液压课程设计论文-注塑机解读

1、摘要本次设计主要针对简易注塑机液压系统及其有关装置设计，根据已知的条件和需要而设计的一个液压系统，对液压传动的基本原理进行分析，涉及到集成块的设计、必要的计算、分析和验算，以及阀类元件的选择，系统的改进方法。液压传动之所以能得到广泛的应用，是由于它与机械传动、电气传动相比，液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小，传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定，液压传动容易实现自动化。简易注塑机液压系统及其有关装置设计综合应用液压传动、 机械设计、 计算机、机械制图等课程，完成半简易注塑机液压系统的原理设计、液压系统的设计计算、液压系统的元部件的选择、液压集成油路的设计、液压集成块的设计等，并绘制了液压

2、系统的原理图和集成块液压集成回路图。关键词 ： 液压 压力 排量 流量 液压阀 集成块18一、 设计要求和概述 31.1 设计内容和设计参数 .31.2 设计要求说明. .3二、液压系统原理图设计42.1 确定供油方式 .42.2 调速方式的选择 .42.3 速度换接方式的选择 42.4 夹紧回路的选择 .42.5 系统工作原理 .42.6 电磁铁动作顺序表.5三、液压系统的计算和选择液压元件 .53.1 液压缸主要尺寸的确定 .巧3.2 确定液压缸的流量、压力和选择泵的规格 63.3 液压阀的选择 73.4 确定管道尺寸73.5 液压油箱容积的确定 8四、液压系统的验算94.1 压力损失的验

3、算94.2 系统温升的验算10五、系统方案的验证 11六、液压集成块（开闭模块）的设计 136.1 液压集成回路设计 136.2 液压集成块的设计 156.3 集成块设计步骤 .,. , 166.4 集成块零件图的绘制 17七、设计总结 17参考文献 .18设计要求和概述1.1 设计内容和设计参数：1.1.1 动作顺序设计一台简易注塑机液压系统，动作顺序如下：1模运动缸快速前进，闭模，行程 l1,负载力f1,速度vi。2 慢速闭模，行程开关切换。3注射缸前进，注射，行程l2,负载力f2,速度v2。4塑化液压马达转动，塑化，注射缸自动退回，负载扭矩t,转速n。5 模运动缸快速退回，开模。6 慢速

4、开模，行程开关切换。设计参数如下：开闭模液压缸负载力（kn） ： f1=200kn;注塑液压缸负载力（ kn） ： f2=200kn;开闭模液压缸快速前进速度（mm/s） ： v1=30mm/；s注塑缸前进速度（mm/s） ： v2=24mm/；s开闭模液压缸快进行程： l1=900mm;注塑液压缸工进行程： l2=200mm;塑化液压马达转矩t=320n.m塑化液压马达转速n=4.5r/s1.2 设计要求说明1.2.1 液压系统设计根据设备的用途、 特点和要求， 利用液压传动的基本原理进行工况分析，拟定合理液压系统原理图，电磁铁通断表，再经过必要的计算确定液压有关参数，然后按照所得参数选择液

5、压元件、相关设备的规格型号。1.2.2 液压装置结构设计液压装置包括集成块、 液压站等， 进行结构设计时应考虑元件布局合理、 紧凑、 美观、外连管道少，装卸、调试方便，集成块中的油路尽可能简单、短、交叉少，加工容易、加工工作量尽可能少。1.2.3 绘制工程图、编写设计说明书绘制液压系统原理图1份（a3）;集成块集成油路图1份（a4,同组相同）；集 成块零件图1份（a3,同组不同）；装配图1份（a3,同组相同）编写设计说明书（包 含的实验验证内容同组相同）。、液压系统原理设计2.1 确定供油方式考虑到该注塑机在工作时负载较大，泵源系统宜选用压力较大的柱塞泵供油 本设计中采用斜盘式轴向柱塞定量泵。

