1、液壓傳動課程設計任務書 姓 名： 學 號： 注塑機是一種通用設備，通過它與不同專用注塑模具配套使用，能夠生產出多種類型的注塑制品。注塑機主要由機架，動靜模板，合模保壓部件，預塑、注射部件，液壓系統，電氣控制系統等部件組成；注塑機的動模板和靜模板用來成對安裝不同類型的專用注塑模具。合模保壓部件有兩種結構形式，一種是用液壓缸直接推動動模板工作，另一種是用液壓缸推動機械機構通過機械機構再驅動動模板工作（機液聯合式）。注塑機工作時，按照其注塑工藝要求，要完成對塑料原料的預塑、合模、注射機筒快速移動、熔融塑料注射、保壓冷卻、開模、頂出成品等一系列動作，因此其工作過程中運動復雜、動作多變、系統壓力變化大。

2、 合模注射座前進注射保壓冷卻預塑開模注射座后退頂出制品頂出缸退回注塑機的工作循環過程合模注塑機對液壓系統的要求是 1)具有足夠的合模力 熔融塑料以120200mpa的高壓注入模腔，在已經閉合的模具上會產生很大的開模力，所以合模液壓缸必須產生足夠的合模力，確保對閉合后的模具的鎖緊，否則注塑時模具會產生縫隙使塑料制品產生溢邊，出現廢品。 2)模具的開、合模速度可調 當動模離靜模距離較遠時，即開合模具為空程時為了提高生產效率，要求動模快速運動；合模時要求動模慢速運動，以免沖擊力太大撞壞模具，并減少合模時的振動和噪聲。因此，一般開、合模的速度按慢一快一慢運動的規律變化。 3)注射座整體進退 要求注射座

3、移動液壓缸應有足夠的推力，確保注塑時注射嘴和模具澆口能緊密接觸，防止注射時有熔融的塑料從縫隙中溢出。 4)注射壓力和注射速度可調 注塑機為了適應不同塑料品種、制品形狀及模具澆注系統的工藝要求，注射時的壓力與速度在一定的范圍內可調。 5)保壓及壓力可調 當熔融塑料依次經過機筒、注射嘴、模具澆口和模具型腔完成注射后，需要對注射在模具中的塑料保壓一段時間，以保證塑料緊貼模腔而獲得精確的形狀，另外在制品冷卻凝固而收縮過程中，熔化塑料可不斷充入模腔，防止產生充料不足的廢品。保壓的壓力也要求根據不同情況可以調整。 6)制品頂出速度要平穩頂出速度平穩，以保證成品制品不受損壞。1611ya21推料缸6注塑機液

4、壓系統原理圖a-大流量液壓泵 e-小流量液壓泵 1、2-電液換向閥 3-電磁換向閥 4、5-電液換向閥6、21-電磁換向閥 7、8、9-溢流閥 10、11、12-單向閥 13-液控單向閥 14-節流閥15、16-調速閥 17、18-單向順序閥 19-行程閥 20-液壓馬達xxxxab10ya9ya8ya7ya6ya5ya4ya3ya2ya1ya齒輪料斗料筒噴嘴注射座移動缸合模缸增力缸201918171615141312111098754321該注塑機各執行元件的動作循環主要依靠行程開關切換電磁換向閥來實現。電磁鐵動作順序見下圖 為保證安全生產，注塑機設置了安全門，并在安全門下裝設一個行程閥19

5、加以控制，只有在安全門關閉、行程閥19上位接入系統的情況下，系統才能進行合模運動。系統工作過程如下 (1)合模 合模是動模板向定模板靠攏并最終合攏的過程，動模板由合模液壓缸或機液組合機構驅動，合模速度一般按慢一快一慢的順序進行。具體如下：1）動模板慢速合模運動 當按下合模按鈕，電磁鐵1ya、l0ya通電，電液換向閥4右位接入系統，電磁閥6上位接入系統。低壓大流量液壓泵a通過電液換向閥l的m型中位機能卸荷，高壓小流量液壓泵b輸出的壓力油經閥4、閥13進入合模缸左腔，右腔油液經閥4回油箱。合模缸推動動模板開始慢速向右運動。此時系統油液流動情況為：進油路 液壓泵b電液換向閥4（右位）單向閥13合模缸

