100000KN大型冷室卧室压铸机液压系统设计(含CAD图纸+PDF图)
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湖南科技大学 2015 届毕业设计(论文)开题报告题 目100000KN大型冷室卧室压铸机液压系统设计作者姓名梁健聪学号1114020101所学专业机械设计制造及其自动化1、 研究的意义,同类研究工作国内外现状、存在问题(列出主要参考文献)研究的意义:压铸机就是在压力作用下把熔融金属液压射到模具中冷却成型,开模后得到固体金属铸件的铸造机械。压铸机压铸生产铸件不仅在有色合金铸造中占主导地位,而且已成为现代工业的一个重要组成部分。如今国际上用技术进步的水平作为衡量一个国家铸造水平的重要依据。压铸机液压系统的主要功能是传递动力和运动。压铸机液压系统直接影响着压铸机的性能,所以压铸机液压系统的设计尤为重要。同类研究工作国内外现状、存在问题:我国在20世纪50年代才有了第一台国产全液压传动的卧式冷室压铸机,虽然50多年来我国的压铸机设计水平已有显著提高,但与国外相比还存在很大差距。到目前为止,国内的较大型压铸机专业生产厂家有几十家,但没有一家具备生产实时压射控制压铸机的能力。我国的压铸技术还很落后,大都在采用PLC进行压铸过程控制,凭经验手动设定控制阀的开度大小,用人眼反复凋试完成。由于PLC构成的控制系统只能完成组合逻辑的输入、输出控制,无法对压铸机的工作状态进行实时监控及故障检测,一些重要的压铸参数,如合型力、压射速度等不能进行显示,因而造成了成品率低、维修不方便、能源浪费等问题。国产压铸机的主要问题是不足之处一是压射能量问题,压射速度低,好的也只有56ms,与国外lOms相比相差较多;二是压铸机没有“眼睛”,工艺参数不能量化,还淡不上控制,所以铸件的质量往往较差,成品率较低。因此,在要求压铸质量较高的精密压铸件时,压铸机完全依赖进口,虽然国外生产的压铸机价格高达国内同型号压铸机的45倍,但由于其控制精度高,在许多重要场合仍无法用国内的产品代替。然而,在压铸件广泛应用于汽车、摩托车、电梯等制造业的今天,我们不能依赖于进口,应该不断开发研制具有自主知识产权的高质量压铸机来满足我国制造业对压铸件日益增长的需求。2、 研究目标、内容和拟解决的关键问题(根据任务要求进一步具体化)研究目标:了解冷室卧室压铸机的结构和压铸机液压系统的组成,了解其工作原理,改善其存在的主要问题。研究内容:先根据设计参数,得到相应油缸的在载荷力,根据其力的大小得出油缸的直径,在根据直径求出它的流量,然后由油缸的流量来选择油管,阀的类型,液压泵等,最后得出压铸机液压系统的原理图关键问题:由于这次的设计是100000KN的冷室卧室压铸机液压系统的设计,是大型的压铸机,很多阀,油缸都是非标的,都是需要定制的。3、 特色与创新之处本次设计是100000KN的冷室卧室压铸机,四位同学互相合作完成的,我负责的是压铸机液压系统的设计,由于是大型的压铸机,很多非标的阀要用到,这需要定制,液压系统中,还增加了调模马达来调整模具,使整个过程更加高效,系统中的压射系统还配备了蓄能器,主要考虑到压射动作中的快压射过程中,如果让油缸提供有,可能不能满足快压射快速度的技术要求,所以考虑用蓄能器供油,加快其供油速度,让快压射能正常完成。4、 拟采取的研究方法、步骤、技术路线通过压铸机的压射装置将金属液推到模具腔并通过锁模缸将其锁住,根据压铸机生产工艺的需求,采用流量控制阀控制系统流量,根据压铸机工作时所需的压力或流量参数及压铸机的动作,实现压力和流量的调节,其效果相当于将定量泵改造成变量泵,使通过溢流阀的回流流量降到最低,油泵输出与整机运行所需压力和流量相匹配,而且达到最低压力损耗,反应最快无高压溢流能量损失。5、 拟使用的主要设计、分析软件及仪器设备参观实验室冷室卧室压铸机6、参考文献1吴春苗,压铸技术手册,广州广东科技出版社,2007;2侯会喜,液压与气动技术,北京理工大学出版社,2010;3机械设计手册编委会,机械设计手册,机械工业出版社,2007;4成大先,机械设计手册(液压传动),化学工业出版社,2004。