SZ–250A型塑料注射成型機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計-注塑機(jī)液壓系統(tǒng)含3張CAD圖,SZ,250,塑料,注射,成型,液壓,系統(tǒng),設(shè)計,注塑,CAD SZ–250A型塑料注射成型機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 目前，塑料注射成型機(jī)已經(jīng)是我國塑料工業(yè)中最關(guān)鍵的一種設(shè)備，隨著注塑成型材料在各行業(yè)中應(yīng)用日益廣泛，現(xiàn)在我們所使用的塑料注射成型機(jī)，會在進(jìn)行高壓注射時使用模具因分離裂縫而直接產(chǎn)生塑料溢邊。針對此類問題，設(shè)計了這種注塑機(jī)，它是一種液壓-機(jī)械增力合模的機(jī)構(gòu)，為了使模具鎖緊更加可靠，同時減小了合模缸尺寸。注塑機(jī)的液壓傳動系統(tǒng)利用行程開關(guān)自動控制實現(xiàn)先后順序運動，通過電氣行程開關(guān)保證其運動順序可靠。根據(jù)注塑機(jī)的工藝特點，注塑機(jī)在一個工作周期內(nèi)對于流量和溫度進(jìn)行各個階段的控制。其中每個階段都會要求供油流量和溫度的變化各不相同，而且往往都是有一定的溫度變化，采用雙泵供油與節(jié)流閥不同的組合方式來自動調(diào)節(jié)供油流量；由多臺遠(yuǎn)程操控的遠(yuǎn)程調(diào)壓閥進(jìn)行并聯(lián)運轉(zhuǎn)來自動控制壓力，以便滿足工藝要求。但在這種情況下，系統(tǒng)所用的元件數(shù)量較多，能量利用不夠合理，系統(tǒng)發(fā)熱較大，為此專門設(shè)計了冷卻系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：注塑機(jī)；液壓系統(tǒng)；液壓缸 Abstract At present,plastic injection molding machine is the key equipment in the plastics industry,With the increasing application of injection molded products in various industries,Plastic injection molding machine currently in us.During high-pressure injection,the mold will produce plastic overflow due to separation from the seam,In response to this problem,The injection molding machine is designed to adopt a hydraulic-mechanical force-increasing mold clamping mechanism,In order to make the mold locking more reliable,While reducing the size of the clamping cylinder.The hydraulic system of the injection molding machine adopts the stroke switch control to realize the sequential action,Through the electrical limit switch to ensure the reliability of its action sequence.According to the plastic injection molding process,The flow and pressure required for each stage in the working cycle of the injection molding machine are different,Different combinations of dual pump oil supply and throttle valve are used to adjust the flow,Multiple remote pressure regulators are connected in parallel to control the pressure,In order to meet the process requirements.But in this case,The system uses more components,The energy utilization is not reasonable enough,The system generates a lot of heat，F(xiàn)or this purpose,a cooling system is specially designed. Keywords:plastic injection molding machine; hydraulic system; hydraulic cylinder IV 目 錄 摘 要 1 Abstract 1 第一章 緒論 1 第二章 SZ–250A型塑料注射成型機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計 4 2.1 設(shè)計要求及有關(guān)設(shè)計參數(shù) 4 2.1.1對液壓系統(tǒng)的要求 4 2.1.2液壓系統(tǒng)設(shè)計參數(shù) 5 2.2液壓執(zhí)行元件載荷力計算 6 2.2.1各液壓缸的載荷力計算 6 2.3制定系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)圖 7 2.3.1制定系統(tǒng)方案 7 2.3.2擬定液壓系統(tǒng)圖 8 2.4液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算 