6、左腔；回油路 合模缸右腔電液換向閥4（右位）油箱2）動模板快速合模運動 當慢速合模轉為快速合模時，動模板上的行程擋塊壓一下行程開關，使電磁鐵5ya通電，閥1左位接入系統，大流量泵a不再卸荷，其壓力油經單向閥11、單向順序閥17與液壓泵b的壓力油匯合，共同向合模缸供油，實現動模板快速合模運動。此時系統油液流動情況為進油路 （液壓泵a單向閥11單項順序閥17）（液壓泵b）電液換向閥4（右位）單向閥13合模缸左腔；回油路 合模缸右腔電液換向閥4（右位）油箱3）合模前動模板的慢速運動 當動模快速靠近靜模板時，另一行程擋塊將壓下其對應的行程開關，使5ya斷電、閥1復位到中位，泵a卸荷，油路又恢復到以前狀

7、況，使快速合模運動又轉為慢速合模運動，直至將模具完全合攏。 (2)增壓鎖模 當動模板合攏到位后又壓下一行程開關，使電磁鐵7ya通電、5ya失電，泵a卸荷、泵b工作，電液換向閥5右位接入系統，增力缸開始工作，將其活塞輸出的推力傳給合模缸的活塞以增加其輸出推力。此時，溢流閥7開始溢流，調定泵b輸出的最高壓力，該壓力也是最大合模力下對應的系統最高工作壓力。因此，系統的鎖模力由溢流閥7調定，動模板的鎖緊由單向閥10保證。此時系統油液流動情況為進油路 液壓泵b單向閥10電磁換向閥5（右位）增壓缸左腔； 液壓泵b電液換向閥4（右位）單向閥13合模缸左腔；回油路 增壓缸右腔油箱； 合模缸右腔電液換向閥4（右

8、位）油箱。(3)注射座整體快進 注射座的整體運動由注射座移動液壓缸驅動。當電磁鐵9ya通電時，電磁閥3右位接入系統，液壓泵b的壓力油經閥12、閥3進入注射座移動缸右腔，左腔油液經節流閥14回油箱。此時注射座整體向左移動，使注射嘴與模具澆口接觸。注射座的保壓頂緊由單向閥12實現。此時系統油液流動情況為：進油路 液壓泵b單向閥12注射座移動缸右腔；回油路 注射座移動缸左腔電磁換向閥3（右位）節流閥14油箱。(4)注射 當注射座到達預定位置后，壓下一行程開關，使電磁鐵4ya、5ya通電，電磁換向閥2右位接入系統，閥1左位接入系統。于是，泵a的壓力油經閥11，與經閥17而來的液壓泵b的壓力油匯合，一起

9、經閥2、閥18進入注射缸右腔，左腔油液經閥2回油箱。注射缸活塞帶動注射螺桿將料筒前端已經預塑好的熔料經注射嘴快速注入模腔。注射缸的注射速度由旁路節流調速的調速閥15調節。單向順序閥18在預塑時能夠產生一定背壓，確保螺桿有一定的推力。溢流閥8起調定螺桿注射壓力作用。此時系統油液流動情況為進油路 （泵a閥11）（泵b單向順序閥17）電磁換向閥2（左位）單向順序閥18注射缸右腔；回油路 注射缸左腔電磁閥2（左位）油箱。(5)注射保壓 當注射缸對模腔內的熔料實行保壓并補塑時，注射液壓缸活塞位工作移量較小，只需少量油液即可。所以，電磁鐵5ya斷電，閥1處于中位，使大流量泵a卸荷，小流量泵b繼續單獨供油，

