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1、 铜陵学院毕业设计第一章 工况分析1.1 注塑成型动作过程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。1.2 液压传动系统主要传动动作 所设计的液压系统，传动动作的完成，主要靠合模液压缸、注射液压缸、注射座移动缸和一个液压马达作为主要传动元件。具体的动作循环过程见下图：合模注射保压注射座后退退
2、退冷却预塑开模顶出制品顶出缸后退合模图 1-1注塑机工作循环图在合模时，合模缸先驱动动模板慢速启动，然后快速前移，接近定模板时转为低压慢速前移，在低速合模确认模具无异物存在后转为高压合模（锁模）。1.3 注射机液压系统的设计要求和主要设计参数1.3.1 注射机液压系统的设计要求：1.3.1.1 合模运动要平稳，两片模具闭合时不应有冲击；1.3.1.2 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；1.3.1.3 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
3、的后退阻力；1.3.1.4 为保证安全生产，系统应设有安全联锁装置。1.3.2 液压系统设计参数：1.3.2.1 螺杆直径 d = 40 。1.3.2.2 螺杆行程 s1 = 200 。1.3.2.3 最大注射压力 p = 153 Mpa。1.3.2.4 注射速度 vW = 0.07 m/s。1.3.2.5 螺杆转速 n = 60 r/min。1.3.2.6 螺杆驱动功率 PM = 5 KW1.3.2.7 注射座最大推力 Fz = 3104 N。1.3.2.8 注射座行程 s2 = 230 。1.3.2.9 注射座前进速度 vz1 = 0.06 m/s。1.3.2.10 注射座后退速度 vz2
4、 = 0.08 m/s。1.3.2.11 最大合模力（锁模力） Fh = 90104 N。1.3.2.12 开模力 Fk = 4.9104 N。1.3.2.13 动模板（合模缸）最大行程 s3 = 350 。1.3.2.14 快速合模速度 vhG = 0.1 m/s。1.3.2.15 慢速合模速度 vhm = 0.02 m/s。1.3.2.16 快速开模速度 vkG = 0.13 m/s。1.3.2.17 慢速开模速度 vkm = 0.03 m/s。1.3.2.18 注射速度 0.07m/s1.4 液压系统执行元件 合模缸、注射缸、注射座移动缸和液压马达第二章 注塑成型机液压系统方案设计 SZ
5、250A型塑料注射成型机液压系统以多执行元件工作为主特点，它的动作循环为“合模缸合模注射座缸前进注射缸注射保压冷却注射座缸后退合模缸开模顶出缸顶出制品顶出缸后退”，在制品冷却的同时，液压马达带动螺杆旋转对颗粒状塑料预塑。动作循环中不同工作阶段的速度、压力要求相差较大。这里采用了双联泵供油系统，速度高时采用双泵供油，速度低时采用一个泵供油，一个泵卸载；不同工作阶段的工作压力则由先导型溢流阀与多个远程调压、电磁滑阀组成的多级调压回路控制；注射、顶出、预塑的速度微调由节流阀或旁通型调速阀调节。各执行元件的换向回路根据实际通过的流量采用电液换向阀或电磁换向阀。多个执行元件的动作顺序由行程开关控制，这种
6、控制方式机动灵活，系统较简单。2.1 能源装置（元件）方案设计 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。因为设备为固定设备，为便于油液冷却，系统选用开式回路，工作介质选用HL-N32普通液压油。2.2 调速回路（元件）方案设计 因对控制精度要求不高，系统采用开环控制，各执行元件的动作顺序由电气控制（各执行元件的换向阀选用电磁换向阀），如PLC控制。因250g注塑机属小功率设备，故选用定量泵节流调速，系统压力选用弹簧加载式多级调压。各
7、执行元件的换向阀选用三位阀，因各执行元件是依次单独动作，各换向阀的中位机能选为“0”型。系统不工作时，液压泵通过电磁溢流阀卸载。2.3 速度换接回路方案设计 速度换接回路的功能是使液压执行机构在一个工作循环中从一种运动速度变换到另一种运动速度，因而这个转换不仅包括液压执行元件快速到慢速的换接，而且也包括两个慢速之间的转换。实现这些功能的回路应具有较高的速度换接平稳性。2.4 执行机构的确定本机动作机构除螺杆的旋转选用液压马达外，合模、注射、注射座移动等均为双向运动，因前进负载力大于返程力，因此选用水平放置的单活塞杆液压缸直接驱动，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，