6、2.2 调速方式的选择在本次设计的简易注塑机的液压系统中，速度的调节可采用调速阀调速。快速 和慢速开闭模的调节可通过两位四通的电磁换向阀的通断来控制。2.3 速度换接方式的选择本系统用电磁阀的快慢速换接回路，它的特点是结构简单、调节行程比较方便, 阀的安装也较容易，但速度换接的平稳性较差。若要提高系统的换接平稳性，则可 改用行程阀切换的速度换接回路。2.4 液压系统原理图2.5 系统工作原理第一步，启动液压泵，8ya得电，系统处于调压状态，手动控制 1ya得电，换 向阀7工作在右位，开闭模液压缸无杆腔进油，开闭模液压缸工作，进行快速闭模。第二步，碰到行程开关1, 6ya得电，系统转为慢速闭模。

7、第三步，碰到行程开关2, 1ya 6ya失电，同时3ya得电，注塑液压缸无杆腔 进油，注塑液压缸前进，进行注塑。第四步，碰到行程开关3, 3ya失电，同时5ya得电，转动液压马达工作，塑化。第五步，时间继电器计时到，5ya失电，同时4ya得电，注塑液压缸有杆腔进 油，注塑缸退回。第六步，碰到行程开关4, 4ya失电，同时2ya得电，开闭模液压缸快速退回， 进行快速开模。第七步，碰到行程开关5, 7ya得电，开闭模液压缸转慢速退回，进行慢速开模。第八步，碰到行程开关6, 2ya 7ya 8ya失电，停止。2.6 电磁铁动作顺序表1ya2ya3ya4ya5ya6ya7ya8ya快速闭模+-+慢速闭

8、模+-+-+注塑-+-+马达转动-+-+注塑缸退回-+-+快速开模-+-+慢速开模-+-+停止-三、液压系统的计算和选择液压元件3.1 液压执行元件主要尺寸的确定3.1.1 工作压力p的确定工作压力p可以根据负载大小以及机器的类型来初步确定，参考机械设计手 册5p104表4,初选液压缸的工作压力为 p1=30mpa3.1.2 计算液压缸内径圆d和活塞直径d由负载图知道最大负载f为200kn参考机械设计手册5p104表5,可取背压力p2为0.6mp,4cm为0.95 ,考虑到快进、快退速度相等，取d/d=0.71。由机械设计手册5» p105式(37.5-18)可知，4f2二p1 cm

9、 1 1 -pid34 200 100.098m60.623.14 30 100.95 1 - -1 - 0.71 由机械设计手册5» p105表8、表9,将液压缸内径圆取整为标准系列直径d=100mm杆直径d,按d/d=0.71 ,活塞杆直径系列取d=70 mm液压缸有杆腔面积为 a1=d2= 0.12=7.85 10j3m244液压缸有杆腔面积为 a2= -(d2 -d2) =土父(0.12 -0.072) = 4m10'm2 443.1.3 计算在各工作阶段液压缸所需的流量开闭模液压缸所需流量：33343q1 =a1 v1 =7.85 1030 10 m3/s = 2.

10、36 10 m3/s = 14.14l/min注塑液压缸所需流量：q2=a1v2=7.85 10& 24 10，m3/s=1.88 10“ m3/s = 11.28l/min3.1.4 计算液压马达所需流量转动液压马达排量：八日二10由3”6.86 10，/r液压马达所需流量：q=v n = $86 10“0二31l小小18.63.2确定液压缸的流量、压力和选择泵的规格3.2.1 泵的工作压力的确定液压缸的实际最大工作压力：p1 =:+p2a2 cm200 1030.954 10 飞 0.6 1067.85 10”pa-27.1mpa考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失，所以泵的工

11、作压力为pp = pl 八 p式中：pp 泵的最大工作压力；pl-执行元件最大工作压力；z即-进油管路中的压力损失，初算时简单系统可取0.20.5mpa,复杂系统取0.51.5 mpa,本设计中取0.5mpa,所以有：pp = p1 +£ ap= (27.1+0.5 ) mpa=27.6mpa上述计算所得的pp是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的进度阶段出现 的动态压力往往超过静态压力。另外考虑到一定的压力储存量，并确保泵的寿命， 泵的额定压力须取大一些，pn=27.6 xi.15=31.74mpa,本设计中pn取32mpa3.2.2 泵的流量确定液压泵的最大流量应为qpkl(&