5 王守成,段俊勇.液压元件及选用M.北京:化学工业出版社,20076 范存德.液压技术手册M.辽宁:辽宁科学技术出版社,20047 王积伟、章宏甲、黄宜.液压传动M.北京:机械工业出版社,20048 H.E. Merritt.Hydraulic Control SystemsM. New York:John Wiley,1967注:1、开题报告是本科生毕业设计(论文)的一个重要组成部分。学生应根据毕业设计(论文)任务书的要求和文献调研结果,在开始撰写论文之前写出开题报告。2、参考文献按下列格式(A为期刊,B为专著)A:序号、作者(外文姓前名后,名缩写,不加缩写点,3人以上作者只写前3人,后用“等”代替。)、题名、期刊名(外文可缩写,不加缩写点)年份、卷号(期号):起止页码。B:序号、作者、书名、版次、(初版不写)、出版地、出版单位、出版时间、页码。3、表中各项可加附页。3摘 要 首先了解压铸机的工作原理和组成结构,根据给定的设计要求以及给定的液压系统设计参数,计算出相关液压参数,选用相关的液压元件并确定液压执行元件的载荷力、系统工作压力以及液压缸的主要结构尺寸,制定系统方案和拟定液压系统图,最后对液压系统性能进行验算。在具体的结构设计中,重点是液压系统设计,液压元件的选用,液压系统的布局以及重要缸体设计等。关键词:液压系统;工作压力;液压元件;液压系统原理图;缸体设计 ABSTRACTFirstly,understandingtheworkingprincipleandstructureofthediecastingmachine,accordingtothegivendesignrequirementsandthegivendesignofhydraulicsystemparameters,calculatingthehydraulicparameters,selectingtherelevanthydrauli come Ponents anddeterminingthehydraulicactuatorload theworkingpressureandthemainstructureofthehydrauliccylindersize,makingthesystemschemeanddraftingthehydraulicsystemdiagram,finally,verifyingtheperformanceofhydraulicsystem.Inthespecificdesign,thefocusisthedesignofhydraulicsystem,theselection ofhydrauliccomponentsandthelayoutofhydraulicsystemetc. Keywords:hydraulicsystem;workingpressure;hydrauliccomponents;hydraulicsystemdiagram湖南科技大学本科生毕业设计目 录第一章 前言- 1 -1.1 合模机构系统- 1 -1.2压射机构系统- 1 -1.3液压传动系统- 1 -1.4电气控制系统- 2 -1.5安全防护装置- 2 -第二章 压铸机的组成及工作原理- 4 -2.1 压铸机的组成- 4 -2.1.1 压射装置- 4 -2.1.2 合模装置- 5 -第三章 压射液压系统回路设计- 6 -3.1 液压系统的基本介绍- 6 -3.2 对液压系统的基本要求- 6 -3.3.