240克塑料注射机液压系统设计计算

―240g注塑机液压系统的设计与计算

大型塑料注射机目前完全由液压控制。其基本工作原理是：粒状塑料通过料斗进入螺杆推进器，螺杆旋转将物料向前推动，同时，由于螺杆配有电加热器，物料熔化成粘液状态。在此之前，夹紧机构已关闭。模具关闭，当物料在螺旋桨的前端形成一定压力时，注射机构开始将液态物料以高压注入模具腔中，然后在一定的压力保持和冷却期间，打开模具以弹出模制的塑料产品。完成一个动作周期。现在以240g注塑机为例进行液压系统设计计算。

塑料注射器的工作周期为：

夹紧→注射→保压→冷却→模子→喷射

∣→螺杆预塑进料

其中，合模的作用分为：快速合模，缓慢合模和合模。夹紧时间相对较长，直到打开模具的时间就是夹紧阶段。

1. 240g注塑机液压系统设计要求及相关设计参数

1.1液压系统要求

（1）合模动作应平稳，两个模具合上时不应有冲击；

（2）合模时，合模机构应保持合模压力，以防止在注射过程中合模冲开。注射后，注射机构应保持注射压力，以用塑料填充空腔；

（3）在预塑料进给过程中，螺杆旋转，并且将物料推入螺杆的前端。此时，螺杆和注射机构一起向后移动。为了使螺杆前端的塑料具有一定的密度，注射机构必须具有一定的抗退缩性。

（4）为确保安全生产，系统应配备安全联锁装置。

1.2液压系统设计参数

240g注塑机的液压系统的设计参数如下：

螺丝直径38mm螺丝行程：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 最大夹紧力（夹紧力）910kN 开启力44kN 移动模板最大行程350mm 快关速度0.1m / s 慢关速度0.02m / s 开模速度快0.13m / s 开模速度慢0.03m / s 注射速度0.07m / s 注射座前进速度0.06m / s 注射座向后移动速度0.08m / s

2.液压执行原始负载力负载和扭矩计算

2.1液压缸负载力的计算

（1）夹紧缸的加载力

锁模缸在合模过程中承受的载荷较小，其外载荷主要是可动模及其连杆部件的起动惯性力和导轨的摩擦力。

夹紧模具时，活动模具停止移动，其外部负载为给定的夹紧力。 打开模具时，液压缸必须克服给定的模具打开力和运动部件的摩擦力。 （2）注射座移动缸的负载力

在前进和后退注射座椅的过程中，座椅换档油缸还必须克服摩擦阻力和惯性力。仅当喷嘴接触模具时，才必须满足注射座的最大推力。

（3）注射缸负荷力 喷射缸的负载力在整个喷射过程中都会发生变化，并且仅需要最大负载力即可进行计算。

Fw =4

π

d ²p

在公式中，d -----螺杆直径，从给定参数已知：d = 0.038m ； p ------喷嘴处的最大注射压力，已知p = 162MPa 。由此，获得Fw ＝ 180kN 。

每个液压缸的外部负载力的计算结果如表1所示。以液压缸的机械效率

为0.9，找到相应的作用在活塞上的负载力，并在表1中列出。 表1各液压缸的负荷力

液压缸名称 工作条件 液压缸外负荷kN F w

活塞上的加载力

kN F

夹紧缸

夹紧 90 100

夹紧 910 1011 模子

44

49

。

2.2进给液压马达的负载转矩计算

Tw =πn 2c p =

60

61

14.321053

⨯⨯⨯= 783N •米

将液压马达的机械效率设为0.95，则其负载转矩

T =

m ηw T =95

.0783= 824N •米 3.液压系统主要参数的计算。

3.1初选系统的工作压力

240g 注塑机是一种小型液压机。当负载最大时，它处于夹紧模式。此时，高压油由助力缸提供。在其他工作条件下，负载不会太高。请参考设计手册，初步确定液压系统的工作压力为6.5MPa 。

3.2计算液压缸的主要结构尺寸

（1）确定夹紧缸的活塞和活塞杆的直径

当夹紧缸达到最大负载时，处于夹紧模式，其负载为889kN ，并在活塞杆上施加压力。活塞直径 D =

()]

1p π[p 42

21ϕ--F

此时1p 是增压缸提供的增压机油入口压力，初始增压比为5，则1p = 5×6.5

兆帕

= 32.5MPa ，模式锁定时回油很小，所以P 2≈0，夹紧缸活塞直径为

d H =m

64

105.3214.31010114⨯⨯⨯⨯= 0.199m ，乘D H = 0.2m

根据表2—5取d / D = 0.7，然后活塞杆直径d H = 0.7×0.2m = 0.14m ，取d H = 0.15m 。

为了简化设计和方便加工，将增压缸的缸体和夹紧缸体集成在一起（见图1），增压缸的活塞直径也为0.2m 。根据增压比，活塞杆的直径为5。 d z =

5

2

h D =

5

2.02

=0.089m ，d ž= 0.09m （2）注射座活动缸的活塞和活塞杆的直径

拧紧可动缸的最大负荷时，此时的缸回油量通过节流阀，但流量极小，因此背压为零，其活塞杆直径为

d h =

1

4P F π=

m 6

3

10

5.610294⨯⨯⨯⨯π= 0.075m ，取D ÿ= 0.01m 从给定的设计参数知道，注射座的往复速度比为0.08 / 0.06 = 1.33。表2—6得到d / D = 0.5，则活塞杆的直径为：

= 0.5×0.01m = 0.05m

（3）确定注射缸的活塞和活塞杆的直径

当液态塑料填充模具型腔时，注射缸的负载达到最大值213KN 。此时，注射活塞的移动速度也大约为零，并且回油极小；因此，后备压力可以忽略不计，因此

d s =14P F π=m 6

4

105.610184⨯⨯⨯⨯π= 0.188m ，走D s = 0.20m 活塞杆的直径通常与螺杆的外径相同，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，其油直接返回油箱，这被认为是零出口压力和0.95的机械效率。 V 中号=

m W P T ηπ12=r m /95

.010*******.3235⨯⨯⨯⨯= 0.8×10-3米3

/ r 3.4计算液压执行器的实际工作压力

根据液压缸的最终结构尺寸和液压马达的排量，计算出每种工况下液压执行器的实际工作压力，请参见表2。