14 2.4.1初選系統(tǒng)工作壓力 14 2.4.2計算執(zhí)行元件主要參數(shù) 14 2.4.3計算液壓泵的流量 17 2.4.4計算液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速和注射缸注射速度 18 2.5液壓元件的選擇 19 2.5.1電動機(jī)功率的確定 19 2.5.2液壓閥的選擇 20 2.5.3 油箱容積計算 21 2.5.4 油管參數(shù)計算與選擇 22 2.6液壓系統(tǒng)性能驗算 22 2.6.1驗算回路中的壓力損失 22 2.6.2液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升計算 24 2.6.3冷卻器的選擇和計算 25 2.7液壓缸的設(shè)計 26 2.7.1液壓缸主要尺寸的確定 26 2.7.2 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 28 第三章 液壓集成塊的設(shè)計 31 3.1塊式集成的特點 31 3.2塊式集成液壓控制裝置的設(shè)計 31 3.2.1確定公用油道孔的數(shù)目 31 3.2.2確定各個孔道的直徑和通油氣口之間的壁 32 3.2.3中間塊外形尺寸的確定 33 3.2.4布置集成塊上的液壓元件 33 3.2.5集成塊油路的壓力損失 34 3.2.6集成塊的材料和主要技術(shù)要求 34 設(shè)計小結(jié) 36 致 謝 37 參考文獻(xiàn) 38 第一章 緒論 注塑機(jī)就是通過模具借助金屬螺桿或者金屬柱塞的強(qiáng)力推動，將已被完全塑化的熱熔高塑性固體塑料或者熔體以一定量的壓力和較大流動量的速率均勻地直接注入完全緊密閉合的注塑模具或者成型腔內(nèi)，經(jīng)過高溫保壓固化冷卻后再進(jìn)行保溫固化后待成型后模具即可正始開模。由于這種新型注塑機(jī)在產(chǎn)品設(shè)計上主要具有直接制作塑料成型工藝周期短，對各類金屬塑料的生產(chǎn)加工過程適應(yīng)性好，可以直接設(shè)計制造出各種外形各異、復(fù)雜、尺寸相對精確或者幾乎是可以帶有任何一種金屬塑料鑲嵌件的新型塑料制品，自動化工藝水平穩(wěn)定程度高等幾大優(yōu)點，所以這種新型注塑機(jī)在目前我國已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。隨著我國注射機(jī)械成型行業(yè)技術(shù)的快速進(jìn)步和不斷發(fā)展，注塑機(jī)的產(chǎn)品種類也逐漸發(fā)展變得更加多種多樣，以便能滿足不同注塑行業(yè)和各類客戶的不同生產(chǎn)工藝要求。目前使用塑料注射成型機(jī)中，最常用的有兩種類型，一種是最常用的，螺桿式，另一種沒那么常用，為柱塞式[1]。 我國通過引進(jìn)技術(shù)，加強(qiáng)與國外的合作和交流，國內(nèi)注塑成型機(jī)的總體能力有了很大的增長。現(xiàn)在，我國已經(jīng)變成世界塑料注射成型機(jī)生產(chǎn)的第一大國。國內(nèi)塑料注射成型機(jī)技術(shù)發(fā)展的主要趨勢就是普通臥式塑料注射成型機(jī)，其基本的結(jié)構(gòu)和以前都沒什么改變，只是繼續(xù)努力提高機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量控制和自動化程度、降低能源消耗，生產(chǎn)商和廠家根據(jù)市場需求的變化正在朝著系列化、組合式注射這個方向進(jìn)行發(fā)展，就像某種型號的塑料注射成型機(jī)，它們分別具備小、中、大三個型號注射裝置，分為兩種組合型和標(biāo)準(zhǔn)類，增加了它們可以使用的范圍，擴(kuò)大了它們可以使用的靈活性，提高了廠家的經(jīng)濟(jì)收益。塑膠制品逐步變得生產(chǎn)方式多元化、形態(tài)廣泛多樣化，其中的市場需求也變得愈加巨大，塑料注射成型機(jī)升更新?lián)Q代速度愈加迅猛。早期的精密塑料注射成型機(jī)的控制都采用全液壓，因為我們需要更加注重環(huán)境保護(hù)和節(jié)約資源，還有應(yīng)用方面逐漸發(fā)展成熟的伺服電動機(jī)，導(dǎo)致伺服電動機(jī)價格大幅降低，近年來全電動控制的精密注塑機(jī)才慢慢的發(fā)展，數(shù)量越來越多[1]。 我國因為企業(yè)生產(chǎn)成本相對較低，所以很多國外的注射橡膠塑料機(jī)械設(shè)備制造企業(yè)慢慢地向我國市場轉(zhuǎn)移，其中很多有名的企業(yè)是注射塑膠成型機(jī)械的企業(yè)先后在中國的各個省市辦廠，有一些企業(yè)還在中國各地設(shè)置了技術(shù)研發(fā)中心，充分體現(xiàn)了對中國市場的重視。最近幾年，很多一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家的普通塑料注射成型機(jī)的生產(chǎn)商家都正慢慢地提高自己的質(zhì)量、功能、輔助器械及其配套產(chǎn)品，還有自動化的水平。不僅如此，還在繼續(xù)大力發(fā)展高精尖注塑機(jī)來滿足高精尖注塑機(jī)的需求，研究專用型的注塑機(jī)以滿足對專用型塑料的需求。因為當(dāng)今世界范圍內(nèi)各個國家對于能源消耗問題，噪聲問題，泄露控制問題等環(huán)保問題的要求控制不斷變的嚴(yán)格，所以從對于注塑機(jī)電液系統(tǒng)的研究重心逐漸轉(zhuǎn)移到了節(jié)能上。德、日等地區(qū)為提高效率研發(fā)了全電氣傳動控制的塑料注射式成型機(jī)，并向市場投放。電氣傳動和電液控制相比，現(xiàn)在仍然存在許多問題，如對于高壓力的精確控制難以實現(xiàn)，集中控制也無法實現(xiàn)，所以暫時無法替代傳統(tǒng)的注塑機(jī)。電液系統(tǒng)在能量消耗上必須不斷進(jìn)步，才有可能避免被全電控系統(tǒng)在節(jié)能方面的優(yōu)勢不斷甩開。 