12、#163;q)max式中：qp-液压泵的最大流量；(z "max-同时动作的各执行元件所需要流量之和的最大值。如果这时 溢流阀正在进行工作，尚须加溢流阀的最小溢流量23l/min ;kl-系统泄露系数，一般取kl =1.11.3,现取kl=1.1。5 =仆(工 q max=1.1 x3.1 x 10 . m 3/s =20.46l/min3.2.3 选择液压泵的规格根据以上算得的pp和qp,根据液压设计手册5先选用25mcy14-1b斗盘式 轴向柱塞定量泵，该泵的基本参数为：型号v(ml/r)pn(mpa)pmax(mpa)nh(r/min)4v25mcy14-1b253232150

13、00.923.2.4 与液压泵匹配的电动机的选定£pqpn电动机所需的功率为kw = 10.8kw27.6 106 3.41 10"0.8 103选y160m2-2型电机，额定功率15 kw,额定*$速为2930 r/min,效率为88.2%,3.3液压阀的选择本液压系统设计采用的是榆次系列的阀。根据所拟定的液压系统图，按通过各元件的最大流量来选择液压元件的规格。选定的液压元件如下表所示 液压元件明细表序 号元件名称通过最大8m：(l/min)规格型号额定流量(l/min)额定压力(mpa)1滤油器20.46xu-c25*100256.32液压泵20.4625mcy14-1

14、b25323压力表开关k-6b-4电磁溢流阀20.46yfdo-l32h2531.55单向阀20.46s10a13031.56调速阀*420.46lf-l10c25147三位四通换向阀14.1434do-b10h30218二位四通换向阀*320.4624do-b10h30219开闭模液压缸14.14hsgl01-100/70-16010三位四通换向阀11.2834dy-b10h302111单向顺序阀11.28xd2f-l10h202112注塑液压缸11.28hsgl01-100/70-16013液压马达20.4663mcy14-1b94.53214溢流阀20.46yfl10h4031.53.4

15、确定管道尺寸油管内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定，也可按管路允许流速 进行计算。压油管的允许流速取 v=4m/s,则内径d为310 mm -10.4mmd _ 4q _ 4 20.46/60000一二 v 一 .3.14 4现取压油管的内径d为12mm吸油管同样可按上式计算(q=45.4l/min、v=1.5m/s),参照25mcy14-1b(吸油口连接尺寸，取吸油管内径 d为25mm3.5液压油箱容积的确定本次设计的压液压系统中，取经验系数 a =6,得系统油箱容量 v=a qpn=6*20.46=122.76l参照机械设计手册5p728,现选用型号为bex-150油箱，容量为1

16、50l四、液压系统的验算现取进、回油管长l=2m.选用l-hl32液压油，考虑油的最低温度为15c,查得315c时该液压油的运动粘度 v=150cst=1.5 cm2/s ,油的密度p=920kg/m 。4.1 压力损失的验算4.1.1 进油路压力损失工作时的最大流量为20.46l/min ,则液压油在管内流速vi为v1d24 20.46/600003.14x (12x10)2m/s = 3.02m/svv1d(5-1)管道流动雷诺数rei为3.02x1.2x10 _24 161.5 10”rei <2300,可见油液在管道内流态为层流，其沿程阻力系数入1=75/re1=75/24.16

17、=3.05 。进油管道bc的沿程压力损失ap1-1为_ _2pa =2.13 106pac” 2920 3.02= 3.05 t 1.2 102查得换向阀34do-b10h勺压力损失ap1=0.05 x 106pa忽略油液通过管接头、油路板等处的局部压力损失，则进油路总压力损失ap1 为：p1 =ap1+ap1i =(2.13父106 +0.05m106)pa=2.18m106pa4.1.2回油路的压力损失由于选用单活塞杆液压缸，且液压有杠腔的工作面积为无杠腔的工作面积的二 分之一，则回油管道的流量为进油管道的二分之一，则v2=v1/2=1.51m/sv2 dre2 =v1.51 1.2 10

18、41.5 10一= 12.08入 2=75/re2=75/12.08=6.21回油管道的沿程压力损失为 ap2-1为：_ 22920 1.512j -1.5 102pa =0.87 106 pa查产品样本知换向阀34do-b10h的压力损失加2/=0.025 x 10 6 pa,换向阀24do-b10h勺压力损失ap2=0.025 x 106 pa,调速阀lf-l10c的压力损失6p2=0.5x10 pa。回油路总压力损失ap2为：p2 ="p23rn甲2工中2工三(0.87 0.025 0.025 0.5) 106 pa=1.42 106 pa4.1.3 泵出口的压力pppp=f