压射系统主要参数的计算- 6 -3.3.1 压射液压系统设计参数- 6 -3.3.2压射缸的载荷力- 7 -3.3.3初选系统压力- 7 -3.3.4确定压射液压缸的活塞及活塞杆的直径- 7 -3.3.5 计算压射液压缸实际所需流量- 8 -3.4 压射液压系统的回路分析- 8 -3.4.1 慢压射回路原理分析- 8 -3.4.2快压射回路原理分析- 9 -3.5压射回路的液压元件的适用的选用- 9 -3.5.1液压阀的选择- 9 -3.5.2蓄能器的选用- 10 -3.6确定压射液压原理图- 12 -3.7液压系统性能测算- 13 -第四章 增压液压系统回路设计- 15 -4.1 增压液压系统数参设计- 15 -4.1.1 确定增压缸的工作压力- 15 -4.1.2增压缸的活塞与活塞杆的直径的确定- 15 -4.1.3计算增压液压缸实际所需流量- 15 -4.2.增压液压液压回路的分析- 15 -4.3液压阀的选择- 16 -4.4确定增压系统液压原理图- 17 -4.5 增压缸缸体结构和重要零件的设计- 18 -4.5.1 增压缸主要参数的确定- 18 -4.5.2 液压缸主要零部件设计及验算- 18 -4.5.3. 缸体设计- 19 -4.5.4 活塞的设计- 20 -4.5.5液压缸进、出油口的确定- 21 -4.5.6增压缸总体结构设计- 23 -第五章 锁模液压系统回路设计- 24 -5.1锁模液压系统主要参数的计算- 24 -5.1.1锁模缸的推力计算- 24 -5.1.2确定锁模油缸压力和相关的直径- 24 -5.1.3计算压射液压缸实际所需流量- 25 -5.2锁模液压系统的回路分析- 25 -5.2.1常速锁模- 25 -5.2.2低压锁模- 26 -5.3 液压阀的选择- 26 -5.4确定锁模液压回路原理图- 27 -5.5锁模液压缸的结构设计- 28 -5.5.1缸体主要尺寸确定- 28 -5.5.2确定缸体的结构图- 29 -第六章 其他液压回路的设计- 30 -6.1顶针回路的设计- 30 -6.2抽芯回路的设计- 32 -6.3确定总体液压回路的液压泵- 34 -6.4.确定总体的液压回路原理图- 35 -第七章 总结- 36 -参考文献- 38 -致 谢- 39 -ii-第一章 前言 压力铸造(简称压铸)是将熔化的金属,在高压作用下,以高速填充至模具型腔内,并使金属在此压力下凝固而形成铸件的一种方法。冷室压铸机构由柱架、机架、压射、液压、电气、润滑、冷却、安全防护等部件组成。按机器零、部件组成的功能分类,我们将冷室压铸机分成合模、压射、液压传动、电气控制、安全防护五大类。1.1 合模机构系统合模系统的作用:合模系统的作用是保证模具闭合、开启及顶出制品。同时,在模具闭合后,供给予模具足够的锁模力,以抵抗熔融金属进入模腔产生的模腔压力,防止模具开缝,造成制品的不良现状。 合模系统的组成:合模系统主要由合模装置、调模机构、顶出机构、前后固定模板、移动模板、合模油缸和安全保护机构组成1.2压射机构系统压射机构是将金属液压入模具型腔进行充填成形的机构。它主要由压射液压缸组件、压射室(入料筒)、冲头(锤头)组件、快压射蓄能器组件、增压蓄能器组件组成,它的结构性能对压铸过程中的铸造压力、压射速度、增压压力及时间等起着决定性作用,并直接影响铸件的轮廓尺寸、力学性能、表面质量和铸件的致密性。1.3液压传动系统液压传动系统是通过各种液压元件和回路来传输动力,从而实现各种动作程序的系统。液压传动系统由以下五个基本部分组成:(1)动力元件-液压泵,它供给液压系统压力油,是将电动机输出的机械能转换为油液的液压能的装置。(2)执行元件-液压缸或液压马达,是将油液的液压能转换为驱动工作部件的机械能装置。实现直线运动的执行元件叫做液压缸;实现旋转运动的执行元件叫做液压马达。(3)控制元件-各种控制阀,如方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀等,用以控制、调节液压系统中油液的流动方向、压力和流量,以满足执行元件运动的要求。(4)辅助元件-包括油箱、过滤器、蓄能器、热交换器、压力表、管件和密封装置等。(5)工作介质-液压油,通过它进行能量的转换、传递和控制。 压铸机液压系统主要由液压泵、合开模液压缸、顶出液压缸、压射液压缸、调模液压马达、液压控制元件、液压蓄能器、过滤器、空气滤清器、热交换器组成。