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 / s2.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 =4πd 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4449。

2.2进给液压马达的负载转矩计算Tw =πn 2c p =606114.321053⨯⨯⨯= 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 4221ϕ--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 =m64105.3214.31010114⨯⨯⨯⨯= 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 =52h D =52.02=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 =14P F π=m 63105.610294⨯⨯⨯⨯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 64105.610184⨯⨯⨯⨯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。

3.5计算液压执行器的实际所需流量根据液压缸的最终结构尺寸或液压马达的排量及其运动速度或旋转速度，计算出液压执行器的实际所需流量，请参见表3。

4制定系统计划并绘制液压系统图（1）确定执行机构本机作用机构上的螺杆为单向旋转，其他机构为线性往复运动，每个线性运动机构均由单活塞杆双作用液压缸直接驱动，螺杆由液压马达驱动，从给定的设计参数可以看出，合模所需的最大力为910KN。

为此，提供了一个加压液压缸，以便在合模时获得局部高压，以确保合模力。

（2）夹紧缸动作回路夹紧缸需要它实现快速，缓慢，合模和开模动作。

它的运动方向直接由电动液压换向阀控制。

快速移动时，需要更大的流量。

只要有少量的流量供应即可缓慢夹紧模具。

锁模后，机油由增压缸供油。

（3）液压马达动作回路螺钉不需要反向旋转，因此液压马达可以沿一个方向旋转。

由于对速度的要求很高，所以稳定性程度不太高，因此采用旁路节流调速方法。

（4）喷油缸工作回路喷油缸的运动速度也很快，对稳定性的要求不高，因此也采用了旁路节流调速方法。

由于在预成型过程中需要背压，并且在杆腔出口处串联有一个背压阀。

（5）注射座移动缸工作回路注射座动缸采用回油节流调速回路。

当流程要求其处于浮动状态时，因此，采用具有Y型中性功能的电磁换向阀。

（6）安全联锁措施为了确保安全生产，该系统配有安全门。

行程阀安装在安全门的底部，用于控制夹紧缸的操作。

将行程阀插入控制夹紧油缸换向的液压阀控制回路上，安全门没有关闭时，行程阀不会被按下，液压换向阀无法进入控制油，电动液压换向阀也无法改变方向。

模具缸无法关闭。

只有当操作员离开，关闭安全门并按下行程阀时，夹紧缸才能关闭模具从而确保人身安全。

（7）液压源的选择液压系统需要在整个工作周期内大幅度地改变机油需求。

另外，合模注射后需要保压时间长，因此选择双泵供油系统。

当液压缸快速运转时，两个泵同时供油，在低速或维持压力下运行时，可以使用小型泵单独供油，这样可以减少功率损耗并提高系统效率。

确定液压执行器和基本回路后，将它们有机组合。

删除重复对于冗余组件，用于控制液压马达的换向阀与泵的卸荷阀组合在一起，因此一个阀可用于双重用途。

考虑注意在射击缸和夹紧缸之间需要顺序动作。

两回路接头与单向顺序阀及其他串联连接一些辅助组件构成了240g注塑机的完整液压系统图，请参见系统示意图及其作用周期表格，请参见原理图下方的表格。

5.液压元件的选择5.1液压泵的选择（1）液压泵工作压力的确定p≥P1 +∑△P对于冗余组件，用于控制液压马达的换向阀与泵的卸荷阀组合在一起，因此一个阀可用于双重用途。

考虑注意在射击缸和夹紧缸之间需要顺序动作。

两回路接头与单向顺序阀及其他串联连接一些辅助部件构成了240g注塑机的完整液压系统图，如图2所示，其作用周期表见表4。

5.1液压泵的选择（1）液压泵工作压力的确定p≥P1 +∑△PP1是液压执行器的最高工作压力。

对于该系统，最高工作压力是增压缸锁止时的压力。

进气压力，P1 = 6.5MPa；∑△P是泵与执行器之间的总管道损失。

从系统图中可见。

单向阀和换向阀从泵到增压缸串联连接。

∑△P ＝ 0.5MPa。

液压泵的工作压力为Pp =（6.5 + 0.5）MPa = 7MPaq≥K（∑qmax）（2）液压泵流量的确定p从工作状态图可以看出，系统的最大流量出现在快速夹紧状态下，∑qmax = 3L / s。

采取泄漏部门q= 3.6L / s（216L /分钟）K为1.2以获得液压泵流量p选择YYB-BC171 / 48B双叶片泵，压力为7MPa时，大型泵的流量为157.3L / min，小型泵的流量为44.1L / min。

5.2电机功率的确定在整个动作周期中，注射机系统的压力和流速会发生变化，并且所需功率也会发生很大变化。

为了满足整个工作周期的要求，电机功率根据较大的功率部分确定。

从工况图可以看出，快速喷射工况为系统的压力和流量相对较大。

此时，大小泵同时参与工作，小型泵排出油（保证锁除外）除模具压力外，还通过顺序阀供应压力油。

给注射缸，大，小泵汇合推动注射气缸向前移动。

先前的计算是已知的，小的泵供应压力Pp1 = 7MPa，考虑到大型泵的供油压力Pp2 =（5.9 + 0.5）= 6.4MPa，取泵的总效率速率，泵的总驱动功率为P =p ppqpqpη2 211+= 21.924千瓦考虑到短的注射时间，但是3s，电机通常允许短期过载25℅，这样，可以减小电动机功率。

P = 21.924×100/125= 17.54ķw ^检查其他常见情况时，液压泵的驱动功率小于或接近此值。

不良产品样品，选择一个18KW的电动机。

5.3液压阀的选择液压阀的选择主要基于阀的工作压力和通过阀的流量。