19、/"cm + a2 map2api =200m 103/0.95+4 父10=万1.42父106,7.85父10工2.18 106 pa=29.72 106pa4.2系统温升的验算在整个工作循环中，考虑整个循环都是快速闭模时的发热量。当 v=30mm/s时 2_3_33_43q= d2v=7.85 1030 10 m3/s = 2.355 10 m3 / s = 14.14l/min4此时泵的效率为0.8,泵的出口压力为29.72mpa,则29.72 106 14.14/60000p 输入 =w = 8.67kw0.8p 输出=fv =200父103 m30m10*w = 6kw此时

20、的功率损失为p = p输入 一 p输出=(8.67-6)kw = 2.67kw假定系统的散热状况一般，取k=15w/(m.c),油箱的散热面积a为a -0.0653 v2-. =0.0653 1502 m2 =1.835m23系统的温升为：，t =华= 267 10 =19 cka 15 1.835设环境温度t2=25度t1 =t2：t =25 19 = 44 £70 c验算表明系统的温升在许可范围内。五、系统方案的验证随着液压机械自动化程度的不断提高， 所用液压元件的数量急剧增加，因而小 型化、集成化就成为液压传动技术发展的必然趋势。随着传感器技术、微电子技术 的发展以及与液压技术

21、紧密结合， 出现了电液比例控制阀、电液比例控制泵和马达、 数字阀等机电一体化器件，使液压技术向着高度集成化和柔性化的方向发展。近年 来，在新型密封和无泄漏管件的开发、液压元件和系统的优化设计等方面取得了重 要的进展。在这些基础上，本设计结合了先进的液压元件，更加优化地实现了设计所规定 的机器动作。下面是本设计实验验证的内容：实验目的：验证简易注塑机液压系统设计方案的正确性。实验内容和要求：按设计方案原理图连接油路，观察油路是否通畅，机械运动 是否与预期一致，分析方案的正确性和合理性。实验所用器件：定量泵、压力表、顺序阀、 y型电磁换向阀、节流阀、o型电磁 换向阀、溢流阀、液压缸、液压马达。实验

22、过程：按照设计要求，组装实验回路，确认液压元件后用软管和接头在液 压实验装置上连成实验油路。本次实验由于油路比较多，考虑分三个支路来分别验证实验的正确性。分别是 开闭模液压缸模块、注塑液压缸模块和液压马达模块三个模块。实验结果：通过手动控制电磁阀的开关，实现了两液压缸和液压马达的运动。实验结论：该设计方案是正确的，通过顺序控制电磁阀的开关必能实现两液压 缸和一个液压马达的顺序动作，以实现系统设计的工序动作六、液压集成块结构与设计通常使用的液压元件有板式和管式两种结构。管式元件通过油管来实现相互之 间的连接，液压元件的数量越多，连接的管件越多，结构复杂，系统压力损失越大, 占用空间也越大，维修，

23、保养和拆装越困难。因此，管式元件一般用于结构简单的 系统。板式元件固定在板件上，分为液压油路板连接，集成块连接和叠加阀连接。把 一个液压回路中各元件合理地布置在一块液压油路板上，这与管式连接比较，除了 进出液压油液通过管道外，各液压元件用螺钉规则地固定在一块液压阀板上，元件 之间幅液压油路板上的孔道勾通。板式元件的液压系统安装，高度和维修方便，压 力损失小，外形美观。但是，其结构标准化程度差，互换性不好，结构不够紧凑， 制造加工困难，使用受到限制。此外，还可以把液压元件分别固定在几块集成块上,再把各集成块按设计规律装配成一个液压集成回路，这种方式与油路板比较，标准化，毓化程度高，互换性能好，维