1.4电气控制系统电气控制系统给机器提供动力并保证机器按预定的压力、速度、温度和时间进行工作,它主要由电动机、PLC控制系统及各种电器元件、电器线路组成。1.5安全防护装置 压铸机的安全装置主要是用来保护人、机安全的装置。主要由安全门、液压阀、限位开关、光电检测元件等组成,实现电气机械液压的联锁保护,它包括:压射区的防护、合模运动区的的防护、安全控制系统。 生产过程中工艺的调节是提高制品质量和产量的必要途径。由于压铸周期本身很短,如果工艺条件掌握不好,废品就会源源不绝。在调整工艺时最好一次只改变一个条件,多观察几回,如果压力、温度、时间统统一起调的话,很易造成混乱和误解,出了问题也不知道是何道理。调整工艺的措施、手段是多方面的。例如:解决制品注不满的问题就有十多个可能的解决途径,要选择出解决问题症结的一、二个主要方案,才能真正解决问题。此外,还应注意解决方案中的辨证关系。比如:制品出现了凹陷,有时要提高料温,有时要降低料温;有时要增加料量,有时要减少料量。要承认逆向措施的解决问题的可行性。 压铸机具有能一次成型外型复杂、尺寸精确或带有金属嵌件的质地密致的金属合金制品,被广泛应用于国防、机电、汽车、交通运输、建材、包装、农业、文教卫生及人们日常生活各个领域。在金属合金工业迅速发展的今天,压铸机不论在数量上或品种上都占有重要地位,其生产总数占整个金属合金成型设备的20-30,从而成为目前金属合金机械中增长最快,生产数量最多的机种之一。据有关资料统计,1996-1998年我国出口压铸机8383台(套),进口压铸机42959台(套),其中1998年我国压铸机产量达到20000台,其销售额占塑机总销售额的42.95。 我国金属合金加工企业星罗其布,遍布全国各地,设备的技术水平参差不齐,大多数加工企业的设备都需要技术改造。这几年来,我国塑机行业的技术进步十分显著,尤其是压铸机的技术水平与国外名牌产品的差距大大缩小,在控制水平、产品内部质量和外观造型等方面均取得显著改观。选择国产设备,以较小的投入,同样也能生产出与进口设备质量相当的产品。这些为企业的技术改造创造了条件。液压传动:它是以液压油为工作介质,通过动力元件(油泵)将原动机的机械能变为液压油的压力能,再通过控制元件,然后借助执行元件(油缸或油马达)将压力能转换为机械能,驱动负载实现直线或回转运动,且通过对控制元件遥控操纵和对流量的调节,调定执行元件的力和速度。当外界对上述系统有扰动时,执行元件的输出量一般要偏离原有调定值,产生一定的误差。液压控制:和液压传动一样,系统中也包括动力元件、控制元件和执行元件,也是通过油液传递功率6。二者不同之点是液压控制具有反馈装置,反馈装置的作用是执行元件的输出量(位移、速度、力等机械量)反馈回去与输入量(可以是变化的,也可以是恒定的)进行比较,用比较后的偏差来控制系统,使执行元件的输出随输入量的变化而变化或保持恒定。它是一种构成闭环回路的液压传动系统,也叫液压随动系统或液压伺服系统。液压传动系统中用的是通断式或逻辑式控制元件,就其控制目的,是保持被调定值的稳定或单纯变换方向,也叫定值和顺序控制元件。液压控制系统中用的是伺服控制元件,具有反馈结构,并用电气装置进行控制,有较高的控制精度和响应速度,所控制的压力和流量常连续变化。输出功率可放大。比例控制是介于上述二者之间的一种控制,所用比例控制阀是在通断式控制元件和伺服控制元件的基础上发展起来的一种新型的电液控制元件,兼备了上述两类元件的一些特点,用于用手调的通断式控制不能满足要求,但也不需要伺服阀对液压系统那样严格的污染控制要求的场合。在目前四大类传动方式(机械、电气、液压和气压)中,没有一种动力传动是十全十美的,而液压传动具有下述极其明显的优点:(1)从结构上看,其单位重量的输出功率和单位尺寸输出功率在四类传动方式中是力压群芳的,有很大的力矩惯量比,在传递相同功率的情况下,液压传动装置的体积小、重量轻、惯性小、结构紧凑、布局灵活。(2)从工作性能上看,速度、扭矩、功率均可无级调节,动作响应性快,能迅速换向和变速,调速范围宽,调速范围可达100:l到2000:1;动作快速性好,控制、调节比较简单,操纵比较方便、省力,便于与电气控制相配合,以及与CPU(计算机)的连接,便于实现自动化。