10、以實現保壓，多余的油液經閥7溢回油箱。(6)減壓(放氣)、再增壓 先讓電磁鐵1ya、7ya失電，電磁鐵2ya通電；后讓1ya、7ya通電，2ya失電，使動模板略松一下后，再繼續壓緊，以排放盡模腔中氣體，保證制品質量。(7)預塑進料 保壓完畢后，從料斗加入的塑料原料隨著裹在機筒外殼上的電加熱器對其的加熱和螺桿的旋轉將加熱熔化混煉好的熔塑帶至料筒前端，并在螺桿頭部逐漸建立起一定壓力。當此壓力足以克服注射液壓缸活塞退回的背壓阻力時，螺桿逐步開始后退，并不斷將預塑好的塑料送至機筒前端。當螺桿后退到預定位置，即螺桿頭部熔料達到所需注射量時，螺桿停止后退和轉動，為下一次向模腔注射熔料做好準備。與此同時，已

11、經注射到模腔內的制品冷卻成型過程完成。注塑機液壓系統原理圖電磁鐵動作表動作程序1ya2ya3ya4ya5ya6ya7ya8ya9ya10ya11ya合模啟動慢移快速合模增壓鎖模注射座整體快移注射注射保壓減壓排氣再增壓預塑進料注射座后移開模慢速開模快速開模推料頂出缸伸出頂出缸縮回系統卸荷 注：“”表示電磁鐵通電；“”表示電磁鐵斷電。預塑螺桿的轉動由液壓馬達20通過一對減速齒輪驅動實現。這時，電磁鐵6ya通電，閥1右位接入系統，泵a的壓力油經閥1進入液壓馬達，液壓馬達回油直通油箱。馬達轉速由旁路調速閥16調節，溢流閥9為安全閥。螺桿后退時，閥2處于中位，注射缸右腔油液經閥18和閥2回油箱，其背壓力

12、由閥18調節。同時活塞后退時，注射缸左腔會形成真空，此時依靠閥2的y型中位機能進行補油。此時系統油液流動情況為液壓馬達回路：進油路 泵a閥1右位液壓馬達20進油口； 回油路 液壓馬達20回油口閥1右位油箱。液壓缸背壓回路：注射缸右腔單項順序閥18調速閥15油箱。(8)注射座后退 當保壓結束，電磁鐵8ya通電，閥3左位接入系統，泵b的壓力油經閥12、閥3進入注射座移動液壓缸左腔，右腔油液經閥3、閥14回油箱，使注射座后退。泵a經閥1卸荷。此時系統油液流動情況為進油路 泵b閥12閥3（左位）注射座移動缸左腔；回油路 注射座移動缸右腔閥3（左位）節流閥14油箱。 (9)開模 開模過程與合模過程相似，

13、開模速度一般歷經慢一快一慢的過程。 1)慢速開模 電磁鐵2ya通電，閥4左位接入系統，液壓泵6的壓力油經閥4進入合模液壓缸右腔，左腔的油經液控單向閥13、閥4回油箱。泵a經閥1卸荷。 2)快速開模 此時電磁鐵2ya和5ya都通電，a、b兩個液壓泵匯流向合模液壓缸右腔供油，開模速度提高。(10)頂出 模具開模完成后，壓下一行程開關，使電磁鐵11ya得電，從泵b來的壓力油，經過單向閥10，電磁換向閥21上位，進入推料缸的左腔，右腔回油經閥21的上位回油箱。推料頂出缸通過頂桿將已經注塑成型好的塑料制品從模腔中推出。(11)推料缸退回 推料完成后，電磁閥11ya失電，從泵b來的壓力油經閥21下位進入推

14、料缸油腔，左腔回油經過閥21下位后回油箱。(12)系統卸荷 上述循環動作完成后，系統所有電磁鐵都失電。液壓泵a經閥1卸荷，液壓泵b經先導式溢流閥6卸荷。到此，注塑機一次完整的工作循環完成。三、系統性能分析1)由于該系統在整個工作循環中，合模缸和注射缸等液壓缸的流量變化較大，鎖模和注射后又系統有較長時間的保壓，為合理利用能量系統采用雙泵供油方式，液壓缸快速動作（低壓大流量）時，采用雙液壓泵聯合供油方式；液壓缸慢速動作或保壓時，采用高壓小流量泵b供油，低壓大流量泵a卸荷供油方式。2)由于合模液壓缸要求實現快、慢速開模、合模以及鎖模動作，系統采用電液換向閥換向回路控制合模缸的運動方向，為保證足夠的鎖