塑料注射成型機(jī)的液壓系統(tǒng)有很多不同部分組成，各種部分有機(jī)的結(jié)合起來，各司其職，完成注射、合模等動作；注塑機(jī)根據(jù)其規(guī)格、功能和所注射材料的不同，其液壓系統(tǒng)的構(gòu)造也有所不同，但注射工藝程序基本一致。 塑料注射成型機(jī)由以下三部分組成： 1.合模部分:模具是在加工安裝成型模具上經(jīng)常使用的一種一體成型模具零件。主要產(chǎn)品包括制動定位分模板，動力分模板，合模機(jī)構(gòu)，合模液壓缸及液壓頂出制動設(shè)備等。 2.注射部分:指的主要是耐熱塑性注射零件。主要產(chǎn)品包括專用加料器、料筒、螺桿、噴嘴、預(yù)塑器、注射用的氣缸及物料輸送用的座位和可移動用的氣缸等。 3.機(jī)架:安裝有液壓傳動系統(tǒng)，還有電氣控制系統(tǒng)，它們可以對注塑機(jī)輸出動力，或者進(jìn)行控制，主要包括液壓泵、各種液壓閥、電動機(jī)、電氣元件以及控制計算機(jī)儀表。 如圖1所示為一般臥式注塑機(jī)的組成和注塑過程的工作步驟。 圖1 注塑機(jī)構(gòu)成和注塑機(jī)工作過程 1——合模部分；2——注射部分；3——機(jī)架 合模前把進(jìn)入模具的安全門關(guān)閉并將其鎖緊，然后用大量注射器底座推動攜帶著大量注射劑的加熱筒快速向前方轉(zhuǎn)移。直至整個模具注射螺桿孔洞在整個模具內(nèi)部澆口處的小窩中被完全貼緊，當(dāng)其內(nèi)部粘附的壓力已經(jīng)完全達(dá)到預(yù)先預(yù)計設(shè)定的量級以上數(shù)值時，注射螺桿油缸用力擠壓推動整個注射螺桿用力擠壓使已熔化的固體物料被快速注射后送進(jìn)整個模具的成型腔，經(jīng)過反復(fù)保壓、延時輸送冷卻，然后重新啟動模具開模，頂出模具制件，完成了一個工作循環(huán)。 隨著我國液壓技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和注塑自動化水平的提升，近年來我國各類注塑機(jī)(特別是大型的注塑機(jī))都采用了先進(jìn)的微機(jī)自動控制式插裝閥、電液定位比例式的液壓系統(tǒng)，簡化了我們傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)，大大減輕了液壓元器件，優(yōu)化了注塑工藝，降低了壓力及加熱速度的變換等操作過程中的外力沖擊和噪聲。液壓式可再生能源是利用電液流量泵代替節(jié)流閥來對速度進(jìn)行自動控制，采用電液壓力泵代替溢流閥來對壓力進(jìn)行自動控制，使得系統(tǒng)可以在流量自動控制的第一個階段，使泵的輸入壓力和負(fù)載相適應(yīng)。在進(jìn)行壓力控制階段，使得泵的輸入和流量都接近為零，進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的效率，減少了對功率的損耗。 第二章 SZ–250A型塑料注射成型機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計 2.1 設(shè)計要求及有關(guān)設(shè)計參數(shù) 2.1.1對液壓系統(tǒng)的要求 sz-250a型塑料注射機(jī)屬于小型塑料注射機(jī)，每次最高注射物料容量為250cm3。該類塑料注射成型機(jī)機(jī)對于機(jī)械液壓動力傳動系統(tǒng)性能要求如下： (1)必須具備一個非常足夠的塑料合成壓模力:由于熔融后的各種塑料通常以4~15mpa的一定溫度向塑料模腔使用高壓進(jìn)行注射，因此塑料模具必須嚴(yán)格要求它們之間具備一個非常足夠的塑料合成壓模力，否則很有可能會直接導(dǎo)致塑料模具與其他塑料制品之間直接發(fā)生溢邊。 (2)對于開、合模的速度也可以進(jìn)行自動調(diào)節(jié):在開、合模的工作過程中，要求一個合模氣缸具有多種速度的變化，其設(shè)計目的主要是為了減少空程的時間，提高了生產(chǎn)的效率和確保了產(chǎn)品質(zhì)量，還要避免機(jī)器產(chǎn)生振動和撞擊。 (3)保證液壓缸的和注射座的整體結(jié)構(gòu)向前移和向后移:這兩項要求目的是為了保證能夠同時提供充分的液壓缸注射座位置的移動力和液壓缸的注射推力，其設(shè)計目標(biāo)主要是為了能夠充分保證注射座的液壓缸的噴嘴和專用模具的注射澆口之間整體能夠緊密地相互進(jìn)行接觸。 (4)模具注射時的速度和模具注射塑料時的壓力都必須是完全可以隨時進(jìn)行調(diào)節(jié)的:根據(jù)模具注射用的塑料工藝品種、注射塑料成型所用材料及其制品的整體幾何結(jié)構(gòu)和注射模具的使用壓力不同，要求在各種注射塑料工藝中對其注射壓力和模具注射時的速度都必須是完全可以隨時進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。 (5)保壓:其工作目的主要是為了能夠使塑料被灌裝后注滿并緊貼模腔以便獲得準(zhǔn)確的形狀，同時在進(jìn)行冷卻和凝固后的收縮時，熔融望料也能夠不斷地將其補入模腔，避免生成廢品。另外，根據(jù)需要的保壓壓力也相應(yīng)地進(jìn)行了調(diào)節(jié)。 (6)對于塑料預(yù)塑的加工過程也是完全可以同時進(jìn)行高壓調(diào)節(jié):在塑料模腔內(nèi)的筒狀熔體材料進(jìn)行高壓冷卻和加熱凝固的重要階段，在于塑料斗內(nèi)部的整個塑件塑料粒子通過筒內(nèi)塑料螺桿軸的回轉(zhuǎn)運動卷曲進(jìn)人整個材料筒，連續(xù)朝著塑料噴嘴的各個方向運動進(jìn)行壓力推移，同時經(jīng)過高壓加熱后材料進(jìn)行高壓塑化、攪拌及加熱擠壓混合成為筒狀熔體。在工業(yè)注塑料筒成型產(chǎn)品加工中，通常我們會把注塑料筒每個小時所經(jīng)過塑化處理出來的產(chǎn)品質(zhì)量(以下簡稱料筒塑化處理能力)等指標(biāo)作為其產(chǎn)品生產(chǎn)力的一個技術(shù)衡量重要指標(biāo)。