(3)从使用维护上看,元件的自润滑性好,易实现过载保护与保压;元件易于实现系列化、标准化、通用化。(4)所有采用液压技术的设备安全可靠性好。(5)经济:液压技术的可塑性和可变性很强,可以增加柔性生产的柔度,和容易对生产程序进行改变和调整,液压元件相对说来制造成本也不高,适应性比较强。(6)液压易与微机控制等新技术相结合,构成“机-电-液-光”一体化已成为世界发展的潮流。第二章 压铸机的组成及工作原理2.1 压铸机的组成压铸机是将金属合金加热融化后压铸到模腔、保压成型设备,主要包括压射装置和合模装置两部分,具体组成如图2-1。压铸机压射部件装置塑化部件螺杆料筒螺杆头喷嘴注射座注射油缸座移油缸液压马达合模部件合模装置调模装置顶出装置机 身液压系统泵、液压马达、阀蓄能器、冷却器、管路等油路控制加热系统冷却系统控制系统动作程控料筒温度控制液压泵电机控制故障检测报警控制安全保护加料装置图2-1压铸机组成示意图2.1.1 压射装置压射装置是将金属液压入模具型腔进行充填成形的机构。它主要由压射液压缸组件、压射室(入料筒)、冲头(锤头)组件、快压射蓄能器组件、增压蓄能器组件组成,它的结构性能对压铸过程中的铸造压力、压射速度、增压压力及时间等起着决定性作用,并直接影响铸件的轮廓尺寸、力学性能、表面质量和铸件的致密性。该装置原理图如2-2图2-2压射原理图 1-压射冲头 2-活塞 3、4-蓄能器 5-增压活塞 6-活塞杆 7-浮动活塞 8-压射室 C1、C2 压射腔 C3 增压腔 C4 回程腔 A1、A2、A3 通道2.1.2 合模装置合模装置是保证成型模具可靠地闭合、实现模具开闭动作以及顶出制品的部件、合模装置主要由固定模具的定模板、动模板、合模缸及顶出缸组成。动模板与合模板可以是直接连接,也可以是通过连杆机构连接。合模缸和顶出缸也有液压传动来实现。金属合金压铸成型机的工作循环为: 合模-压铸-保压-冷却-开模-顶出;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。第三章 压射液压系统回路设计3.1 液压系统的基本介绍 一个完整的液压系统基本由四个部分组成,即动力部分、执行部分、控制部分、辅助装置(附件)。1.动力部分用液压泵将机械能转换成液体压力能,有时也将蓄能器作为紧急或辅助动力源。在压铸机中,一般采用叶片泵或者柱塞泵。2.执行部分能够将液体的压力能转化为机械能的装置,如液压缸、液压马达。由于压铸机的压射机构为直线运动,所以其液压系统采用液压缸,并且是单杆活塞缸。3.控制部分此部分用以实现对执行元件的运动速度、方向、作用力等的控制,也用于实现过载保护、程序控制等。液压系统主要使用各类压力、流量、方向等控制阀完成对各功能的控制。4.辅助装置上述元件以外的其他元件,有油箱、管道、蓄能器、过滤器、冷却器、加热器、压力表、流量计等。它们对系统的稳定安全完成各功能具有重要作用。3.2 对液压系统的基本要求 (1)合模运动要平稳,两片模具闭合时不应有冲击。 (2)当模具闭合后合模机构要保持压力,以防压铸时积极昂模具冲开。压铸开始后压铸机构应保持压铸压力,使金属合金充满型腔。 (3)进料时,射料时间不能太短,否则容易造成充填不足或产生回抽。 (4)为保证安全生产,系统应有安全连锁装置8。3.3.压射系统主要参数的计算3.3.1 压射液压系统设计参数 1.压射冲头直径220mm、260mm; 2.最大压射比压 40MPa;3.油缸行程2000mm; 4.二级压射速度;5.慢压射行程700mm,速度500mm/s ;快压射速行程900mm,速度5000mm/s;7.蓄能时间2s。增压行程100mm,速度15mm/s,增压时间30s 3.3.2压射缸的载荷力 压射力是压铸机的压射机构中推动压射活塞后使其运动所产生的力。