250克塑料注塑机毕业设计任务书.pdf

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1、本课题完成 250g 中小型注塑机的液压系统设计。塑料注射成型机是热塑性制品的成型加工设备，它将颗粒塑料加热熔化后，高压快速注入模腔，经一定时间的保压，冷却后成型为塑料制品。本次设计主要完成了以下设计内容：注射成型原理和理论研究及注射成型工艺过程分析； SZ250 型注塑机节能低耗高效的液压系统设计，绘制工作原理图；液压结构设计与绘图。液压缸设计中，缸体与缸盖采用外半环连接方式，活塞杆与活塞螺纹采用组合式结构中的螺纹连接。液压控制装置的结构采用块式集成设计块式，做成通用化的 6 面体油路块（集成块）。本设计中采用钟形罩立式安装，通过液压泵上的轴端法兰实现泵与钟形罩的连接，钟形罩再与带发兰的立式

2、电动机连接，依靠钟形罩上的止口保证液压泵与电动机的同轴度。 关键词：注塑机 液压系统 液压缸 钟形罩 Abstract The completion of this subject 250g small injection molding machine hydraulic system. Plastic injection molding is a thermoplastic products, processing equipment, it will heat melting plastic particles, high speed injection mold cavity, aft

3、er some time packing, cool molding for the plastic products. This design was completed for the following design elements: principles and theoretical study of injection molding and injection molding process analysis; SZ-250 injection molding machine, low power and highly efficient energy-saving hydra

4、ulic system design, schematic drawing of work; hydraulic structure design and drawing. Hydraulic cylinder design, the cylinder block and cylinder head connection with external half-ring, piston rod and piston screw thread used to connect modular structure. The structure of hydraulic control unit int

5、egrated with block block design, made of 6-sided universal manifold block (Manifold). This design uses vertical installation of the bell jar, pump the shaft through the pump flange to achieve the connection with Bell, Bell again and vertical motors with flange connection, relying on the only bell-sh

6、aped hood hydraulic pump and motor mouth to ensure concentricity. Key words: Injection molding machine Hydraulic System Hydraulic cylinder Manifold Bell 目录 第一章绪论 1 1.1 注塑机概述 1 1.2 塑料注射机的工作循环塑料 1 第二章 SZ-250 型注塑机液压系统设计 2 2.1SZ-250 型注射机液压系统设计要求及有关设计参数 2 2.2 液压执行元件载荷力和载荷转矩计算 2 2.3 液压系统主要参数计算 4 2.4 制定系统方

7、案和拟定液压系统图 6 2.5 液压元件的选择 9 2.6 液压系统性能验算 11 2.7 液压缸的设计 16 第三章液压集成块的设计 22 3.1 块式集成的结构 22 3.2 块式集成的特点 22 3.3 块式集成液压控制装置的设计 22 第四章 SZ-250 型注塑机动力装置的设计 28 4.1 SZ-250 型注塑机液压站的设计 28 4.2 液压油箱的设计 29 4.3 液压泵组的结构设计 32 总结与展望 34 致 谢 35 参考文献 36 第一章绪论 1.1 注塑机概述 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，

8、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 塑料注射机的工作循环塑料 注射机的工作循环为： 合模注射保螺杆预塑进料 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。 第二章 SZ-250 型注塑机液压系统设计 2.1SZ-250 型注射机液压系统设计要求及有关设计参数 2.1.1 对液压系统的要求 （1）合模运动要平稳，两片模具闭合时不应有冲击

9、； （2）当模具闭合后，合模机构应保持闭合压力，防止注射时将模具冲开。注射后，注射机构应保持注射压力，使塑料充满型腔； （3）预塑进料时，螺杆转动，料被推到螺杆前端，这时，螺杆同注射机构一起向后退，为使螺杆前端的塑料有一定的密度，注射机构必需有一定的后退阻力； （4）为保证安全生产，系统应设有安全联锁装置。 2.1.2 液压系统设计参数 250 克塑料注射机液压系统设计参数如下： 螺杆直径 40mm 螺杆行程 200mm 最大注射压力 153MPa 螺杆驱动功率 5kW 螺杆转速 60r/min 注射座行程 230mm 注射座最大推力 27kN 最大合模力(锁模力) 900kN 开模力 49k

