液压课程设计论文注塑机.doc

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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，并绘制了液压系

2、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 集成块目 录一、 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 .53.2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压力损失的验算94.2系统温升的验算10五、系

3、统方案的验证11六、液压集成块（开闭模块）的设计13 6.1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.18一、 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V1。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 慢速开模，行程开关切换。设计参数如下：开闭模液压缸负载力（KN）：

4、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

5、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）。 二、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。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

6、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。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

7、，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

8、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=30MPa。3.1.2 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，cm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5P105式（37.5-18）可知， 则 由机械设计手册5P105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

9、mm。液压缸有杆腔面积为A1液压缸有杆腔面积为A23.1.3 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：注塑液压缸所需流量：3.1.4 计算液压马达所需流量转动液压马达排量: 液压马达所需流量：3.2 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：考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失，所以泵的工作压力为 式中： 泵的最大工作压力；-执行元件最大工作压力；-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：=（27.1+0.5）MPa=27.6MPa上述计算所得的

10、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=27.61.15=31.74MPa，本设计中Pn取32MPa。3.2.2 泵的流量确定液压泵的最大流量应为 式中： -液压泵的最大流量；-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；-系统泄露系数，一般取=1.11.3，现取=1.1。=1.13.1/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斜

11、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)v25MCY14-1B2532 3215000.923.2.4 与液压泵匹配的电动机的选定电动机所需的功率为选Y160M2-2型电机，额定功率15 kW，额定转速为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流量（L/min）规格型号额定流量(L/min)额定压力(MPa)1滤油器20.46XU-C25*100

12、256.32液压泵20.4625MCY14-1B25323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

13、溢流阀20.46YFL10H4031.53.4 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 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泵吸油口连接尺寸，取吸油管内径d为25mm。3.5 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=6，得系统油箱容量V=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150L。四、液压系统的验算现取进、回油管长l=2m.选用L-H

14、L32液压油，考虑油的最低温度为15，查得15时该液压油的运动粘度v=150cst=1.5/s，油的密度=920kg/。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v1为管道流动雷诺数Re1为 （5-1）则 Re12300，可见油液在管道内流态为层流,其沿程阻力系数1=75/Re1=75/24.16=3.05。进油管道BC的沿程压力损失p1-1为查得换向阀34DO-B10H的压力损失=0.05Pa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p1为: 4.1.2 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

15、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/s2=75/Re2=75/12.08=6.21 回油管道的沿程压力损失为p2-1为： 查产品样本知换向阀34DO-B10H的压力损失=0.02510Pa，换向阀24DO-B10H的压力损失=0.02510Pa，调速阀LF-L10C的压力损失=0.510Pa。 回油路总压力损失p2为 4.1.3 泵出口的压力PpPp= 4.2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 此时泵的效率为0.8，泵的出口压力为29.72MPa，则此时的功率损失为假

16、定系统的散热状况一般，取K=15W/(m.C)，油箱的散热面积A为 ：系统的温升为：设环境温度T2=25度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

17、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

18、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，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

19、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

20、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

21、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

22、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

23、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

24、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要，液压元件可以上下移动一段距离。电磁换向

25、阀的先导阀部分可伸出集成块外。6.4 集成块（模运动块）零件图的绘制 集成块的六个面都是加工面，其中有三个侧面要装液压元件，一个侧面引管道，块内孔道纵横交错，层次多，需要多个视图和23个剖面图才能表达清楚。孔系的位置精度要求较高。因此尺寸，公差及表面粗糙度均应标注清楚，技术要求也应予说明。集成块的视图比较复杂，视图应尽可能少用虚线表达。零件图见附CAD图。七、设 计 总 结液压课程设计刚开始时，首先根据设计任务要求，进行任务分析，根据设计的液压系统，初定系统压力，然后再确定各个执行元件的流量。再根据计算出来的各个元件的流量和压力选出液压泵、液压阀等元件。接着进行系统的温升验证，然后去实验室进行

26、液压系统的油路验证，最后对液压系统主要性能作必要的设计计算。经过两个星期的理论知识和实际运用的结合，使我了解了液压传动系统设计的基本方法，增强了运用所学理论知识解决具体工程技术问题的能力，掌握液压传动系统的设计步骤，熟悉设计了有关的技术文件，规范设计手册及相关元件的国家标准。为以后的毕业设计乃至实际工程设计奠定必要的基础。在做课程设计过程中，虽然进一步巩固、深化、扩展本课程所学到的理论知识，但也看到了自己的不足。由于学了UG等三维画图软件，却对AutoCAD操作生疏了，画起图来比较困难，特别是画装配图还费了不少时间。还要不断地学习才能完成工程图，这次经历定会使我不断进取，学到更多知识，真正掌握

27、本领，为以后的工作和继续深造打下扎实的基础。本次液压课程设计虽然时间不长，但是让我受益良多。此次课程设计的顺利能够完成要感谢黄志坚导师的悉心指导。参 考 文 献1 杨培元，朱福元. 液压系统设计简明手册M. 北京：机械工业出版社，2009.62 李笑，吴冉泉. 液压与气压传动M. 北京：国防工业出版社，2009.13 张利平.液压与气压设计手册M.北京：机械工业出版社，20074 冯开平，左宗义.画法几何与机械制图M.广州：华南理工大学出版社，20045 林怡青，谢宋良，王文涛. 机械设计基础课程设计指导书. 北京：清华大学出版社，2008.116 周士昌，机械设计手册M. 北京：机械工业出版社, 2001