所以說每當(dāng)預(yù)塑料筒的主體結(jié)構(gòu)尺寸大小和主體尺寸被充分確定后，隨著各種塑料的冷熱融合和熔點、流動性及預(yù)塑制品原料質(zhì)量不同，要求其塑料螺桿的運動轉(zhuǎn)速都應(yīng)該可以隨時進(jìn)行相應(yīng)改變，以便于我們使得塑料預(yù)塑件生產(chǎn)過程系統(tǒng)中的主體材質(zhì)和材料塑化適應(yīng)能力能夠得到充分適應(yīng)。 (7)必須嚴(yán)格地要求一種成品的底部頂部高出運動能力的速度平穩(wěn)、可調(diào):一種制品在進(jìn)行頂部高出時除了必須嚴(yán)格地要求一種制品應(yīng)該具備一個足夠的頂部高出運動的能力外,還必須嚴(yán)格地要求其頂部高出的一種制品運動的速度平穩(wěn)、可調(diào)。 2.1.2液壓系統(tǒng)設(shè)計參數(shù) 表2-1 sz250-a型塑料注射成型機(jī)的液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù) 工作壓力 p 4-15MPa 注射螺桿直徑 50mm 最大注射壓力 108MPa 最大保壓壓力 0.84 最大鎖模力 255kN 最大脫模力 135kN 最大貼模力 87kN 最大頂出力 35kN 螺桿最大工作扭矩 1100N·m 螺桿最大工作轉(zhuǎn)速 90r/min 注射座最大行程 650mm 合模缸最大行程 220mm 快速閉模速度 0.11m/s 頂出行程 100mm 注射座前移速度 0.125m/s 注射座后退速度 0.1m/s 最快注射速度 0.065m/s 最慢脫模速度 0.03m/s 頂出速度 0.14m/s 慢速閉模速度 0.02m/s 頂出缸回程速度 0.18m/s 快速啟模速度 0.16m/s 2.2液壓執(zhí)行元件載荷力計算 2.2.1各液壓缸的載荷力計算 （1）合模缸的載荷力 合模缸在模具閉合的過程中有比較小的外應(yīng)力，它所需要承受的外應(yīng)力載荷主要分為動模板和其它的連接模具零件的機(jī)械起動應(yīng)力慣性閉合作用力和導(dǎo)軌上的機(jī)械摩擦應(yīng)力。鎖模時，動模板不運行，其外部給的載荷也就是給定的鎖住模板不動的力。 鎖模行程載荷 =255kN （2-1） 脫模行程載荷 =135kN （2-2） （2）注射座移動缸的載荷力 注射座移推進(jìn)油缸在連續(xù)推進(jìn)或推出退回運動注射座的連續(xù)運行運動過程中，同樣地也需要同時克服摩擦阻力和最大慣性摩擦作用力，只有為了保證推進(jìn)噴嘴與運動模具相互的接觸，才須保證能夠同時滿足退回注射座的最大摩擦推力。 最大貼模載荷 =87kN （2-3） 移動行程載荷 =0.13×255=33.2kN （2-4） （3）注射缸載荷力 注射塑料油缸的工作載荷和壓力在整個使用注射油缸工作的過程中都應(yīng)該是確定是有所改變的,計算時,只需要求得到最大的注射載荷 （2-5） 式中，——螺桿的直徑，已知：d＝50mm；p——噴嘴的最大注射作用力，已知＝108MPa。計算得＝213kN。 最大保壓載荷 （2-6） 式中，，由此求得=179kN。 （4）頂出缸的載荷力 頂出缸工作過程中只需要克服最大頂出載荷即可 頂出載荷 =35kN （2-7） 回程載荷 =0.1×35=3.5kN （2-8） 各個液壓缸的外載荷力計算結(jié)果均排在表2-2中。 表2-2 各液壓缸載荷力 液壓缸名稱 工況 液壓缸外載荷 合模缸 脫模 135 鎖模 255 座移缸 貼模 87 移動 33.2 注射缸 注射 213 保壓 179 頂出缸 頂出 35 回程 3.5 2.3制定系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)圖 2.3.1制定系統(tǒng)方案 （1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)的確定 注塑機(jī)的動作機(jī)構(gòu)中只有推料的螺桿是單向旋轉(zhuǎn)的，由液壓馬達(dá)來驅(qū)動，其他的四個液壓缸都是直線的往復(fù)運動機(jī)構(gòu)[2]。 （2）合模缸動作回路 合模式油缸的主要特點和要求是必須能夠輕松做到快、慢、鎖模、啟動等各種操作。它的整體運動操縱方向一般是由電液換向閥進(jìn)行直接控制。在快速移動的時候，需要一個比較大的流量來進(jìn)行供給。慢速的合模僅僅是需要一定的小流量就已經(jīng)能夠完成供給。 （3）液壓馬達(dá)動作回路 螺桿的旋轉(zhuǎn)方向不要求是可逆轉(zhuǎn)的，所以高速液壓馬達(dá)的只用朝一個方向旋轉(zhuǎn)就可以了，由于它的單向轉(zhuǎn)速技術(shù)要求相對比較高，而且它的旋轉(zhuǎn)速度和運行平穩(wěn)性也無過高的技術(shù)要求，故一般大都采用了旁路式節(jié)流調(diào)速。 （4）注射缸動作回路 注射缸的運動速度不慢，但是對運動平穩(wěn)性的控制要求不高，所以用調(diào)速閥可以直接組成旁路節(jié)流調(diào)速回路，因為預(yù)塑的過程中時候需要背壓，所以應(yīng)該直接串聯(lián)背壓閥在注射缸無桿腔的出口位置。 （5）注射座移動缸動作回路 注射座移動缸，對運動平穩(wěn)性不高，所以采用了加了個節(jié)流閥，可以調(diào)速，并且用回油節(jié)流調(diào)速回路。換向閥還使用了Y型中位機(jī)能的電磁式換向閥，因為要使注射座固定不動，所以專門采用了這種換向閥。 （6）安全門及行程閥 本液壓系統(tǒng)為了保證安全生產(chǎn)，設(shè)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控制油路上，安全門未被關(guān)掉時，就不會壓下行程閥，換向閥就不會工作，合模缸也無法正常進(jìn)行工作[2]。只有等到當(dāng)操作的人員完全離開后，完全關(guān)閉安全門后，行程閥才能被壓下，合模缸才能正常工作，操作人員的生產(chǎn)人身安全才能被確保。 （7）液壓動力裝置的選擇 選用了一種雙聯(lián)葉片泵供油系統(tǒng)。系統(tǒng)需油量少時，比如液壓缸慢速合模，或者保壓時，只有小泵獨自泵油；系統(tǒng)需油量大時，例如液壓缸快速動作時，兩個泵一起泵油，這樣就不會浪費系統(tǒng)功率，從而大大的提高了系統(tǒng)的運行效率。 