10、N 动模板最大行程 350mm 快速闭模速度 0.1m/s 慢速闭模速度 0.02m/s 快速开模速度 0.13m/s 慢速开模速度 0.03m/s 注射速度 0.07m/s 注射座前进速度 0.06m/s 注射座后移速度 0.08m/s 2.2 液压执行元件载荷力和载荷转矩计算 2.2.1 各液压缸的载荷力计算 （1）合模缸的载荷力 合模缸在模具闭合过程中是轻载，其外载荷主要是动模及其连动部件的起动惯性力和导轨的摩擦力。 锁模时，动模停止运动，其外载荷就是给定的锁模力。 开模时，液压缸除要克服给定的开模力外，还克服运动部件的摩擦阻力。 （2）注射座移动缸的载荷力 座移缸在推进和退回注射座的过

11、程中，同样要克服摩擦阻力和惯性力，只有当喷嘴接触模具时，才须满足注射座最大推力。 （3）注射缸载荷力 注射缸的载荷力在整个注射过程中是变化的，计算时，只须求出最大载荷力。 式中，d螺杆直径，由给定参数知：d0.04m；p喷嘴处最大注射压力，已知p153MPa。由此求得 Fw192kN。 各液压缸的外载荷力计算结果列于表 l。取液压缸的机械效率为 0.9，求得相应的作用于活塞上的载荷力，并列于表 2-1 中。 表 2-1 各液压缸的载荷力 液压缸名称 工况 液压缸外载荷 /kN 活塞上的载荷力 合模 90 100 锁模 900 1000 合模缸 开模 49 55 移动 2.7 3 座移缸 预紧

12、27 30 注射缸 注射 192 213 2.2.2 进料液压马达载荷转矩计算 取液压马达的机械效率为 0.95，则其载荷转矩 2.3 液压系统主要参数计算 2.3.1 初选系统工作压力 250 克塑料注射机属小型液压机，载荷最大时为锁模工况，此时，高压油用增压缸提供；其他工况时，载荷都不太高，参考设计手册，初步确定系统工作压力为 6.5MPa。 2.3.2 计算液压缸的主要结构尺寸 （1）确定合模缸的活塞及活塞杆直径 合模缸最大载荷时，为锁模工况，其载荷力为 1000kN，工作在活塞杆受压状态。活塞直径 此时 p1 是由增压缸提供的增压后的进油压力，初定增压比为 5，则 p156.5MPa3

13、2.5MPa，锁模工况时，回油流量极小，故 p20，求得合模缸的活塞直径为 ，取 Dh0.2m。 按表 25 取 d/D0.7，则活塞杆直径 dh0.70.2m0.14m，取 dh0.15m。 为设计简单加工方便，将增压缸的缸体与合模缸体做成一体(见图 1)，增压缸的活塞直径也为 0.2m。其活塞杆直径按增压比为 5，求得 ，取 dz0.09m。 注射座移动缸的活塞和活塞杆直径 座移动缸最大载荷为其顶紧之时，此时缸的回油流量虽经节流阀，但流量极小，故背压视为零，则其活塞直径为 ，取 Dy0.1m 由给定的设计参数知，注射座往复速比为 0.080.061.33，查表 26 得 d/D0.5，则活

14、塞杆直径 为： dy0.50.1m0.05m 确定注射缸的活塞及活塞杆直径 当液态塑料充满模具型腔时，注射缸的载荷达到最大值 213kN，此时注射缸活塞移动速度也近似等于零，回油量极小；故背压力可以忽略不计，这样 ，取 Ds0.22m； 活塞杆的直径一般与螺杆外径相同，取 ds0.04m。 2.3.3 计算液压马达的排量 液压马达是单向旋转的，其回油直接回油箱，视其出口压力为零，机械效率为 0.95，这样 2.3.4 计算液压执行元件实际工作压力 按最后确定的液压缸的结构尺寸和液压马达排量，计算出各工况时液压执行元件实际工作压力，见表 2-2。 表 2-2 液压执行元件实际工作压力 工况 执行

15、元件名称 载荷 背压力 工作压力 计算公式 合模行程 合模缸 100 0.3 3.3 锁模 增压缸 1000 6.4 座前进 3 0.5 0.76 座顶紧 座移缸 30 3.8 注射 注射缸 213 0.3 5.9 预塑进料 液压马达 838 6.0 2.3.5 计算液压执行元件实际所需流量 根据最后确定的液压缸的结构尺寸或液压马达的排量及其运动速度或转速，计算出各液压执行元件实际所需流量，见表 3。 工况 执行元件名称 运动速度 结构参数 流量/（） 计算公式 慢速合模 0.02 0.6 快速合模 合模缸 0.1 3 座前进 0.06 0.48 座后退 座移缸 0.08 0.48 注射 注射