8、为900kN。为此设置增压液压缸，得到锁模时的局部高压来保证锁模力。 2.5 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。2.6 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。锁模时，由增压缸供油。2.7 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。2.8 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
9、作时，处于浮动状态，故采用Y型中位机能的电磁换向阀2.9 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。2.10 系统原理图 见图 2-1，附图一-1-第三章 注塑成型机液压系统计算与液压元件的选择塑料注射成型机的组成塑料注射成型机是将粒状或粉状塑料加热塑化然后注射到模腔、保压成型的设备，主要包括注射装置和合模装置两部分。1注射
10、装置注射装置的主要任务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熔料注入模腔。注射装置又包括塑化部件（料筒、螺杆、喷嘴和电加热器）、料斗、螺杆传动装置、注射缸、注射座移动缸等。其中注射缸、注射座移动缸和螺杆传动等由液压传动来实现。2合模装置合模装置是保证成型模具可靠地闭合、实现模具开闭动作以及顶出制品的部件。合模装置主要由固定模具的定模板、动模板、合模缸及顶出缸组成。动模板与合模板可以是直接连接，也可以是通过连杆机构连接。合模缸和顶出缸也由液压传动来实现。3.1 各液压缸的载荷力计算3.1.1 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
11、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。3.1.2 注射座移动缸的载荷力注射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。3.1.3 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。 （3-1） 式中，d螺杆直径，由给定参数知：d0.04m；p喷嘴处最大注射压力，已知p153MPa。由此求得Fw192kN。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0.9，求得相应的作用于活塞上的载荷力，并列于表3-1
12、中。表 3-1 各液压缸的载荷力液压缸名称工况液压缸外载荷FW/kN活塞上载荷力F/kN合模缸合模90100锁模9001000开模4955座移缸移动2.73顶紧2730注射缸注射1922133.2 进料液压马达载荷转矩计算 （3-2）取液压马达的机械效率为0.95，则其载荷转矩 （3-3）3.3 执行元件几何尺寸的确定250g注塑机为小型设备，从设备的可靠性出发，初定系统工作压力p = 6Mpa,液压泵选用双作用叶片泵。3.3.1 确定合模缸的活塞直径Dh和活塞杆直径dh因合模缸的最大合模力（锁模力）远大于其他负载力，为匹配合理，合模缸采用增图 3-1 合模缸力比为5/1的五连杆增力机构。由此
13、可求得合模缸活塞杆直径。 Dh = = 0.195m (3-4)圆整后取Dh=200。因合模缸受压，且推力较大， 取活塞直径dh = 0.7Dh = 140 。因此，合模缸大腔面积Ah1 = 3.1410-2,合模缸小腔面积Ah2 = 1.610-2。3.3.2 确定注射缸的活塞直径DW和活塞杆直径dW注射缸的载荷力是变化的，这里按最大载荷计算最大载荷 FW = = N= 19.2104N (3-5)活塞直径 DW = = m = 0.201m (3-6)圆整取 DW = 200，活塞杆直径等于螺杆直径dW = d =40。因此注射缸大腔面积 AW1=3.1410-2 ,小腔面积 AW2=3.0110-23.3.3 确定注射座移动缸的活塞直径Dz和活塞杆直径dz 已知注射座移动缸的往返速比 i = 0.08/0.06 = 1.33，因此取活塞杆直径 dz=0.5Dz活塞直径 Dz = =0.08m (3-7) 圆整后取DW = 100，活塞杆直径dW = 50 。因此取注射座缸大腔面积： Az1 = 0.78510-2，小腔面积Az2 = 0.58910-2。3.3.4 确定液压马达的排量VM 螺杆为单向旋转，且转动惯量不大，因此取马达出口背压为零，马达总效率 = 0.9，液压马达的排量：VM = = m3/r=0.9210-3m3/r