2.3.2擬定液壓系統(tǒng)圖 下面對sz-250a液壓注塑機(jī)的各種液壓動力傳動系統(tǒng)的基本工作原理問題進(jìn)行深入分析，如圖2-1所示。 圖2-1 sz-250a型塑料注射成型機(jī)液壓系統(tǒng) 1-一般用于較大負(fù)載流量的單向液壓泵；2-一般用于較小負(fù)載流量的單向液壓泵；3、4-電磁調(diào)壓溢流閥；5、6、7-遠(yuǎn)程調(diào)壓閥；8、21-二位四通電液換向閥；9、11-三位四通電液換向閥；10-固定式節(jié)流閥；12、14、18-三位四通電液換向閥；13、20-單向閥加節(jié)流閥；15-背式調(diào)壓控制閥；16、22-單向閥；17-溢流節(jié)流閥；19-行程式換向閥 1.合模 注塑機(jī)上有安全門，是因為要有個安全保障措施，相當(dāng)于安全閥的作用，關(guān)閉安全門之后，后續(xù)動作才可以繼續(xù)，合模缸合模，缸注射注射等等動作才可以開始安全門被關(guān)閉之后，合模動作的循環(huán)才可以啟動。 合模的主要工作原理是系統(tǒng)通過液壓動力使合模缸緩慢地啟動、迅速地向前方移動，定模板的位置被接近時，液壓動力傳動系統(tǒng)迅速的改變?yōu)榈蛪骸⒙?，確認(rèn)固定模具內(nèi)部幾乎無任何硬質(zhì)的油和異物成分存在后，系統(tǒng)就采用了快速高壓方式合模。合模過程的具體原理如下： (1)慢速合模。 電磁鐵2YA、3YA得電，電磁溢流閥3使液壓泵1卸荷，管路中的壓力由泵2輸出，壓力由溢流閥4確定。此時油液在系統(tǒng)中的流向為：油箱→液壓泵2→電液換向閥18的右位→合模缸左腔。活塞被推動，帶著連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行慢速合模，回油的油液流向為：合模缸右腔→電液換向閥18右位→冷卻器→油箱Error! Reference source not found.。 (2)快速合模 當(dāng)合模方式由慢速轉(zhuǎn)變?yōu)榭焖贂r，電磁鐵1YA被行程開關(guān)發(fā)出的指令從而得電，液壓泵1停止卸荷，此時液壓泵2還在供油，兩個泵都處在供油狀態(tài)，所以合模缸運動速度比之前快。溢流閥3被用來確定實際供油壓力。 (3)低壓慢速合模 當(dāng)電磁鐵2YA、3YA和13YA得電時，液壓泵1不工作，所以卸荷，遠(yuǎn)程調(diào)壓閥6控制液壓泵2的實際工作壓力，因為這個遠(yuǎn)程調(diào)壓閥6的壓力被調(diào)得相對較低，這個時候僅有泵2供給的油，合模缸在低壓、慢速的情況下合模，這樣即使一些類似硬質(zhì)的金屬異物存在于兩個模板間，也不至于直接破壞模具，起到對模具的重要保護(hù)作用。 (4)高壓鎖模 合模完成后會觸發(fā)行程開關(guān)，使電磁鐵13ya不得電，也會讓2ya和3ya得電。液壓泵1不工作，泵2供油，溢流閥4控制系統(tǒng)中的壓力，這時候就會開始鎖模，使模具和其內(nèi)的物體被鎖緊。 2.注射座前移 電磁鐵2ya和7ya得電，這時候系統(tǒng)中的油液流向是：油箱→液壓泵2→節(jié)流閥10→換向閥11右位→注射座移動缸右腔。讓注射座向前移動，使噴嘴和合模裝置緊緊接觸。油液回油箱的路：注射座移動缸左腔→換向閥11右位→油箱。 3.注射 由于各種注射噴嘴材料和塑料制品的制造工藝技術(shù)要求不同，用塑料注射噴嘴螺桿以一定的溫度加熱注射壓力和它的流動注射速度把位于原材料筒前端的塑料熔體經(jīng)注射噴嘴流動注射到塑料模腔，按照熔體注射的流動速度不同可以將其分為慢速流動注射和快速流動注射兩種工作模式。 (1)慢速注射 電磁鐵1ya、2ya得電，泵1、2一起泵油，7ya得電使注射座移動缸保持浮動，10ya得電使換向閥14左位工作，12ya得電使溢流閥5可以調(diào)定泵2的輸出壓力，系統(tǒng)中液壓油從油箱出發(fā)→泵1、2→換向閥14的左位→單向節(jié)流閥13→注射缸右腔。所以現(xiàn)在是慢速注射狀態(tài)，可以使用節(jié)流閥13來調(diào)節(jié)注射速度?；赜吐肪€：注射缸左腔→換向閥12中位→油箱。 (2)快速注射 電磁鐵1ya、2ya得電，泵1、2一起泵油，7ya得電使注射座移動缸保持浮動，8ya、10ya得電使油液通過，進(jìn)入注射缸右腔，這個時候因為這條通路阻力比節(jié)流閥13那條通路小，所以注射速度會更快，12ya得電，使系統(tǒng)壓力由溢流閥5來確定。 4.保壓 當(dāng)電磁鐵2ya得電時，泵2供油，7ya得電使注射座移動缸保持浮動，14ya得電來使調(diào)壓閥7控制系統(tǒng)壓力，10ya得電使泵2泵出的油補充注射缸的泄露，保持合模腔內(nèi)的壓力，并且進(jìn)行加膠。 5.預(yù)塑 當(dāng)電磁鐵1ya、2ya得電，泵1、2都供油，7ya得電使注射座移動缸保持浮動，11ya得電時，換向閥14的右位工作。系統(tǒng)中油液流通過程為：油箱→葉片泵1、2→換向閥14的右位→溢流節(jié)流閥17→單向閥16→最后進(jìn)入液壓馬達(dá)，液壓馬達(dá)驅(qū)動螺桿進(jìn)行預(yù)塑，這時從料斗中放入大量進(jìn)行塑化的材料，被變成塑料顆粒后，進(jìn)入料筒，料筒被發(fā)動機(jī)驅(qū)動，轉(zhuǎn)動的螺桿將塑料顆粒帶到料筒的前端，然后對材料進(jìn)行加熱，之后螺桿邊旋轉(zhuǎn)邊后退將塑料顆粒送入料筒進(jìn)行塑化，塑化過程中，壓力會慢慢變大，通過調(diào)節(jié)溢流節(jié)流閥17的出油孔大小，就可以調(diào)節(jié)螺桿的轉(zhuǎn)速。當(dāng)因為塑化過程中積攢的壓力越來越大時，螺桿的反推力就越來越大，直到比注射缸活塞上的力還大，于是螺桿后移，注射缸右腔油液流回到總油箱中，注射缸右腔里的油越來越少，所以左腔壓強(qiáng)會變小，油箱里的油被大氣壓入注射缸左腔。