16、缸 0.07 2.7 预塑进料 液压马达 0.87 慢速开模 0.03 0.42 快速开模 合模缸 0.13 1.8 2.4 制定系统方案和拟定液压系统图 2.4.1 制定系统方案 执行机构的确定 本机动作机构除螺杆是单向旋转外，其他机构均为直线往复运动。各直线运动机构均采用单活塞杆双作用液压缸直接驱动，螺杆则用液压马达驱动。从给定的设计参数可知，锁模时所需的力最大，为 900kN。为此设置增压液压缸，得到锁模时的局部高压来保证锁模力。 合模缸动作回路 合模缸要求其实现快速、慢速、锁模，开模动作。其运动方向由电液换向阀直接控制。快速运动时，需要有较大流量供给。慢速合模只要有小流量供给即可。锁模

17、时，由增压缸供油。 液压马达动作回路 螺杆不要求反转，所以液压马达单向旋转即可，由于其转速要求较高，而对速度平稳性无过高要求，故采用旁路节流调速方式。 注射缸动作回路 注射缸运动速度也较快，平稳性要求不高，故也采用旁路节流调速方式。由于预塑时有背压要求，在无杆腔出口处串联背压阀。 注射座移动缸动作回路 注射座移动缸，采用回油节流调速回路。工艺要求其不工作时，处于浮动状态，故采用 Y 型中位机能的电磁换向阀。 安全联锁措施 本系统为保证安全生产，设置了安全门，在安全门下端装一个行程阀，用来 控制合模缸的动作。将行程阀串在控制合模缸换向的液动阀控制油路上，安全门没有关闭时，行程阀没被压下，液动换向

18、阀不能进控制油，电液换向阀不能换向，合模缸也不能合模。只有操作者离开，将安全门关闭，压下行程阀，合模缸才能合模，从而保障了人身安全。 液压源的选择 该液压系统在整个工作循环中需油量变化较大，另外，闭模和注射后又要求 有较长时间的保压，所以选用双泵供油系统。液压缸快速动作时，双泵同时供油，慢速动作或保压时由小泵单独供油，这样可减少功率损失，提高系统效率。 2.4.2 拟定液压系统图 图 2 注塑机液压系统原理图 液压执行元件以及各基本回路确定之后，把它们有机地组合在一起。去掉重复多余的元件，把控制液压马达的换向阀与泵的卸荷阀合并，使之一阀两用。考虑注射缸同合模缸之间有顺序动作的要求，两回路接合部

19、串联单向顺序阀。再加上其他一些辅助元件便构成了250 克塑料注射机完整的液压系统图，见图 2，其动作循环表，见表 2-4。 表 2-4 电磁铁动作表 电磁铁 动作 1YA 2 YA 3 YA 4 YA 5 YA 6 YA 7 YA 8 YA 9 YA 10 YA 快速合模 慢速合模 增压锁模 注射座前进 注射 注射保压 减压（放气） 再增压 预塑进料 注射座后退 慢速开模 快速开模 系统卸荷 2.5 液压元件的选择 2.5.1 液压泵的选择 液压泵工作压力的确定 pPplp pl 是液压执行元件的最高工作压力，对于本系统，最高压力是增压缸锁模时的入口压力，pl6.4MPa；p 是泵到执行元件间

20、总的管路损失。由系统图可见，从泵到增压缸之间串接有一个单向阀和一个换向阀，取p0.5MPa。 液压泵工作压力为 pP(6.40.5)MPa6.9MPa 液压泵流量的确定 qPK(qmax) 由工况图看出，系统最大流量发生在快速合模工况，qmax3L/s。取泄漏系数 K 为1.2，求得液压泵流量 qP3.6L/s (216L/min) 选用 YYB-BCl71/48B 型双联叶片泵，当压力为 7 MPa 时，大泵流量为 157.3L/min，小泵流量为 44.1L/min。 2.5.2 电动机功率的确定 注射机在整个动作循环中，系统的压力和流量都是变化的，所需功率变化较大，为满足整个工作循环的需

21、要，按较大功率段来确定电动机功率。 从工况图看出，快速注射工况系统的压力和流量均较大。此时，大小泵同时参加工作，小泵排油除保证锁模压力外，还通过顺序阀将压力油供给注射缸，大小泵出油汇合推动注射缸前进。 前面的计算已知，小泵供油压力为 pP16.9MPa，考虑大泵到注射缸之间的管路损失，大泵供油压力应为 pP2(5.90.5)MPa6.4MPa，取泵的总效率 P0.8，泵的总驱动功率为 27.313 kW 考虑到注射时间较短，不过 3s，而电动机一般允许短时间超载 25%，这样电动机功率还可降低一些。 P27.313100/125 21.85 kW 验算其他工况时，液压泵的驱动功率均小于或近于此

