以内，对力、速度、安装模具与取出制品时空间位置三方面要求。首先，足够而稳定的和模力。在注射过程中，为了使胶料充满整个型腔，必须有较高的注射压力，随着硫化温度的上升，会产生很大的膨胀力。这两个力都使模具张开，因此为了保证制品质量和几何尺寸的准确性，必须给予足够的稳定合模力

22、以防止模具被胶料顶开。其次，一定的起模行程和变换的动模板移动速度。为了便于从模腔中取出硫化后的制品，合模装置的动模板必须有一定的启模行程。此外为了提高几台的生产效率。应使动模板有较快的移动速度。但该速度在整个启闭模的过程中应是连续变换的。为了防止制品和模具由于冲击而损坏，一般都希望动模板的移动速度在开、闭的初期和终期慢一些，在其余行程应快一些，即实现慢-快-慢的过程。再次，应有一定的模板面积和模板间距。为了适应不同形状的制品要求，模板面积和模板间距须适当。此外，合模装置还应具有必要的附属装置；如制品顶出装置、抽心装置、模具的起吊装置、润滑装置以及安全保护装置等。为了提高合模力，使机械所承受合

23、模里均匀对称，以便能塑制较大制品，采用了双肘曲杆合模结构。古本设计的总设计的总设计方案选用双曲肘、斜排结构。1.3.2顶出结构 为了顶出模具内制品，在合模装置上设置了顶出装置。顶出装置是否完善，将对制品质量和产量都要较大影响。对顶出装置的要求有如下几点：顶出位置可选，行程可调，顶出次数可随意，直到顶住制品落下为止，力量足够，速度合适、操作方便。 目前使用的顶出形式有：机械顶出、液压顶出、气压吹出数种。机械顶出是利用固定在后模板上其他非常稳定动件上的顶杆，在开模过程中与运动件形成相对运动，从而推动模具的顶板，使制品顶出。因这种装置必须快速开模转为慢速时才能运行顶出制品，从而影响到机器的循环周期，

24、顶出时，模具上顶杆复位，需要在合模后当模具的顶板脱离机器的顶杆才能实现。这时加工需要复位后才能安放嵌件的模具就很不方便。所以，只用机械顶出的机器不够。液压顶出是用专门设置在动模板上的顶出油缸进行顶出。由于液压顶出的力量、速度、位置、行程以及次数都得到方便的调节，可自动复位，所以使用方便，能适应多种场合。气压吹出制品的方法是一种用压缩空气，通过模具上设置的气道和微小的顶出气孔，直接吹出制品的方法。需增设气源和气路等，使用范围有限。综上所述，本设计采用液压顶出为主，机械顶出的措施，位于动模板中液压顶出将经常使用，而位于模板西侧的机械顶出装置一般不用。只有成产盆，板等大面积制品时才使用。1.4液压系

25、统的设计注射机液压系统由油箱、滤油器、液压泵、液压缸、节流阀、开停阀、换向阀等组成。液压传动装置主要有以下四部分组成；（A） 能源装置把机械转换成油液液压能的装置。最常见的形式就是液压泵，它给液压系统提供液压油。（B） 执行装置把油液的液压能转换成机械能的装置。（C） 控制调节系统对系统中油液压力、流动控制或调节的装置。（D） 辅助装置上述三部分意义外的其他装置，例如油箱、滤油器、油管等。6沈阳化工大学学士学位论文 第二章 SZ200/1000kN注射机液压系统设计计算第二章 SZ200/1000kN注射机液压系统的设计计算 SZ200/1000kN塑料注射机液压系统设计参数公称注射量（） 1

26、80螺杆直径 （mm） 45理论注射容量 （） 215注射压力（kgf/ ） 1500注射速率 （/S） 178.8 塑化能力(kg/h) 50螺杆转速 （转/分） 0-200锁模力 （KN） 1000装模方向拉杆间距 (mm ) 400*400最小模具厚度（mm） 220 最大模具厚度 （mm） 380顶出行程 （m） 100顶出力（KN） 15油泵电机功率 (KW) 19.7322.36 加热功率(KW) 6.7注射最大推力 (KN) 70工作压力（kgf/ ） 1402.1 注射相关参数2.1.1螺杆直径 取V机器注射量 V=200cm注射系数，根据加工树脂类型和结构而定，取值范围0.7

27、5-0.9.本设计取=0.9。KK值常取3左右，最大可取5，K值如果过大，注射行程S增大，将会使螺杆的有效长度减小，影响塑化能力与质量；K值过小，为保证达到同样的注射容积，势必增大螺杆直径，这会导致塑化部件庞大。在本设计中K=3。螺杆行程 S=K=345=135mm理论注射量2.1.2 注射压力注射压力是指螺杆或柱塞的端部作用在塑料单位面积上的力，用来克服熔料流经喷嘴、浇道和模腔等处的流动阻力，并使模腔中的塑料在保压过程中有足够剩余压力，以保证制品具有一定的密实性和良好的机械性能。注射压力的选取主要考虑以下因素：（1) 塑料流动性能的因素；（2) 流道与制品的形状和尺寸，即流动阻力的因素；（3