压射力由高压泵和蓄能器所提供,是由该泵产生的压力油和蓄能器并通过各种液压阀进入到压射缸内传并传递给压射活塞,接着压射活塞通过活塞杆传递给压射冲头,最后压射冲头将金属也推进压铸模的型腔中。压射力可以反映压铸机功率大小的一个重要参数。由于其大小在完成整个压铸过程是变化的,所以在计算时,只需要求出最大载荷力,即: Fw (3.1) 其中式(3.1)中:d为压射冲头直径,由给定参数知,d1=0.22m、d2=0.26m;p为冲头处最大压射比压p=40MPa。代入公式 Fw 此求得 Fw1=1520KN 、Fw2=2123KN,取Fw=2123KN。取液压缸的机械效率为0.95,由这求得压射液压缸活塞上的载荷为:F=2235KN3.3.3初选系统压力系统压力的大小选择要根据系统载荷大小和设备类型确定的,还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情况等的限制。压射机构载荷最大时为金属液充满模具型腔的瞬间至增压阶段,除此之外其它的载荷都不算太高,参照表3-1,初步考虑确定系统工作压力为20MPa。 表3-1各种机械常用的系统工作压力机械类型小型工程机械建筑机械液压机重型机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力2300 ,即油在管路中呈紊流状态 ,其沿程阻力系数为: (3.12)按公式(3.12)求得沿程压力损失为:p1 =0.02MPa。 在增压回路中,管道长同为5m,管内径0.02m,增压时通过流量0.76L/s,按照上式求得其实际流速为V=2.42m/s,则其雷诺数Re=19722300,油在管道中呈平流状态,其阻力损失符合内摩擦定理,与紊流相对而言,忽略不计。 (2).局部压力损失局部压力损失p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。 根据液压系统原理图,在压射回路中,从泵到压射缸进油口,要经过单向阀,电液换向阀。单向阀的额定流量是40000L/min,额定压力损失为0.3MPa。电液换向阀的额定流量是4000L/min,额定压力损失为0.4MPa。则通过以上各阀的局部压力损失之和为:p 3,1=0.4 +0.3 =0.7MPa。 在增压回路中,从增压泵到增压缸进油口要经过单向阀,分流阀。单向阀的额定流量是100L/min,额定压力损失为0.1MPa。分流阀的额定流量为100L/min,额定压力损失为0.5MPa。则通过以上各阀的局部压力损失之和为:p3,2 =0.1+0.5=0.6MPa。由以上就算结果可得知,在慢压射时,泵到压射缸之间总的压力损失为: p1=(0.02+0.7)=0.72MPa在增压回路工作时,增压泵到增压缸之间总的损失为:p2=0.6MPa。从而得知,在压射回路中泵的出口压力pp1=(20+0.72)MPa=20.72MPa。第四章 增压液压系统回路设计 4.1 增压液压系统数参设计 4.1.1 确定增压缸的工作压力 压铸机的增压缸是为了为了满足增压倍数要求以及方便液压元件的选型,使得增压缸增压回路的工作压力与压射液压缸的工作压力保持一致,选择为20MPa。又取增压缸的增压倍数为1.5倍,压射液压缸此时的缸内压力为30MPa,此时压射液压缸的壁厚满足要求,并不影响压射缸压射回路的工作压力。4.1.2增压缸的活塞与活塞杆的直径的确定 增压液压缸又称为增压器,它利用两个活塞的有效面积的不一样,导致小活塞的压强臂大活塞的答,因而让液压系统中的局部区域获得高压。它分为单作用和双作用两种。根据单作用增压缸的工作原理,选取小活塞直径D1=0.4m,由公式 (4.1) 式(4.1)中K为增压比,代表其增压程度,p1=20MPa,p2=30MPaD2=0.49m ,查阅手册,取D2=0.5m,同时选取活塞杆的直径d=0.25m 。4.1.3计算增压液压缸实际所需流量 A =pD2/4 (4.2) 所以增压缸的面积A=3.140.50.5/4=0.196由公式 (4.3) 算的增压缸的流量=176.7L/min 4.2.