22、值。查产品样本，选用 22kW 的电动机。 2.5.3 液压阀的选择 选择液压阀主要根据阀的工作压力和通过阀的流量。本系统工作压力在 7MPa 左右，所以液压阀都选用中、高压阀。所选阀的规格型号见表 2-5。 表 2-5 250 克塑料注射机液压阀名细表 序号 名称 实际流量 选用规格 1 三位四通电液换向阀 2.62 34DYM-B32H-T 2 三位四通电液换向阀 3.36 34DYY-B32H-T 3 三位四通电液换向阀 0.50 34DY-B10H-T 4 三位四通电液换向阀 3.36 34DYO-B32H-T 5 二位四通电液换向阀 0.74 24DYO-B32H-T 6 二位四通电

23、液换向阀 0.50 24DO-H10H-T 7 溢流阀 0.74 YF-B20C 8 溢流阀 2.62 YF-B20C 9 溢流阀 2.62 YF-B20C 10 单向阀 0.74 DF-B20K 11 液控单向阀 3.36 AY-H32B 12 单向阀 0.50 DF-B10K 13 单向阀 2.62 DF-B32K 14 节流阀 0.65 LF-B10C 15 调速阀 0.70 QF-B10C 16 调速阀 1.70 QF-B20C 17 单向顺序阀 0.74 XDIF-B20F 18 单向顺序阀 2.70 XDIF-B32F 19 行程滑阀 0.50 24C-10B 2.5.4 液压马达

24、的选择 在 3.3 节已求得液压马达的排量为 0.8Lr，正常工作 时，输出转矩 769N.m，系统工作压力为 7MPa。 选 SZM0.9 双斜盘轴向柱塞式液压马达。其理论排量为 0.873L/r，额定压力为 20 MPa，额定转速为 8l00r/min，最高转矩为 3057Nm，机械效率大于 0.90。 2.5.5 油管内径计算 本系统管路较为复杂，取其主要几条(其余略)，有关参数及计算结果列于表 2-6。 表 2-6 主要管路内径 管路名称 通过流量 允许流速 管路内径 实际取值 大泵吸油管 2.62 0.85 0.063 0.065 小泵吸油管 0.735 1 0.031 0.032

25、大泵排油管 2.62 4.5 0.027 0.032 小泵排油管 0.735 4.5 0.014 0.015 双泵并联后管路 3.36 4.5 0.031 0.032 注射缸进油管路 2.66 4.5 0.028 0.032 2.5.6 确定油箱的有效容积 按下式来初步确定油箱的有效容积：VaqV 已知所选泵的总流量为 201.4L/min，这样，液压泵每分钟排出压力油的体积为 0.2m3。参照表 43 取 a5，算得有效容积为：V50.2m31 m3 2.6 液压系统性能验算 2.6.1 验算回路中的压力损失 本系统较为复杂，有多个液压执行元件动作回路，其中环节较多，管路损失较大的要算注射缸

26、动作回路，故主要验算由泵到注射缸这段管路的损失。 沿程压力损失 沿程压力损失，主要是注射缸快速注射时进油管路的压力损失。此管路长 5m，管内径0.032m，快速时通过流量 2.7L/s；选用 20 号机械系统损耗油，正常运转后油的运动粘度27mm2/s，油的密度 918kg/m3。 油在管路中的实际流速为 油在管路中呈紊流流动状态，其沿程阻力系数为： 求得沿程压力损失为： 局部压力损失 局部压力损失包括通过管路中折管和管接头等处的管路局部压力损失 p2，以及通过控制阀的局部压力损失 p3。其中管路局部压力损失相对来说小得多，故主要计算通过控制阀的局部压力损失。 参看图 2，从小泵出口到注射缸进

27、油口，要经过顺序阀 17，电液换向阀 2 及单向顺序阀 18。 单向顺序伺 17 的额定流量为 50L/min，额定压力损失为 0.4MPa。电液换向阀 2 的额定流量为 190L/min，额定压力损失 0.3 MPa。单向顺序阀 18 的额定流量为 150L/min，额定压力损失 0.2 MPa。 通过各阀的局部压力损失之和为 从大泵出油口到注射缸进油口要经过单向阀 13，电液换向阀 2 和单向顺序阀 18。单向阀 13 的额定流量为 250L/min，额定压力损失为 0.2 MPa。 通过各阀的局部压力损失之和为： 由以上计算结果可求得快速注射时，小泵到注射缸之间总的压力损失为 p1(0.

