克塑料注射机液压系统设计计算 完整版

―240克塑料注射机液压系统设计计算

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，而将料融化成黏液状态，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中，经一定时间的保压冷却后，开模将成型的塑料制品顶出，使完成了一个动作循环。

现以240克塑料注射机为例，进行液压系统设计计算。

塑料注射器的工作循环为：

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。锁模的时间比较长，直到开模前这段时间都是锁模阶段。

1．240克塑料注射机液压系统设计要求及有关设计参数

1.1对液压系统的要求

（1）合模运动要平稳，两篇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，料被推倒螺杆前端，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，注射机构必须有一定的后退阻力；

（4）为保证安全生产，系统应设有安全联锁装置。

1.2液压系统设计参数

240克塑料注射机液压系统设计参数如下：

螺杆直径 38mm 螺杆行程： 200mm

最大注射压力 143MPa 螺杆驱动功率 5KW

螺杆转速 61r/min 注射座行程 240mm

注射座最大推力 26kN 最大合模力（锁模力）910kN

开模力 44kN 动模板最大行程 350mm

快速闭模速度0.1m/s 慢速闭模速度

0.02m/s

快速开模速度 0.13m/s 慢速开模速度 0.03m/s

注射速度 0.07m/s 注射座前进速度 0.06m/s

注射座后移速度 0.08m/s

2.液压执行原件载荷力荷载和转矩计算

2.1个液压缸的载荷力计算

（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联动部件的启动惯性力和导轨的摩擦力。

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力。 （2）注射座移动缸载荷力

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）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。

Fw=4

π

d ²p

式中，d--------螺杆直径，由给定参数知：d=0.038m ；p------喷嘴处

最大注射压力，已知p=162MPa 。由此求得Fw=180kN 。

各液压缸的外载荷力计算结果列于表1。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1中 表1各液压缸的载荷力

液压缸名称 工况 液压缸外载荷 kN F w

活塞上载荷力

kN F 合模缸

合模 90 100

锁模

910

1011

。

2.2进料液压马达载荷转矩计算

Tw=πn 2c p =

60

61

14.321053

⨯⨯⨯=783N •m

取液压马达的机械效率为0.95，则其载荷转矩

T=

m ηw T =95

.0783=824N •m 3.液压系统主要参数计算.

3.1初选系统工作压力

240克塑料注射机属于小型液压机，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，初步确定液压系统工作压力为6.5MPa 。

3.2计算液压缸的主要结构尺寸

（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，其载荷为889kN ，工作在活塞杆受压状态。活塞直径 D=

()]

1p π[p 4221ϕ--F

此时1p 是由增压缸提供的增压后的进油压力，初定增压比为5，则1p =5×6.5MPa

=32.5MPa ，锁模工况时，回油量极小，故P 2≈0，求得合模缸的活塞直径为

D h =m

64

105.3214.31010114⨯⨯⨯⨯=0.199m,取D h =0.2m

按表2—5取d ／D=0.7，则活塞杆直径d h =0.7×0.2m=0.14m ，取d h =0.15m 。

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），增压缸的活塞直径也为0.2m 。其活塞杆直径按增压比为5，求得 D z=

5

2

h D =

5

2.02

=0.089m,取d z =0.09m （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，此时缸的回油量虽经节流阀，但流量极小，故背压视为零，其活塞杆直径为

D h=

1

4P F

π=

m 6

3

10

5.610294⨯⨯⨯⨯π=0.075m,取D y =0.01m 由给定的设计参数知，注射座往复速比为0.08/0.06=1.33查表2—6得d/D=0.5,则活塞杆直径为：

=0.5×0.01m=0.05m

（3）确定注射缸的活塞及活塞杆直径

当液态塑料充满模具型腔时，注射缸的载荷达到最大值213KN ，此时注射活塞移动速度也近似等于零，回油量极小；故备压力可以忽略不计，这样

D s =14P F π=m 6

4

105.610184⨯⨯⨯⨯π=0.188m,,取D s =0.20m 活塞杆直径一般与螺杆外径相同，取d s =0.038m 。 3.3计算液压马达的排量

液压马达是单向旋转的，其回油直接回油箱，其视为出口压力为零，机械效率为0.95，这样 V M =

m W P T ηπ12=r m /95

.010*******.3235⨯⨯⨯⨯=0.8×10-3m 3

/r 3.4计算液压执行元件实际工作压力

按最后确定的液压缸的结构尺寸合液压马达排量，计算出各工况时液压执行元件实际工作压力，见表2，