當(dāng)轉(zhuǎn)動螺桿后部轉(zhuǎn)移至一個預(yù)定的轉(zhuǎn)動位置，即每當(dāng)轉(zhuǎn)動螺桿的一次頭部注射熔體所需材料數(shù)量達(dá)到下一次頭部注射的熔體所需材料數(shù)量時，螺桿就可以自動停止頭部轉(zhuǎn)動，準(zhǔn)備著迎接下一次的熔體注射。 6.防流涎 電磁鐵2ya得電、葉片泵2工作，7ya和9ya得電，系統(tǒng)中的油液走向有兩條，一條是油箱→葉片泵2→節(jié)流閥10→換向閥11右位→注射座移動缸右腔，使得注射噴嘴和模具的距離越來越近，防止噴嘴流誕；另一條是油箱→葉片泵2→換向閥12左位→注射缸左腔；回油方面，油液也有兩條通路，一條是注射缸右腔→換向閥12左位→油箱，另一條是注射座移動缸左腔→換向閥11右位→油箱。進(jìn)入油使注射缸左腔壓強(qiáng)恢復(fù)正常，螺桿結(jié)束后移，就不會對噴嘴處的物料施加壓力，防止物料在注射座移動時從噴嘴噴出。 7.注射座后退 注射、保壓完畢后，電磁鐵2ya得電，泵2供油，6ya得電，系統(tǒng)中油液走向為油箱→泵2→節(jié)流閥10→換向閥11左位→注射座移動缸左腔，這時候注射座后退，節(jié)流閥10可以控制注射座后退的速度快慢?；赜头矫?，注射座右腔→換向閥11左位→油箱[4]。 8.開模 開模分為兩種模式，可以快速也可以慢速，但是實際上可以有三個開模速度。 (1)慢速開模。 當(dāng)電磁鐵2ya得電時，泵2供油，這時讓4ya得電，此時系統(tǒng)油液走向為油箱→葉片泵2→換向閥18左位→合模缸右腔，回油方面，合模缸左腔→換向閥18左腔→油箱。如果1ya和4ya得電，那么泵1就會供油，這樣子由于兩個泵的流量不一樣，就會有兩個開模速度，但由于只有一個泵供油，所以兩個速度都比較慢。 (2)快速開模。 要求快速開模，就必須要兩個泵一起供油，所以使電磁鐵1ya和2ya得電，此時兩個泵一起供油，再讓4ya得電，就會使油液進(jìn)入合模缸右腔，這時候系統(tǒng)中油液走向為：油箱→泵1、2→換向閥18左腔→合模缸右腔；回油的油液流通走向：合模缸左腔→換向閥左腔→回到油箱。因為兩個泵一起供油，所以開模速度比前兩種更快。 9.頂出缸前進(jìn) 電磁鐵2ya、5ya得電，泵1卸荷，系統(tǒng)中的油液走向：油箱→泵2→換向閥21左腔→單向節(jié)流閥20→頂出缸左腔，回油路的油液流向：頂出缸右腔→換向閥左位→回到油箱。頂出缸左腔壓力大于右腔，頂出已經(jīng)成型的塑料制品，單向節(jié)流閥20可以通過調(diào)整開口大小來調(diào)節(jié)運動速度，這時候系統(tǒng)壓力溢流閥4確定。 10.頂出缸后退 當(dāng)電磁鐵2ya得電的時候，系統(tǒng)中油液走向：油箱→泵2→換向閥21右腔→頂出缸右腔；回油方面頂出缸左腔→單向節(jié)流閥20→換向閥21右腔→油箱。頂出缸右腔壓力大于左腔，所以頂出缸在壓力作用下后退。 11.螺桿的前進(jìn)和后退 電磁鐵2ya得電，使泵2供油，又讓9ya得電，此時系統(tǒng)油液走向：油箱→泵2→換向閥12左腔→注射缸左腔，注射缸右移使螺桿后退，操作人員才可以拆卸螺桿或者清潔螺桿。當(dāng)電磁鐵2ya和8ya得電時，注射缸向前移動推動螺桿前進(jìn)。 SZ-250A型注塑機(jī)的電磁鐵動作順序見表2-3。 表2-3 SZ-250A型注塑機(jī)的電磁鐵動作順序表 動作順序 電磁鐵YA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 合 模 慢速 - + + - - - - - - - - - - - 快速 + + + - - - - - - - - - - - 低壓慢速合模 - + + - - - - - - - - - + - 高壓合模 - + + - - - - - - - - - - - 注射座整體前移 - + - - - - + - - - - - - - 注 射 慢速注射 + + - - - - + - - + - + - - 慢速注射 + + - - - - + + - + - + - - 保壓 - + - - - - + - - + - - - + 預(yù)塑 + + - - - - + - - - + - - - 防流涎 - + - - - - + + - - - - - 注射座整體后退 - + - - - + - - - - - - - - 開 模 慢速 - + - + - - - - - - - - - - 快速 + + - + - - - - - - - - - - 慢速 + - + - - - - - - - - - - 頂 出 前進(jìn) - + - - + - - - - - - - - - 后退 - + - - - - - - - - - - - - 螺桿前進(jìn) - + - - - - - + - - - - - - 螺桿后退 - + - - - - - - + - - - - - 2.4液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算 2.4.1初選系統(tǒng)工作壓力 sz-250a型注塑機(jī)屬于小型注塑機(jī)，一次注射量的范圍是250，工作壓力范圍一般為4-15MPa，參照設(shè)計手冊，初步確定的系統(tǒng)工作壓力p為14MPa。 2.4.2計算執(zhí)行元件主要參數(shù) （1）計算合模缸內(nèi)徑及活塞桿直徑 合模缸內(nèi)徑 （2-9） 式中，——液壓缸的載荷，已知為255kN；p——系統(tǒng)工作壓力，為14MPa；——液壓缸效率，=0.95。由此求得=0.156m。查《機(jī)械設(shè)計手冊》表21-1-3，選取標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑=0.16m，選取的速比=1.46，按、查表所得的活塞桿直徑=0.09m。 （2）計算注射座移動缸內(nèi)徑及活塞桿直徑 注射座移動缸內(nèi)徑 （2-10） 式中，——液壓缸的載荷，已知為87kN；p——系統(tǒng)工作壓力，為14MPa；——液壓缸效率，=0.95。由此求得=0.1m。查《機(jī)械設(shè)計手冊》表21-1-3，選取標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑=0.1m，選取的速比=1.46，按、查表所得的活塞桿直徑=0.056m。 （3）計算注射缸內(nèi)徑及活塞桿直徑 注射缸內(nèi)徑 （2-11） 式中，——液壓缸的載荷，已知為213kN；p——系統(tǒng)工作壓力，為14MPa；——液壓缸效率，=0.95。由此求得=0.143m。查《機(jī)械設(shè)計手冊》表21-1-3，選取標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑=0.16m，選取的速比=1.46，按、查表所得的活塞桿直徑=0.09m。 （4）計算頂出缸液壓缸內(nèi)徑及活塞桿直徑 頂出缸內(nèi)徑 （2-12） 式中，——液壓缸的載荷，已知為35kN；p——系統(tǒng)工作壓力，為14MPa；——液壓缸效率，=0.95。由此求得=0.063m。查《機(jī)械設(shè)計手冊》表21-1-3，選取標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑=0.08m，選取的速比=1.46，按、查表所得的活塞桿直徑=0.04m。 （5）計算各缸有效作用面積 各腔無桿腔作用面積 （i=1，2，3，4） （2-13） 代入得=0.02，0.0079，0.02，0.0031 （i=1，2，3，4） 各腔有桿腔作用面積 （i=1，2，3，4） （2-14） 代入得=0.0137，0.0045，0.0137，0.0018 （i=1，2，3，4） 式中，——液壓缸內(nèi)徑，m，見2-9到2-12；——活塞桿直徑，m，見2-9到2-12。 （6） 計算液壓缸最大工作壓力 合模缸工作壓力=12750KPa=12.75MPa 注射座移動缸工作壓力=11013KPa=11.01MPa 注射缸工作壓力=10650KPa=10.65MPa 頂出缸工作壓力=11290KPa=11.29MPa 均小于14MPa，符合系統(tǒng)最大壓力14MPa。 （7） 計算液壓馬達(dá)排量、選擇馬達(dá)型號規(guī)格 計算液壓馬達(dá)理論排量 =1.26L/r (2-15) 式中，——兩泵理論流量之和，=140.4L/min；——液壓泵容積效率，=0.9；——液壓馬達(dá)容積效率，=0.9；——螺桿最大轉(zhuǎn)速，=93r/min。 選擇1QJM12-1.25型球塞式液壓馬達(dá)，主要參數(shù)見表2-4。 表2-4 液壓馬達(dá)主要參數(shù) 型號 工作壓力/MPa 最大工作壓力/MPa 理論排量 額定輸出轉(zhuǎn)矩/N·m 轉(zhuǎn)速范圍/ 1QJM12-1.25 10 16.25 1.33 1968 4~160 最大使用工作壓力 =5.77MPa （2-16） 式中，——所選的液壓馬達(dá)的理論排量，/r；——螺桿的最大傳動扭矩，=1100N·m；——液壓馬達(dá)機(jī)械效率，=0.9。 2.4.3計算液壓泵的流量 （1）計算液壓泵工作壓力 （2-17） 是以泛指在在合模液壓缸內(nèi)對于液壓傳動系統(tǒng)內(nèi)和執(zhí)行各種元件的最高入口工作管道壓力，對于本液壓系統(tǒng)，最高壓力是合模缸鎖模時的入口壓力，＝12.75MPa；是液壓泵到液壓合模缸之間全部的管路壓力損失。因為泵到合模缸中間有單向閥和一個換向閥，所以?。?.5MPa。 液壓泵工作壓力為 =(12.75+0.5)MPa=13.25MPa 沒有超過系統(tǒng)最大壓力。 （2）計算系統(tǒng)各執(zhí)行元件最大須用流量 計算液壓缸最大需用流量 （2-18） 合模缸閉合（i=1，j=1） 注射座移動缸前移（i=2，j=1） 注射缸注射（i=3，j=1） 頂出缸頂出（i=4，j=1） 式子中，i，j——下標(biāo)的編號；——液壓缸活塞桿外伸速度，m/s，見表2-1；——液壓缸的有效作用面積，，見2-13，2-14。 計算液壓馬達(dá)在系統(tǒng)最大工作壓力下所需流量 （2-19） 式中，——注射螺桿最大轉(zhuǎn)速，=93r/min；——注射螺桿最大工作扭矩=1100；p——系統(tǒng)的最大的工作壓力，p=14MPa；——液壓馬達(dá)的效率，=0.85。求得。 由以上計算結(jié)果可知，系統(tǒng)最大所需流量為 （3）計算系統(tǒng)大小泵的排量 大泵流量=106L/min 小泵流量=26.4L/min 大泵排量=72mL/r 小泵排量=18mL/r 式中——系統(tǒng)最大的所需流量，=132L/min；——驅(qū)動泵的電動機(jī)正常工作時的轉(zhuǎn)速，=1470r/min。 按、選用液壓泵：采用PV2R13-76/19型雙聯(lián)葉片泵1臺。 主要技術(shù)參數(shù)詳見表2-4。 表2-4 泵的技術(shù)參數(shù) 工作壓力/MPa 理論排量/ =1470時的理論流量/ 大泵 14 =76.4 小泵 16 =19.1 總流量 — — 2.4.4計算液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速和注射缸注射速度 表2-5 馬達(dá)轉(zhuǎn)速和注射缸注射速度 系統(tǒng)流量變換 主系統(tǒng)兩泵總理論流量 (=106；=26.4） 各擋流量/ 擋 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% (k=1，2，…，10) 13.2 26.4 39.6 52.8 66 79.2 92.4 105.6 118.8 132 計算式 =10k/100 液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速變換 各檔轉(zhuǎn)速 9 18 27 36 45 54 63 72 81 90 計算式 （=1.33L/r;=0.9;=0.9） 注射缸注射速度變換 各擋速度 0.006 0.013 0.019 0.026 0.032 0.039 0.045 0.052 0.058 0.065 計算式 （=0.0137；） 2.5液壓元件的選擇 2.5.1電動機(jī)功率的確定 因為系統(tǒng)壓力由執(zhí)行元件決定，而注射缸因為注射速度可以改變，物料的性質(zhì)材料不同，所以注射缸的壓力變化很大，流量變化就也比較大，所以所需功率也會發(fā)生變化，為了充分滿足整個系統(tǒng)壓力的性能要求，電動機(jī)的最大功率需要按所需的較大的功率段計算得出。 