28、) 制品精度的要求。注射压力选的过高会直接影响机器的结构和传动部分的设计；注射压力过低，则会使注射时间增加。所以，本设计中注射压力初选P=1500（KN）2.1.3注射速度Vi注射速度是指螺杆或柱塞在注射时移动速度的计量值。注射速率是指单位时间内熔料从喷嘴射出的理论容量，即为螺杆截面与速度的乘积。注射速度慢，熔料充模时间长，制品易产生冷接缝，密度不均，应力大等弊病，但速度过高，熔料流经浇口等处时易形成不规则的流动，物料烧焦以及吸入气体和排气不良等现象，从而直接影响制品的表面质量。本设计根据相关资料选取，注射速率。式中Vc理论注射量 cm，,注射时间s,=螺杆截面注射速度2.1.4注射功率注射功

29、率是表示机器注射能力大小的一项指标。注射功率大，有利于缩短成型周期，消除充模不足，改善制品外观质量，提高制品精度。注射功率式中注射速率，；=178.8P注射压力，；P=1500=因注射时间短，对油泵电动机允许暂时超载，故机器的注射功率一般均大于油泵电动机的额定功率。油泵电动机功率值注射功率的75%-85%根据此数据查表得：选用Y180L-4电动机。主要参数如下：额定功率 转速 功率 净重 功率因数22Kw 1470 91.5% 190kg 0.86 2.2 油缸负载计算2.2.1 合模油缸负载2.2.1（1） 根据合模力确定合模油缸推力 = 2.2.1 (2) 空行程时油缸推力 空行程时油缸推

30、力只需满足克服摩擦力的要求。根据同类型机台实测结果，则2.2.1 （3）启模时油缸推力启模时油缸推力只需要满足启模力和克服油缸摩擦力的要求，即启模力一般为合模力的。本设计取1/12，即83.3 KN。2.2.1（4） 注射座整体移动油缸负载 注射座油缸最大推力为 取2.2.1（5）注射油缸负载 注射油缸最大推力： 2.2.1（6）顶出油缸负载2.2.1（7） 初算驱动油缸所需的功率 N= 2.3 油缸工作压力和流量的确定 2.3.1 油缸工作压力的确定 初选油缸工作压力为7兆帕2.3.1 （1）油缸几何尺寸的确定 a根据合模力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

31、腔，油缸内径为 SZ200/1000kN注射机合模油缸内径取0.11m活塞杆直径b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，工作腔为无杆腔，油缸内径为 mSZ200/1000kN注射机注射座移动油缸内径取0.09m 取0.04mc根据注射油缸最大推力确定注射油缸内径 注射油缸采用双活塞油缸，活塞杆直径取与螺杆直径相同，即60mmmd根据顶出油缸最大推力确定顶出缸内径 本次取0.05（m）活塞杆直径功 况油缸工作腔压力计算公式（兆帕） 闭模空行程闭模紧锁注座前移注射顶紧P=注射p=预塑根据制品形状，塑料品种及成型工艺条件的不同而异，一般比注射压力最低取6.5冷却油

32、缸所需压力0启模P=顶出P=启模空行程P=2.4油缸各参数计算 2.4.1 注射油缸油缸内径0.28（m），活塞杆直径为0.14（m）油缸壁的计算：壁厚圆筒公式，即当小于等于3.2h时h(m)式中，h-缸筒的壁厚，-油缸的试验压力，一般=（1.2-1.3）p c-计入缸筒壁厚及附加壁厚，圆整为350（mm），-缸体材料的许用应力，选45正火钢，=100MPa。 H=22（m），则注射缸外径=280+22x2=322（mm） 注射行程200（mm）2.4.2合模缸=0.1（m） ，h= ，h=10（mm）则合模缸外径2.4.3注射座移动缸 h=0.01061（m） 取h=11(mm) 2.4.4

33、 顶出缸 d=0.02（m） h=0.0075（m） 取h=8（mm） 则可得以下结果注射缸内径（m） 0.28注射缸活塞杆直径 （m） 0.14注射缸壁厚（m） 0.022注射缸外径（m） 0.328合模缸内径（m） 0.1合模缸活塞杆直径（m） 0.04合模缸壁厚（m） 0.01合模缸外径（m） 0.12注射座移动缸内径（m） 0.12注射座壁厚（m） 0.0011注射座内径（m） 0.05注射座外径（m） 0.142顶出缸内径（m） 0.05顶出缸外径（m） 0.066顶出缸壁厚（m） 0.008顶出缸活塞杆直径（m） 0.02 2.5 明确各执行元件的载荷2.5.1 合模缸 合模行程载

34、荷 F1=76=76KN 合模行程载荷 F2=10640N=110KN 空行程闭模载荷 F3=10.64KN 空行程启模载荷 F4=F=10.64KN2.5.2注射座移动缸： 最大贴膜载荷：F9=70KN 行程载荷 F10=0.14x70=9.8KN2.53注射缸： 最大注射载荷 F5=356.2KN 最大保压载荷 F6=0.84F=0.84x356.2=299.2KN2.5.4 顶出缸： 顶出载荷 F7=25 回程载荷 F=0.1F7=0.1x25=2.5KN 其中系数0.13，0.14，0.1为统一资料值 由以上数值得各缸的面积为合模缸无杆腔 =0.011（m） 有杆腔=0.009（）注射座移动缸无杆腔 =0.118（m） 有杆腔=0.186（）注射缸无杆腔 =0.053（） 有杆腔=0.049（）顶出缸无杆腔 =0.005（）有杆腔=0.004（）2.6 计算液压泵的流量，选择液压泵各液压缸需要的最