28、030.88)MPa0.91MPa 大泵到注射缸之间总的压力损失为 p 2(0.030.65)MPa0.68MPa 由计算结果看，大小泵的实际出口压力距泵的额定压力还有一定的压力裕度，所选泵是适合的。 另外要说明的一点是：在整个注射过程中，注射压力是不断变化的，注射缸的进口压力也随之由小到大变化，当注射压力达到最大时，注射缸活塞的运动速度也将近似等于零，此时管路的压力损失随流量的减小而减少。泵的实际出口压力要比以上计算值小一些。 综合考虑各工况的需要，确定系统的最高工作压力为 6.8MPa，也就是溢流阀 7 的调定压力。 2.6.2 液压系统发热温升计算 计算发热功率 液压系统的功率损失全部转

29、化为热量。 发热功率计算如下 PhrPrPc 对本系统来说，Pr 是整个工作循环中双泵的平均输入功率。 具体的 pi、qi、ti 值见表 7。这样，可算得双泵平均输入功率 Pr12kW。 泵工作状态 出口压力 工况 小泵 大泵 小泵 大泵 总输入功率 工作时间 说明 慢速合模 3.68 0.3 6 1 快速合模 4 4.16 17.3 2 增压锁模 6.8 0.3 8.9 0.5 注射 6.8 6.58 27.8 3 保压 6.8 0.3 8.9 16 进料 6.8 6.3 26.9 15 冷却 6.8 0.3 8.9 15 快速开模 4.2 4.4 18. 1.5 慢速开模 3.9 0.3

30、6.2 1 小泵额定流量大泵额定流量泵的总效率：正常工作时 卸荷时 注：表中表示正常工作，表示卸荷。 系统总输出功率 求系统的输出有效功率： 由前面给定参数及计算结果可知：合模缸的外载荷为 90kN，行程 0.35m；注射缸的外载荷为 192kN，行程 0.2m；预塑螺杆有效功率 5kW，工作时间 15s；开模时外载荷近同合模，行程也相同。注射机输出有效功率主要是以上这些。 总的发热功率为： Phr(15.33)kW12.3kW 计算散热功率 前面初步求得油箱的有效容积为 1m3，按 V0.8abh 求得油箱各边之积： abh1/0.8m31.25m3 取 a 为 1.25m，b、h 分别为

31、1m。求得油箱散热面积为： At1.8h(ab)1.5ab (1.8l(1.251) 1.51.25)m2 5.9m2 油箱的散热功率为： PhcK1AtT 式中 K1油箱散热系数，查表 51，K1 取 16W/(m2)； T油温与环境温度之差，取 T35。 Phc165.935kW3.3kWPhr12.3kW 由此可见，油箱的散热远远满足不了系统散热的要求，管路散热是极小的，需要另设冷却器。 冷却器所需冷却面积的计算 冷却面积为： 式中 K传热系数，用管式冷却器时，取 K116W(m2)； tm平均温升()； 取油进入冷却器的温度 T160，油流出冷却器的温度 T250，冷却水入口温度tl2

32、5，冷却水出口温度 t230。则： 所需冷却器的散热面积为： 考虑到冷却器长期使用时，设备腐蚀和油垢、水垢对传热的影响，冷却面积应比计算值大 30，实际选用冷却器散热面积为： A1.32.8m23.6m2 注意；系统设计的方案不是唯一的，关键要进行方案论证，从中选择较为合理的方案。同一个方案，设计者不同，也可以设计出不同的结果，例如系统压力的选择、执行元件的选择、阀类元件的选择等等都可能不同。 附：系统工况图 2.7 液压缸的设计 2.7.1 液压缸主要尺寸的确定 液压缸壁厚和外经的计算 液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。 液压缸的壁厚一般指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压

33、力的圆筒，其内应力分布规律应壁厚的不同而各异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。 液压缸的内径 D 与其壁厚的比值的圆筒称为薄壁圆筒。工程机械的液压缸，一般用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算 式中 液压缸壁厚(m)；D液压缸内径(m)； 试验压力，一般取最大工作压力的(1.251.5)倍； 缸筒材料的许用应力。无缝钢管。则： 在中低压液压系统中，按上式计算所得液压缸的壁厚往往很小，使缸体的刚度往往很不够，如在切削过程中的变形、安装变形等引起液压缸工作过程卡死或漏油。因此一般不作计算，按经验选取，必要时按上式进行校核。 液压缸壁厚算出后，即可求出缸体的外经为为 同理