增压液压液压回路的分析 增压缸利用大小活塞的有效面积不一样,实现压射缸获得高压,液压油从大活塞一端进去,推动大活塞,是的小活塞的压强增大,使压射缸的液压能增大,实现压射系统的增压。在压射缸进行快速压射的过程中,当压射液压缸达到设定的液压数值是就实现增压缸的增压运动。1. 增压缸进油回路:因为增压缸是在快压射是起到作用的,而且增压时间短,所以需要增压蓄能器实现快速增压,首先油蓄能器出来,直接通过插装阀进入增压缸大活塞的一侧实现增压。2. 增压缸进油控制油:压射缸的右端出油,经过顺序阀,从顺序阀的一端出口出来后,通过分流阀分流作用后,最后接通液体先到换向阀,是开关接通,连接在增压缸一侧的插装阀控制油出来经过液体先导换向阀返回油箱,完成了增压缸进油控制油动作。具体路线图:压射液压缸顺序阀可调分流阀液体先导换向阀,是阀通电,插装阀控制油液体先导换向阀返回油箱。 3 .增压缸回油:与压射缸回油路线一致。4.3液压阀的选择增压回路的液压阀的选择主要根据工作压力和通过阀的流量来选择的。1. 压射液压缸压射回路表4-1增压回路液压阀规格表序号 名称 允许最大流量 允许最大工作压力 选用规格 (L/min) (MPa)1 顺序阀 150 31.52 分流阀 100 32 FL-B20H3 液体先导换向阀 150 324 插装阀 150 325 单向阀 150 31.5 S15A306 减压阀 100 324.4确定增压系统液压原理图图4-1增压系统液压原理图管道内径计算 (4.4) 吸油管道v1m/s,对于压力管道v2.56m/s;对于局部收缩处或短管道,可取v57m/s;回油管道可取v1.52.5m/s。 表4-2 液压系统管道明细表管路名称 通过流量 允许流速 管路内径 公称通径 (L/min) (m/s) (mm) (mm) 增压缸进油管路 200 1 18 20增压缸回油管路 200 1 18 20 4.5 增压缸缸体结构和重要零件的设计 由前面液压系统设计中的分析可知,增压缸是通过面积不同的大小活塞做成的增压器,使压射缸体内增压从而增强其压射力。4.5.1 增压缸主要参数的确定 由之前的液压系统原理设计分析计算已知,增压缸的工作压力为20MPa,根据单作用增压缸的工作原理,选取小活塞直径D1=0.4m根据前面的计算得出p1=20MPa,p2=30MPa ,D2=0.49m ,查阅手册,取D2=0.5m,同时选取活塞杆的直径d=0.25m ,增压行程为100mm4.5.2 液压缸主要零部件设计及验算液压缸的主要零部件包括:缸体、缸头、后端盖、活塞、活塞杆、中盖、 密封件、防尘圈、和排气装置等。 4.5.3. 缸体设计 1.缸体结构的选择 增压缸大小缸体之间使用中盖连接在一起,同时还可以作为活塞杆的导向作用,减缓两活塞的负荷。具体连接如图图4-2缸体连接图2.缸体的技术要求 缸体内径采用H8 、H9 配合;大小缸体内径D 的圆度公差值等级可按9、10 或 11 级选 取,圆柱度公差等级应按8 级选取;缸体端面T 的垂直度公差值可按7 级选取;为了防 止腐蚀和提高寿命,缸体内表面应镀以3040um 铬层,镀后进行珩磨或抛光。 3. 缸筒材料的选取和确定强度 表4-3部分材料的机械性能表缸筒常用无缝钢管材料机械性能材料204202502530500300183554032017456103601415MVn7505002627SiMn12508501230CrMo9508001235CrMo100085012 在此处,缸体材料选取27SiMn,查表中可以得到:缸体材料的屈服强度 ;缸体材料抗拉强度 ;缸筒材料的许用应力 。其中n=5是选取的安全系数 其中n=5是选取的安全系数。4. 缸筒壁厚的计算 缸体壁厚的计算公式如(4.5) (4.5)公式(4.5)中,D为缸体的直径,为缸筒的许用应力,缸筒材料选取27SiMn的需用应力为,Py为试验应力,当缸体的额定压力不大于16MP时候,Py等于1.5Pn,当缸体的额定压力大于16Mp时候,Py等于1.25Pn,增压缸缸体的额定压力Pn=20MP,所以取Py=1.25Pn=25Mp。