15、模力，系統設置了增力缸作用合模缸的方式，再通過機液復合機構完成合模和鎖模，因此，合模缸結構較小、回路簡單。3)由于注射液壓缸運動速度較快，但運動平穩性要求不高，故系統采用調速閥旁路節流調速回路。由于預塑時要求注射缸有背壓且背壓力可調，所以在注射缸的無桿腔出口處串聯一個背壓閥。4)由于預塑工藝要求注射座移動缸在不工作時應處于背壓且浮動狀態，系統采用y型中位機能的電磁換向閥，順序閥18產生可調背壓，回油節流調速回路等措施，調節注射座移動缸的運動速度，以提高運動的平穩性。5)預塑時螺桿轉速較高，對速度平穩性要求較低，系統采用調速閥旁路節流調速回路。 6)由于注塑機的注射壓力很大(最大注射壓力達153

16、mpa)，為確保操作安全，該機設置了安全門，在安全門下端裝一個行程閥，串接在電液閥4的控制油路上，控制合模缸的動作。只有當操作者離開模具，將安全門關閉時壓下行程閥后，電液換向閥才有控制油進入，合模缸才能實現合模運動，以確保操作者的人身安全。7)由于注塑機的執行元件較多，其循環動作主要由行程開關控制，按預定順序完成。這種控制方式機動靈活，且系統較簡單。8)系統工作時，各種執行裝置的協同運動較多、工作壓力的要求較多、壓力的變化較大，分別通過電磁溢流閥7，溢流閥8、9，和單項順序閥17、18的聯合作用，實現系統中不同位置、不同運動狀態的不同壓力控制。液壓執行元件載荷力和載荷轉矩計算各液壓缸的載荷力計

17、算合模缸的載荷力合模缸在模具閉合過程中是輕載，其外載荷主要是動模及其連動部件的起動慣性力和導軌的摩擦力。 鎖模時，動模停止運動，其外載荷就是給定的鎖模力。 開模時，液壓缸除要克服給定的開模力外，還克服運動部件的摩擦阻力。注射座移動缸的載荷力座移缸在推進和退回注射座的過程中，同樣要克服摩擦阻力和慣性力，只有當噴嘴接觸模具時，才須滿足注射座最大推力。注射缸載荷力注射缸的載荷力在整個注射過程中是變化的，計算時，只須求出最大載荷力。 式中，d螺桿直徑，由給定參數知：d0.04m；p噴嘴處最大注射壓力，已知p153mpa。由此求得fw192kn。各液壓缸的外載荷力計算結果列于表l。取液壓缸的機械效率為0

18、.9，求得相應的作用于活塞上的載荷力，并列于表1中。進料液壓馬達載荷轉矩計算 取液壓馬達的機械效率為0.95，則其載荷轉矩 液壓系統主要參數計算初選系統工作壓力 塑料注射機屬小型液壓機，載荷最大時為鎖模工況，此時，高壓油用增壓缸提供；其他工況時，載荷都不太高，參考設計手冊，初步確定系統工作壓力為6.5mpa。計算液壓缸的主要結構尺寸確定合模缸的活塞及活塞桿直徑合模缸最大載荷時，為鎖模工況，其載荷力為1000kn，工作在活塞桿受壓狀態。活塞直徑 此時p1是由增壓缸提供的增壓后的進油壓力，初定增壓比為5，則p156.5mpa32.5mpa，鎖模工況時，回油流量極小，故p20，求得合模缸的活塞直徑為

19、 ，取dh0.2m。按表25取d/d0.7，則活塞桿直徑dh0.70.2m0.14m，取dh0.15m。 為設計簡單加工方便，將增壓缸的缸體與合模缸體做成一體(見圖1)，增壓缸的活塞直徑也為0.2m。其活塞桿直徑按增壓比為5，求得 ，取dz0.09m。)注射座移動缸的活塞和活塞桿直徑座移動缸最大載荷為其頂緊之時，此時缸的回油流量雖經節流閥，但流量極小，故背壓視為零，則其活塞直徑為，取dy0.1m 由給定的設計參數知，注射座往復速比為0.080.061.33，查表26得d/d0.5，則活塞桿直徑為： dy0.50.1m0.05m確定注射缸的活塞及活塞桿直徑當液態塑料充滿模具型腔時，注射缸的載荷達