34、 夹紧与定位液压缸的壁厚与外径为： 缸体外径 夹紧与定位液压缸的壁厚与外径为：， 2）液压缸工作行程的确定 液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定，并参阅P12 表 2-6 中的系列尺寸来选取标准值。 液压缸工作行程选 夹紧与定位液压缸选 3) 缸盖厚度的确定 一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度 t 按强度要求可用下面两式进行近似计算。 无孔时 有孔时 式中 t缸盖有效厚度(m)；缸盖止口内径(m)； 缸盖孔的直径(m)。 液压缸： 无孔时 ，取 t=20mm 有孔时，取 t=50mm 夹紧与定位液压缸： 无孔时，取 t=17mm 有孔时： ，取 t=35mm 4) 最小导

35、向长度的确定 当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离 H 称为最小导向长度（如下图 2 所示）。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度（间隙引起的挠度）增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定的最小 导向长度。 图 2 液压缸的导向长度 对一般的液压缸，最小导向长度 H 应满足以下要求： 式中 L液压缸的最大行程； D液压缸的内径。 活塞的宽度 B 一般取 B=(0.610)D；缸盖滑动支承面的长度，根据液压缸内径 D 而定； 当 D80mm 时，取。 为保证最小导向长度 H，若过分增大和 B 都是不适宜的，必要时可在缸盖与活塞之间增加一隔套 K 来增加 H

36、的值。隔套的长度 C 由需要的最小导向长度 H 决定，即 液压缸： 最小导向长度：，取 H=72mm 活塞宽度：B=0.8D=64mm 缸盖滑动支承面长度： 隔套长度： 夹紧与定位液压缸： 最小导向长度： ，取 H=47mm 活塞宽度： B=0.8D=50.4mm，取 B=50mm 缸盖滑动支承面长度： 隔套长度： 5) 缸体长度的确定 液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于内径的 2030 倍。 液压缸： 缸体内部长度 夹紧与定位液压缸： 缸体内部长度 2.7.2 液压缸的结构设计 液压缸主要尺寸确定以后，就进行各

37、部分的结构设计。主要包括：缸体与缸盖的连接结构、活塞与活塞杆的连接结构、活塞杆导向部分结构、密封装置、排气装置及液压缸的安装连接结构等。由于工作条件不同，结构形式也各不相同。设计时根据具体情况进行选择。 缸体与缸盖的连接形式 缸体与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。 本次设计中采用外半环连接，如下图 3 所示： 图 3 缸体与缸盖外半环连接方式 优点：结构较简单；加工装配方便 缺点：外型尺寸大；缸筒开槽，削弱了强度，需增加缸筒壁厚 2) 活塞杆与活塞的连接结构 参阅P15 表 2-8，采用组合式结构中的螺纹连接。如下图4 所示： 图 4 活塞杆与活塞螺纹连接方式 特点： 结构

38、简单，在振动的工作条件下容易松动，必须用锁紧装置。应用较多，如组合机床与工程机械上的液压缸。 活塞杆导向部分的结构 (1)活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘和锁紧装置等。导向套的结构可以做成端盖整体式直接导向，也可做成与端盖分开的导向套结构。后者导向套磨损后便于更换，所以应用较普遍。导向套的位置可安装在密封圈的内侧，也可以装在外侧。机床和工程机械中一般采用装在内侧的结构，有利于导向套的润滑；而油压机常采用装在外侧的结构，在高压下工作时，使密封圈有足够的油压将唇边张开，以提高密封性能。 在本次设计中，采用导向套导向的结构形式，其特点为： 导向套与活塞杆接触支承导

39、向，磨损后便于更换，导向套也可用耐磨材料。 盖与杆的密封常采用 Y 形、V 形密封装置。密封可靠适用于中高压液压缸。 防尘方式常用 J 形或三角形防尘装置。活塞及活塞杆处密封圈的选用 活塞及活塞杆处的密封圈的选用，应根据密封的部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而选择不同类型的密封圈。 在本次设计中采用 O 形密封圈。 第三章 液压集成块的设计 3.1 块式集成的结构 块式集成是按典型液压系统的各种基本回路，做成通用化的 6 面体油路块（集成块），通常其四周除 1 面安装通向液压执行器（液压缸或液压马达）的管接头外，其余 3面安装标准的板式液压阀及少量叠加阀或插装阀，这些液压阀之间的油路

