注 塑 机 液 压 系 统 设 计

机电工程学院《液压与气压传动课程设计》说明书课题名称：注塑机液压系统设计学生姓名：学号：专业：班级：成绩：指导教师签字：2013年6月22日课程设计任务设计题目：注塑机液压系统设计一、设计要求及任务1．设计要求（1）最大注射量：250 cm3/次；螺杆直径: d=40mm；螺杆行程：s1=200mm；最大注射压力p=160MPa；注射速度：vw=0.075m/s；螺杆转速：n=65r/min；螺杆驱动功率：Pm=5.5kW；注射座最大推力：Fz＝35(kN)；注射座行程：s2=250(mm)；注射座前进速度：vz1=0.075m/s；注射座后退速度：vz2=0.085m/s；最大合模力（锁模力）Fh=950 (kN)；开模力：Fk=49 (kN)；动模板（合模缸）最大行程s3=360 (mm)；快速合模速度：vhG = 0.25m/s；慢速合模速度：vhm =0.03m/s；快速开模速度：vkG =0.15m/s；慢速开模速度：vkm =0.035m/s；（2）实现的工作循环：1）准备工作：料斗加料，螺旋机构将一定量的物料送入料筒，由桶外电加热器加热预塑，合上安全门。

2）工作循环：合模—注射—包压—冷却—预塑—注射模后退—开模—顶出制品—顶出缸后退—合模（3）液压系统原理方案设计；液压系统设计计算及元件选择；（4）注塑机液压系统总图设计。

2．设计任务（1）绘制液压系统原理图；（2）系统零部件的计算与选型；（3）按照要求编写设计说明书目录摘要 (Ⅰ)第1章绪论 (4)1.1 注塑机概述 (4)1.2 注塑机的工作循环过程 (4)1.3 注塑机对液压系统的要求 (4)1.4 液压系统设计参数 (4)1.5 注塑机液压系统原理图 (5)第2章计算执行元件的主要结构参数 (7)2.1 各液压缸的载荷力计算 (7)2.2 液压系统主要参数计算 (8)2.3 制定系统方案和拟定液压系统图 (10)第3章液压元件的选择 (13)3.1 液压泵的选择 (13)3.2 液压阀的选择 (14)3.3 液压马达的选择 (14)3.4 确定油箱的有效容积 (15)第4章液压系统性能验算 (16)4.1 验算回路中的压力损失 (17)4.2 系统总输出功率 (18)4.3 冷却器所需冷却面积的计算 (18)心得体会 (19)参考文献 (20)第1章绪论1.1注塑机概述注塑机是一种通用设备，通过它与不同专用注塑模具配套使用，能够生产出多种类型的注塑制品。

注塑机主要由机架，动静模板，合模保压部件，预塑、注射部件，液压系统，电气控制系统等部件组成；注塑机的动模板和静模板用来成对安装不同类型的专用注塑模具。

合模保压部件有两种结构形式，一种是用液压缸直接推动动模板工作，另一种是用液压缸推动机械机构通过机械机构再驱动动模板工作（机液联合式）。

注塑机工作时，按照其注塑工艺要求，要完成对塑料原料的预塑、合模、注射机筒快速移动、熔融塑料注射、保压冷却、开模、顶出成品等一系列动作，因此其工作过程中运动复杂、动作多变、系统压力变化大。

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，而将料熔化成粘液状态，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之中，经一定时间的保压冷却后，开模将成型的塑科制品顶出，便完成了一个动作循环。

1.2注塑机的工作循环过程合模—注射—包压—冷却—预塑—注射模后退—开模—顶出制品—顶出缸后退—合模，其中合模的动作又分为：快速合模、慢速合模、锁模。

锁模的时间较长，直到开模前这段时间都是锁模阶段。

1.3注塑机对液压系统的要求是1)具有足够的合模力2)模具的开、合模速度可调3)注射座整体进退4)注射压力和注射速度可调5)保压及压力可调6)制品顶出速度要平稳顶出速度平稳，以保证成品制品不受损坏。