20、到最大值213kn，此時注射缸活塞移動速度也近似等于零，回油量極小；故背壓力可以忽略不計，這樣，取ds0.22m；活塞桿的直徑一般與螺桿外徑相同，取ds0.04m。計算液壓馬達的排量液壓馬達是單向旋轉的，其回油直接回油箱，視其出口壓力為零，機械效率為0.95，這樣 計算液壓執行元件實際工作壓力按最后確定的液壓缸的結構尺寸和液壓馬達排量，計算出各工況時液壓執行元件實際工作壓力，見表2。計算液壓執行元件實際所需流量根據最后確定的液壓缸的結構尺寸或液壓馬達的排量及其運動速度或轉速，計算出各液壓執行元件實際所需流量，見表3。制定系統方案和擬定液壓系統圖制定系統方案執行機構的確定 本機動作機構除螺桿是單

21、向旋轉外，其他機構均為直線往復運動。各直線運動機構均采用單活塞桿雙作用液壓缸直接驅動，螺桿則用液壓馬達驅動。從給定的設計參數可知，鎖模時所需的力最大，為900kn。為此設置增壓液壓缸，得到鎖模時的局部高壓來保證鎖模力。合模缸動作回路 合模缸要求其實現快速、慢速、鎖模，開模動作。其運動方向由電液換向閥直接控制。快速運動時，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，由增壓缸供油。液壓馬達動作回路 螺桿不要求反轉，所以液壓馬達單向旋轉即可，由于其轉速要求較高，而對速度平穩性無過高要求，故采用旁路節流調速方式。注射缸動作回路 注射缸運動速度也較快，平穩性要求不高，故也采用旁路節流調速方

22、式。由于預塑時有背壓要求，在無桿腔出口處串聯背壓閥。注射座移動缸動作回路 注射座移動缸，采用回油節流調速回路。工藝要求其不工作時，處于浮動狀態，故采用y型中位機能的電磁換向閥。安全聯鎖措施本系統為保證安全生產，設置了安全門，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液動閥控制油路上，安全門沒有關閉時，行程閥沒被壓下，液動換向閥不能進控制油，電液換向閥不能換向，合模缸也不能合模。只有操作者離開，將安全門關閉，壓下行程閥，合模缸才能合模，從而保障了人身安全。液壓源的選擇該液壓系統在整個工作循環中需油量變化較大，另外，閉模和注射后又要求有較長時間的保壓，所以選用雙泵

23、供油系統。液壓缸快速動作時，雙泵同時供油，慢速動作或保壓時由小泵單獨供油，這樣可減少功率損失，提高系統效率。擬定液壓系統圖 液壓執行元件以及各基本回路確定之后，把它們有機地組合在一起。去掉重復多余的元件，把控制液壓馬達的換向閥與泵的卸荷閥合并，使之一閥兩用。考慮注射缸同合模缸之間有順序動作的要求，兩回路接合部串聯單向順序閥。再加上其他一些輔助元件便構成了250克塑料注射機完整的液壓系統圖，見圖2，其動作循環表，見表4。液壓元件的選擇液壓泵的選擇 液壓泵工作壓力的確定 ppplppl是液壓執行元件的最高工作壓力，對于本系統，最高壓力是增壓缸鎖模時的入口壓力，pl6.4mpa；p是泵到執行元件間總

24、的管路損失。由系統圖可見，從泵到增壓缸之間串接有一個單向閥和一個換向閥，取p0.5mpa。液壓泵工作壓力為 pp(6.40.5)mpa6.9mpa 液壓泵流量的確定 qpk(qmax)由工況圖看出，系統最大流量發生在快速合模工況，qmax3l/s。取泄漏系數k為1.2，求得液壓泵流量 qp3.6l/s (216l/min)選用yyb-bcl71/48b型雙聯葉片泵，當壓力為7 mpa時，大泵流量為157.3l/min，小泵流量為44.1l/min。電動機功率的確定注射機在整個動作循環中，系統的壓力和流量都是變化的，所需功率變化較大，為滿足整個工作循環的需要，按較大功率段來確定電動機功率。 從工