40、联系由油路块内部的通道孔实现，块的上下两面为块间叠积结合面，布有由下向上贯穿通道体的公用压力油孔 P、回油孔 O（T）、泄漏油孔 L 及块间连接螺栓孔，多个回路块叠积在一起，通过 4只长螺栓固紧后，各块之间的油路联系通过公用油孔来实现。 3.2 块式集成的特点 可简化设计； 设计灵活、更改方便； 易于加工、专业化程度高； 结构紧凑、装配维护方便； 系统运行效率较高 块式集成的 主要缺点是集成块的孔系设计和加工容易出错，需要一定的设计和制造经验。 3.3 块式集成液压控制装置的设计 1）分解液压系统并绘制集成块单元回路图 集成块单元回路实质上是液压系统原理图的一个等效转换。 分解集成块单元回路时

41、，应优先采用现有系列集成块单元回路，以减少设计工作量。集成块上液压阀的安排应紧凑，块树应尽量晒，以减少整个液压控制装置的结构尺寸和重量。集成块的数量与液压系统的复杂程度有关，一摞集成块组中，除基块和顶块外，中间块一般 1-7 块。当所需中间块多于 7 块时，可按系统工作特点和性质，分组多摞叠加，否则集成简单回路合用一个集成块；液压 泵的出口窜接单向阀时，可采用管式连接的单向阀（窜接在泵与集成块组的基块之间）；采用少量叠加阀、插装阀及集成块专用嵌入式插装阀；集成块侧面加装过渡板与阀连接；基块与顶块上布置适当的元件等等。 块的设计 （1）确定公用油道孔的数目 集成块体的公用油道孔，有二孔、三孔、四

42、孔、五孔等多种设计方案，应用较广的为二孔式和三孔式。 二孔式 在集成块上分别设置压力油孔 P 和回油孔 O 各一个，用 4 个螺栓孔与块组连接螺栓间的环形孔来作为泄漏油通道。二孔式集成块的优点是结构简单，公用通道少，便于布置元件；泄漏油道孔的通流面积大，泄漏油的压力损失小。缺点是：在基块上需将 4 个螺栓孔相互钻通，所以须堵塞的工艺孔较多，加工麻烦，为防止油液外漏，集成块间相互叠加面的粗糙度要求较高，一般应小于 Ra0.8m。 三孔式 在集成块上分别设置压力油孔 P、回油孔 O 和泄油孔 L 共 3 个公用通道三孔式集成块的优点是结构简单，公用油道孔数较少，缺点是因泄漏油孔 L 要与各元件的泄

43、漏油口相通，故其连通孔道一般细而长，加工较困难，且工艺孔较多。 （2）液压元件样板 （3）确定孔道直径及通油孔间的壁厚 a.确定通油孔道的直径 与阀的油口相通孔道的直径，应与液压阀的油口直径相同； 与管接头相连接的孔道，其直径一般应按通过的流量和允许流速，用式 计算，但孔口须按管接头螺纹小径钻崆并攻丝； 工艺孔应用螺塞或球涨堵死； 对于公用孔道，压力油孔和回油孔的直径可以类比同压力等级的系列集成块中的孔道直径确定，也可通过式计算得到；泄油孔的直径一般由经验确定。 b.连接孔的直径 固定液压阀的定位销孔的直径和螺钉孔的直径，应与所选定的液压阀的定位销直径及配合要求与螺钉孔的螺纹直径相同； 连接集

44、成块组的螺栓规格可类比相同压力等级的系列集成块的连接螺栓确定，也可以通过强度计算得到。单个螺栓的螺纹小径 d 的计算公式为： 式中；P-块体内部最大受压面上的推力； n-螺栓个数； -担搁螺栓的材料许用应力。 螺栓直径确定后，其螺栓孔（光孔）的直径也就随之而定，系列集成块的螺栓直径为M8-M12，其相应的连接孔直径为9-12（mm）。 c.起吊螺钉的直径。 单个集成块重量在 30 以上时，应按重量和强度确定螺钉孔的直径。 d.油孔间的壁厚及其校核。 通油孔间的最小壁厚的推荐值不小于 5 mm。当系统压力高于 6.3Mpa 时，或孔间壁厚较小时，应进行强度校核，以防止系统在使用中被击穿。 (4)