1.4 注塑机液压系统设计参数1.5 注塑机液压系统原理图3一电磁铁的得电分析该注塑机各执行元件的动作循环主要依靠行程开关切换电磁换向阀来实现。

电磁铁动作顺序见下表注：“＋”表示电磁铁通电；“－”表示电磁铁断电。

为保证安全生产，注塑机设置了安全门，并在安全门下装设一个行程阀19加以控制，只有在安全门关闭、行程阀19上位接入系统的情况下，系统才能进行合模运动。

系统工作过程：(1)合模合模是动模板向定模板靠拢并最终合拢的过程，动模板由合模液压缸或机液组合机构驱动，合模速度一般按慢一快一慢的顺序进行。

具体如下：1）动模板慢速合模运动当按下合模按钮，电磁铁1YA、l0YA通电，电液换向阀4右位接入系统，电磁阀6上位接入系统。

低压大流量液压泵A通过电液换向阀l 的M型中位机能卸荷，高压小流量液压泵B输出的压力油经阀4、阀13进入合模缸左腔，右腔油液经阀4回油箱。

合模缸推动动模板开始慢速向右运动。

此时系统油液流动情况为：进油路液压泵B→电液换向阀4（右位）→单向阀13→合模缸左腔；回油路合模缸右腔→电液换向阀4（右位）→油箱2）动模板快速合模运动当慢速合模转为快速合模时，动模板上的行程挡块压一下行程开关，使电磁铁5YA通电，阀1左位接入系统，大流量泵A不再卸荷，其压力油经单向阀11、单向顺序阀17与液压泵B的压力油汇合，共同向合模缸供油，实现动模板快速合模运动。

此时系统油液流动情况为进油路（液压泵A→单向阀11→单项顺序阀17）＋（液压泵B）→电液换向阀4（右位）→单向阀13→合模缸左腔；回油路合模缸右腔→电液换向阀4（右位）→油箱3）合模前动模板的慢速运动当动模快速靠近静模板时，另一行程挡块将压下其对应的行程开关，使5YA断电、阀1复位到中位，泵A卸荷，油路又恢复到以前状况，使快速合模运动又转为慢速合模运动，直至将模具完全合拢。

(2)增压锁模当动模板合拢到位后又压下一行程开关，使电磁铁7YA通电、5YA 失电，泵A卸荷、泵B工作，电液换向阀5右位接入系统，增力缸开始工作，将其活塞输出的推力传给合模缸的活塞以增加其输出推力。

此时，溢流阀7开始溢流，调定泵B输出的最高压力，该压力也是最大合模力下对应的系统最高工作压力。

因此，系统的锁模力由溢流阀7调定，动模板的锁紧由单向阀10保证。

此时系统油液流动情况为进油路液压泵B→单向阀10→电磁换向阀5（右位）→增压缸左腔；液压泵B→电液换向阀4（右位）→单向阀13→合模缸左腔；回油路增压缸右腔→油箱；合模缸右腔→电液换向阀4（右位）→油箱。

(3)注射座整体快进注射座的整体运动由注射座移动液压缸驱动。

当电磁铁9YA通电时，电磁阀3右位接入系统，液压泵B的压力油经阀12、阀3进入注射座移动缸右腔，左腔油液经节流阀14回油箱。

此时注射座整体向左移动，使注射嘴与模具浇口接触。

注射座的保压顶紧由单向阀12实现。

此时系统油液流动情况为：进油路液压泵B→单向阀12→注射座移动缸右腔；回油路注射座移动缸左腔→电磁换向阀3（右位）→节流阀14→油箱。

(4)注射当注射座到达预定位置后，压下一行程开关，使电磁铁4YA、5YA通电，电磁换向阀2右位接入系统，阀1左位接入系统。

于是，泵A的压力油经阀11，与经阀17而来的液压泵B的压力油汇合，一起经阀2、阀18进入注射缸右腔，左腔油液经阀2回油箱。

注射缸活塞带动注射螺杆将料筒前端已经预塑好的熔料经注射嘴快速注入模腔。

注射缸的注射速度由旁路节流调速的调速阀15调节。

单向顺序阀18在预塑时能够产生一定背压，确保螺杆有一定的推力。

溢流阀8起调定螺杆注射压力作用。

此时系统油液流动情况为进油路（泵A→阀11）＋（泵B→单向顺序阀17）→电磁换向阀2（左位）→单向顺序阀18→注射缸右腔；回油路注射缸左腔→电磁阀2（左位）→油箱。