24、修，拆装方便，元件更换容易；集成块可进行专业化生产，其质量好，性能可靠而且设计生产周期短。使用近年来在液压油路板和集成块基础上发展起来的新型液压元件叠加阀组成回路也有其独特的优点，它不需要另外的连接件，幅叠加阀直接叠加而成。其结构更为紧凑，体积更小，重量更轻，无管件连接，从而消除了因油管，接头引起的泄漏，振动和噪声。本设计系统由集成块组成，液压阀采用榆次系列的阀。6.1 液压集成回路设计1 、 把液压回路划分为若干个单元回路， 每个单元回路一般由三个液压元件组成，采用通用的压力油路p和回油路t,这样的单元回路称液压单元集成回路。设计液压单元集成回路时，优先选用通用液压单元集成回路，以减少集成块

25、设计工作量，提高通用性。2 、把各液压单元集成回路连接起来，即为该液压系统的集成回路。一个完整的液压集成回路由底板，供油回路，压力控制回路，方向回路，调整回路，顶盖及测压回路等单元集成回路组成。液压系统的集成回路图6.2 液压集成块（模运动块）的设计上图是注塑机液压集成块装配总图，它由底板 1,调压2,注塑块3,塑化块4, 模运动块5组成，由4个坚固螺栓把它们连接起来，再由四个螺钉将其坚固在液压 油箱上，液压泵通过油管与底板连接，组成液压站，液压元件分别固定在各集成块 上，组成一个完整的液压系统。下面分别介绍。6.2.1 底板及供油块设计底板与供油块的作用是连接集成块组。液压泵供应的压力油p由

26、底板引入各集成块，液压系统回油路t及泄漏油路l经底板引入液压油箱冷却沉淀。6.2.2 集成块设计此次设计项目是由小组合作完成，我负责的是模运动块的设计。在系统中，此块回路的作用是控制模液压缸的运动。集成块上布置了六个液压元件： 3 个调速阀，两个二位四通换向阀和一个三位四通换向阀。一个调速阀是用来控制流量的，以免系统流量过大会形成液压缸速度过大。另外两个调速阀和二位四通电磁换向阀是用 来控制快速开闭模和慢速开闭模的。6.3 集成块（模运动块）设计步骤6.3.1 制做液压元件样板制作液压元件样板。根据产品样本，对照实物绘制液压元件顶视图轮廓尺寸，虚线绘出液压元件底面各油口位置的尺寸，依照轮廓线剪

27、下来，便于工作是液压元件样板。若产品样本与实物有出入，则以实物为准。若产品样本中的液压元件配有底板，则样板可按底板所提供的尺寸来制做。若没有底板，则要注意，有的样本中提供的是元件的府视图，做样板时应把产品样本中的图翻转180°。6.3.2 决定通道的孔径集成块上的公用通道，即压力油孔p,回油孔t,及四个安装孔。压力油孔由液压泵流量决定，回油孔一般不得小于压力油孔。直接与液压元件连接的液压油孔由选定的液压元件规格确定。孔与孔之间的连接孔（即工艺孔）用螺塞在集成块表面堵死。与液压油管连接的液压没孔可采用米制细牙螺纹或英制管螺纹。本设计中采用的是米制细牙螺纹。6.3.3 集成块上液压元件的

28、布置把做好的液压元件样板放在集成块各视图上进行布局，有的液压元件需要连接板，则样板应以连接板为准。电滋阀应布置在集成块的前，后布，要避免电磁换向阀两端的电磁铁与其它部分相碰。液压元件的布置应以在集成块上加工的孔最少为好。孔道相通的液压元件尽可能布置在同一水平面，或在直径d 的范围内，否则要钻垂直中间油孔，不通孔道之间的最小壁厚 h 必须进行强度校核。液压元件在水平面上的孔道若与公共油孔相通，则应尽可能地布置在同一垂直位轩或在直径d 范围，否则要钻中间孔道，集成块前后与左右连接的孔道应互相垂直，不然也要钻中间孔道。设计专用集成块时，要注意其高度应比装在其上的液压元件的最大横向尺寸大2mm以避免上下集成块上的液压元件相碰，影响集成块紧固。6.3.4 集成块上液压元件布置程序电磁换向阀布置在集成块的前面和后面，先布置垂直位置，后布置水平位置，要避免电磁换向阀的固定螺孔与阀口通道，集成块固定螺孔相通。液压元件泄漏孔可考虑与回油孔合并。 水平位置孔道可分三层进行布置。 根据水平孔道布置的需