快速注射的時候的在所有工況中的壓力是比較大的，流量相應(yīng)的也不小。此時兩個泵同時參加工作，液壓缸鎖模的穩(wěn)定壓力由小泵供油來有效保證，由大小泵一起泵油來實現(xiàn)注射缸前進(jìn)的功能。 前面計算結(jié)果已經(jīng)知道，大小泵的供油壓力為＝(12.75+0.5)MPa＝13.25MPa，取泵的供油總效率＝0.8，泵的供油總驅(qū)動功率為 P==36.8kW (2-20) 考慮到每次注射時間較短，都不超過10s，持續(xù)時間比較短，電動機(jī)的選擇不能夠按照它來進(jìn)行，應(yīng)該按照注射的最大功率除以系數(shù)k后來選取，系數(shù)值為k=1.5~2，本機(jī)設(shè)計可以用選取系數(shù)k=1.7，求得電動機(jī)的功率是 ＝21.6 kW (2-21) 在其他情況下的液壓泵驅(qū)動功率沒有大于這個值的，所以選擇一臺Y180L-4型電動機(jī)，22kW為選擇電動機(jī)的額定輸出功率。 2.5.2液壓閥的選擇 本系統(tǒng)工作壓力在 14MPa左右，所選閥的規(guī)格型號見表 2-5 。 流通過換向閥18的最大流量為合模缸快速啟模時的最大排油流量 =(112.3+28.1)×=205L/min (2-22) 流通過換向閥21的最大流量為頂出缸回程時的最大排油流量 =35L/min (2-23) 表 2-5 塑料注射成型機(jī)液壓閥表 序號 名稱 實際流量 / 選用規(guī)格 3 電磁溢流閥 112.3 BST 4 電磁溢流閥 28.1 YF-B10C 5 遠(yuǎn)程調(diào)壓閥 35 YF-B10C 6 遠(yuǎn)程調(diào)壓閥 20 YF-B10C 7 遠(yuǎn)程調(diào)壓閥 35 YF-B10C 8 二位四通電液換向閥 20 24DYO-B32H-T 9 三位四通電液換向閥 35 34DY -B10H-T 10 固定節(jié)流閥 48.1 LF-B10C 11 三位四通電液換向閥 140.4 34DY -B10H-T 12 電液換向閥 140.4 34DY -B10H-T 13 單向節(jié)流閥 140.4 SRC-T-10-50 14 三位四通電液換向閥 140.4 34DY -B10H-T 15 背壓閥 28.1 YF-B10C 16 單向閥 54 BF-B20K 17 溢流節(jié)流閥 28.1 LF-B10C 18 三位四通電液換向閥 205 34DYO-B32H-T 19 行程換向閥 112.3 24C-10B 20 單向節(jié)流閥 35 SRC-T-03-50 21 二位四通電液換向閥 35 24DYO-B32H-T 22 單向閥 112.3 BF-B20K 2.5.3 油箱容積計算 油箱的有效容積用兩個泵的每分鐘流量之和的4倍來計算，即 =4×(112.3+28.1)=561.6L (2-24) 油箱各部分的長、高、寬尺寸分別為a×b×c=2.5m×0.32m×1.1m，油面高度公式為 =0.204m (2-25) 油面高與油箱高的比為 =0.6375 (2-26) 2.5.4 油管參數(shù)計算與選擇 計算本系統(tǒng)中兩泵的流量匯合在一起的油管，取油管內(nèi)許用的流速大約為=4m/s，管的內(nèi)徑大約為 d==0.027m (2-27) 按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選取油管為Φ32mm×3mm，材料為20鋼，供油狀態(tài)為冷加工/軟（R），=451MPa，安全系數(shù)n=6，驗算油管的壁厚為 =0.025m (2-28) 壁厚的選取值大于驗算值。 本系統(tǒng)中的執(zhí)行元件較多，相互之間連接的管路也很多，所以只選擇了系統(tǒng)中的一部分比較重要的管路，表2-6中列出了所選管路的相關(guān)參數(shù)和計算結(jié)果。 表 2-6 主要管路內(nèi)徑 管路名稱 允許流速/ 通過流量/ 管路內(nèi)徑/m 實際取值/m 大泵吸油管 0.85 112.3 0.063 0.065 小泵吸油管 1 28.1 0.031 0.032 大泵排油管 4 112.3 0.022 0.025 小泵排油管 4 28.1 0.014 0.015 雙泵并聯(lián)后管路 4 140.4 0.025 0.027 注射缸進(jìn)油管路 4.1 140.4 0.025 0.027 2.6液壓系統(tǒng)性能驗算 2.6.1驗算回路中的壓力損失 注塑機(jī)液壓系統(tǒng)用的部件很多，執(zhí)行元件就有四個，相互之間連接的管路也很多，有多條回路，環(huán)節(jié)最多的應(yīng)該是注射缸這一條，從油箱出發(fā)→泵1、2→換向閥14的左位→單向節(jié)流閥13→注射缸右腔，同時也是長度最長的，最重要的是管路內(nèi)部損失最大的，所以從液壓泵到注射缸這段管路的壓力損失是主要驗算的回路損失。 （1） 局部壓力損失 額定流量下有關(guān)閥的局部壓力損失：單向閥為0.2MPa；電液換向閥為0.3MPa。其他地方的局部壓力損失很小，不計入其中。 所以，當(dāng)兩個泵一起按最大流量輸出時，大泵到注射缸之間的局部壓力損失是 =(0.2+0.3)MPa=0.5MPa (2-29) 式中的下標(biāo)是該閥在系統(tǒng)圖中的編號。 （2）沿程壓力損失 注射缸在快速注射時，壓力最大，壓力損失應(yīng)該最大，這條管路全長6.8m，管內(nèi)徑0.027m，快速注射的時候通過的流量為；其工作介質(zhì)是YA-N32普通液壓油，油的運動粘度在正常情況下運動一段時間后是，油的密度是ρ＝900kg/m[4]。液壓油在管路中的實際流速是 =4.1m/s (2-30) 雷諾數(shù)為 (2-31) 因為3000

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