25、況圖看出，快速注射工況系統的壓力和流量均較大。此時，大小泵同時參加工作，小泵排油除保證鎖模壓力外，還通過順序閥將壓力油供給注射缸，大小泵出油匯合推動注射缸前進。 前面的計算已知，小泵供油壓力為pp16.9mpa，考慮大泵到注射缸之間的管路損失，大泵供油壓力應為pp2(5.90.5)mpa6.4mpa，取泵的總效率p0.8，泵的總驅動功率為 27.313 kw 考慮到注射時間較短，不過3s，而電動機一般允許短時間超載25%，這樣電動機功率還可降低一些。p27.313100/12521.85 kw 驗算其他工況時，液壓泵的驅動功率均小于或近于此值。查產品樣本，選用22kw的電動機。液壓閥的選擇 選

26、擇液壓閥主要根據閥的工作壓力和通過閥的流量。本系統工作壓力在7mpa左右，所以液壓閥都選用中、高壓閥。所選閥的規格型號見表5。液壓馬達的選擇 在3.3節已求得液壓馬達的排量為0.8lr，正常工作時，輸出轉矩769n.m，系統工作壓力為7mpa。選szm0.9雙斜盤軸向柱塞式液壓馬達。其理論排量為0.873l/r，額定壓力為20 mpa，額定轉速為8l00r/min，最高轉矩為3057nm，機械效率大于0.90。油管內徑計算 本系統管路較為復雜，取其主要幾條(其余略)，有關參數及計算結果列于表6。 確定油箱的有效容積 按下式來初步確定油箱的有效容積 vaqv已知所選泵的總流量為201.4l/mi

27、n，這樣，液壓泵每分鐘排出壓力油的體積為0.2m3。參照表43取a5，算得有效容積為 v50.2m31 m3液壓系統性能驗算驗算回路中的壓力損失 本系統較為復雜，有多個液壓執行元件動作回路，其中環節較多，管路損失較大的要算注射缸動作回路，故主要驗算由泵到注射缸這段管路的損失。沿程壓力損失沿程壓力損失，主要是注射缸快速注射時進油管路的壓力損失。此管路長 5m，管內徑0.032m，快速時通過流量2.7l/s；選用20號機械系統損耗油，正常運轉后油的運動粘度27mm2/s，油的密度918kg/m3。油在管路中的實際流速為 油在管路中呈紊流流動狀態，其沿程阻力系數為： 求得沿程壓力損失為： 局部壓力損

28、失 局部壓力損失包括通過管路中折管和管接頭等處的管路局部壓力損失p2，以及通過控制閥的局部壓力損失p3。其中管路局部壓力損失相對來說小得多，故主要計算通過控制閥的局部壓力損失。 參看圖2，從小泵出口到注射缸進油口，要經過順序閥17，電液換向閥2及單向順序閥18。 單向順序伺17的額定流量為50l/min，額定壓力損失為0.4mpa。電液換向閥2的額定流量為190l/min，額定壓力損失0.3 mpa。單向順序閥18的額定流量為150l/min，額定壓力損失0.2 mpa。通過各閥的局部壓力損失之和為 從大泵出油口到注射缸進油口要經過單向閥13，電液換向閥2和單向順序閥18。單向閥13的額定流量為250l/min，額定壓力損失為0.2 mpa。通過各閥的局部壓力損失之和為： 由以上計算結果可求得快速注射時，小泵到注射缸之間總的壓力損失為 p1(0.030.88)mpa0.91mpa 大泵到注射缸之間總的壓力損失為 p 2(0.030.65)mpa0.68mpa由計算結果看，大小泵的實際出口壓力距泵的額定壓力還有一定的壓力裕度，所選泵是適合的。 另外要說明的一點是：在整個注射過程中，注射壓力是不斷變化的，注射缸的進口壓力也隨之由小到