45、 中间块外形尺寸的确定 中间块用来安装液压阀，其高度 H 取决于所安装元件的高度。H 通常应大于所安装的液压阀的高度。在确定中间块的长度和宽度尺寸时，在已确定共有油道孔基础上，应首先确定公有油道孔位置应与标准通道块上的孔一致。中间块的长度和宽度尺寸均应大于安放元件的尺寸，以便于设计集成块内的通油孔道时调整元件的位置。一般长度方向的调整尺寸为 40-50 mm，宽度方向为 20-30 mm。调整尺寸留的较大，孔道布置方便，但将加大块的外形尺寸和重量，反之，则结构紧凑、体积小、重量轻，但孔道布置困难。最后确定的中间块长 度和宽度应与标准系列块的一致。 (5)布置集成块上的液压元件 液压元件在通道块

46、上的安装位置合理与否，直接影响集成块体内孔道结构的复杂程度、加工工艺性的好坏及压力损失大小。元件安放位置不仅与典型单元回路的合理性有关，还要受到元件结构、操纵调整的方便性等因素的影响。 a.中间块 中间块的侧面安装各种液压控制元件。当需与执行装置连接时，3 个侧面安装元件，一个侧面安装管接头。注意事项如下： 应给安装液压阀、管接头、传感器及其他元件的各面留有足够的空间； 集成块体上要设置足够的测压点，以便于调试和工作中使用； 需经常调节的控制阀如各种压力阀和流量阀等应安放在便于调节和观察的位置，应避免相邻侧面的元件发生干涉； 应使与各元件相通的油孔尽量安排在同一水平面，并在公用通油道的直径范围

47、内，以减少中间连接孔、深孔和斜孔的数量。互不相通的孔间应保持一定壁厚，以防工作时击穿； 集成块的工艺孔均应封堵，封堵有螺塞、焊接和球涨等三种方式； 在集成块间的叠加面上，公用油道孔出口处要安装 O 形密封圈，以实现块间的密封。应在公用油道孔出口处按选用的 O 形密封圈的规格加工出深孔，O 型圈沟槽尺寸应满足相关标准的规定； b.基块（底版） 基块的作用是将集成块组件固定在油箱顶盖或专用底座上，并将公用通油孔道通过管接头与液压 泵和油箱相连接，有时需在基块侧面上安装压力表开关。设计时要留有安装法兰、压力表开关和管接头等的足够空间。当液压泵出油口经单向阀进入主油路板时，可采用管式单向阀，并将其装在

48、基块外。 c.顶块（盖板） 顶块的作用是封闭公用通油孔道，并在其侧面安装压力表开关以便测压，有时也可在顶块上安装一些控制阀，以减少中间块数量。 (6)集成块油路的压力损失 集成块组的压力损失，是指贯通全部集成块的进油、回油孔道的压力损失。在孔道布置一定后，压力损失随流量增加而增加。通常，经过一个块的压力损失值约为 0.01Mpa. (7)集成块的材料和主要技术要求 制造集成块的材料因液压系统压力高低和主机类型不同而异。通常，对于固定机械，低压系统的集成块，宜选用 HT250 或球墨铸铁；高压系统的集成块宜选用 20 钢和 35 钢锻件。对于有重量限制要求的行走机械等设备的液压系统，其集成块可采

49、用铝合金锻件，但要注意强度计算。 集成块的毛坯不得有砂眼、气孔、缩孔和夹层等缺陷，必要时需对其进行探伤检查。毛坯在切削加工前应进行时效处理或退火处理，以消除内应力。 集成块各部位的粗糙度要求不同：集成块各表面和安装嵌入式液压阀的孔的粗糙度不大于 Ra0.8m，末端管接头的密封面和 O 形圈沟槽的粗糙度不大于 Ra3.2m，一般通油孔道的粗糙度不大于 Ra12.5m。块间结合面不得有明显划痕。 形位公差要求为：块间结合面的平行度公差一般为 0.03m，其余 4 个侧面与结合面的垂直度公差为 0.1 mm。为了美观，机械加工后的铸铁和钢质集成块表面可镀锌。 4.本设计中 SZ-250 型注塑机液压

50、系统的集成块系统图如下： 设计时采用 Pro/E 立体三维造型,把集成块内部孔道和外形造出,这样三维立体图，具有可视性,形象直观.由于本设计用到的控制阀比较多,现采用两组集成块的方法,其三维造型分别如下 第四章 SZ-250 型注塑机动力装置的设计 4.1 SZ-250 型注塑机液压站的设计 液压站是由液压油箱、液压泵装置及液压控制装置三大部分组成。液压油箱装有空气滤清器、滤油器、液面指示器和清洗孔等。液压泵装置包括不同类型的液压泵、驱动电机及其它们之间的联轴器等。液压控制装置是指组成液压系统的各阀类元件及其联接体。 机床液压站的结构型式有分散式和集中式两种类型。 1集中式，这种型式将机床液压