(5)注射保压当注射缸对模腔内的熔料实行保压并补塑时，注射液压缸活塞位工作移量较小，只需少量油液即可。

所以，电磁铁5YA断电，阀1处于中位，使大流量泵A卸荷，小流量泵B继续单独供油，以实现保压，多余的油液经阀7溢回油箱。

(6)减压、再增压先让电磁铁1YA、7YA失电，电磁铁2YA通电；后让1YA、7YA 通电，2YA失电，使动模板略松一下后，再继续压紧，以排放尽模腔中气体，保证制品质量。

(7)预塑进料保压完毕后，从料斗加入的塑料原料随着裹在机筒外壳上的电加热器对其的加热和螺杆的旋转将加热熔化混炼好的熔塑带至料筒前端，并在螺杆头部逐渐建立起一定压力。

当此压力足以克服注射液压缸活塞退回的背压阻力时，螺杆逐步开始后退，并不断将预塑好的塑料送至机筒前端。

当螺杆后退到预定位置，即螺杆头部熔料达到所需注射量时，螺杆停止后退和转动，为下一次向模腔注射熔料做好准备。

与此同时，已经注射到模腔内的制品冷却成型过程完成。

预塑螺杆的转动由液压马达20通过一对减速齿轮驱动实现。

这时，电磁铁6YA 通电，阀1右位接入系统，泵A的压力油经阀1进入液压马达，液压马达回油直通油箱。

马达转速由旁路调速阀16调节，溢流阀9为安全阀。

螺杆后退时，阀2处于中位，注射缸右腔油液经阀18和阀2回油箱，其背压力由阀18调节。

同时活塞后退时，注射缸左腔会形成真空，此时依靠阀2的Y型中位机能进行补油。

此时系统油液流动情况为液压马达回路：进油路泵A→阀1右位→液压马达20进油口；回油路液压马达20回油口→阀1右位→油箱。

液压缸背压回路：注射缸右腔→单项顺序阀18→调速阀15→油箱。

(8)注射座后退当保压结束，电磁铁8YA通电，阀3左位接入系统，泵B的压力油经阀12、阀3进入注射座移动液压缸左腔，右腔油液经阀3、阀14回油箱，使注射座后退。

泵A经阀1卸荷。

此时系统油液流动情况为进油路泵B→阀12→阀3（左位）→注射座移动缸左腔；回油路注射座移动缸右腔→阀3（左位）→节流阀14→油箱。

(9)开模开模过程与合模过程相似，开模速度一般历经慢一快一慢的过程。

1)慢速开模电磁铁2YA通电，阀4左位接入系统，液压泵6的压力油经阀4进入合模液压缸右腔，左腔的油经液控单向阀13、阀4回油箱。

泵A经阀1卸荷。

2)快速开模此时电磁铁2YA和5YA都通电，A、B两个液压泵汇流向合模液压缸右腔供油，开模速度提高。

(10)顶出模具开模完成后，压下一行程开关，使电磁铁11YA得电，从泵B来的压力油，经过单向阀10，电磁换向阀21上位，进入推料缸的左腔，右腔回油经阀21的上位回油箱。

推料顶出缸通过顶杆将已经注塑成型好的塑料制品从模腔中推出。

(11)推料缸退回推料完成后，电磁阀11YA失电，从泵B来的压力油经阀21下位进入推料缸油腔，左腔回油经过阀21下位后回油箱。

(12)系统卸荷上述循环动作完成后，系统所有电磁铁都失电。

液压泵A经阀1卸荷，液压泵B经先导式溢流阀6卸荷。