代入公式 (4.5)得出=25500/(2250)=25mm4.5.4 活塞的设计 增压缸有大小活塞,本次设计中选取大活塞的设计,根据设计要求,前面已经算出了增压缸大活塞的直径为500mm。 1.活塞结构的设计 活塞分为整体式和组合式两类,为了方便设计,本次设计中决定选用整体式活塞, 具体如连接如图4-3 图4-3活塞连接方式2.活塞的密封 因为增压工程中,压强会增大,所以在此处采用活塞环密封方式,其摩擦阻力小,耐磨性要好,寿命长,要适用于高温、高压,高速工况。3活塞的材料 因采用活塞环密封,所以活塞材料为ZCuAl10Fe3 ,具有高的力学性能,耐磨性和耐腐蚀性能较好。 4.活塞的尺寸及技术要求 已知活塞直径为500mm,选择活塞厚度为活塞直径的0.6 倍,则计算结果为300mm。 其技术要求为:活塞外径D 对内孔D1 的径向跳动公差等级,按7、8 级选取;端面 T 对内孔D1 轴线的垂直度公差等级,应按7 级选取;外径D 的圆柱度公差等级,按9、 10 或11 级选取4.5.5液压缸进、出油口的确定 液压缸的进、出油口可布置在端盖或缸筒上,进、出油口处的流,油口的连接形式为螺纹连接。 1.活塞杆的确定 活塞杆的内端与活塞连接。所有形式均需有锁紧措施,以防止工作时由于往复运动而松开。活塞杆与活塞之间还需安装密封,采用缓冲套的螺纹连接,活塞杆中间还可以增加中盖用于连接两缸体并起到支撑和导向作用。 2.缓冲装置的设置增压缸实现增加,会使缸体局部压强增大,为了减少液压缸在行程终端由于液压冲击和噪音,必须采用缓冲装置。当停止位置不要求十分准确时,可在回路中设置减速阀和制动阀。4.5.6排气装置 由于增压缸由大小两个活塞组成的增压器,而活塞与活塞杆和缸体内壁都有密封装置,导致活塞之间空气是密闭的,无法排到外面去,当增压器起作用时候,由于大小活塞的有效面积不同,里面的气体就会受到挤压,严重影响增压缸的正常运作,所以在它们之间设置两个排气装置。为使液压缸运动稳定,设置两个排气阀,在此处采用整体型排气阀,其结构见下图4-4图4-4增压缸排气装置4.5.6增压缸总体结构设计图4-5增压缸总体结构图第五章 锁模液压系统回路设计5.1锁模液压系统主要参数的计算5.1.1锁模缸的推力计算 设计给定参数锁模行程为1800mm,锁模力也称合模力,具体表现为锁模机构锁模后,当熔料进入模腔时,模板对模具有一个锁住模具的力,也就是锁紧力。.液压肘杆式合模机构的锁模力是通过锁模油缸产生的推力被曲肘连杆机构传递和放大并作用在动模板上,然后使模具产生合模动作的。锁模力应满足下面的公式 (5.1) (5.1) 其中式 (5.1)中 合模力安全系数,一般取1.1-1.2,考虑到设计要求,此处取1.2;模腔平均压力(Mpa),根据制品要求和物料特性,此处模腔平均压力确定为40Mpa;制品在分型面上的投影面积();根据合模力为100000KN代入上式得出A=2.0油缸推力计算公式如(5.2) (5.2)公式 (5.2)中,Fm是合模力,F0是合模缸的推力,合模力是合模缸的推力经过机构的传递放大之后得到的,M就是力的放大倍数,根据设计要求给定的设计参数放大倍数M为20,所以换算公式得出所模缸的推力F0。 5.1.2确定锁模油缸压力和相关的直径 1.确定锁模缸直径和压力。考虑到要完成锁模动作的要求,初步选择额定油泵压力来满足其动作,而压力油经溢流阀调压后压力分别是,则可以根据公式(5.3)计算出合模油缸缸径D。 D= (5.3) 根据缸径和活塞杆的运动形式,选择单活塞杆SD基本型拉杆式液压缸,缸径0.57m,为了设计的产品容易生成,取缸径为0.6m。反过来的到合模油缸的推力符合设计要求,最后确定进入合模油缸腔的压力为2确定活塞杆的直径根据缸径和活塞杆的运动形式,选择单活塞杆SD基本型拉杆式液压缸,缸径D=0.60m查阅手册,按照GB/T23481993,取d/D0.7,则活塞杆直径dh0.70.57m3.99m,取dh0.4m5.1.3计算压射液压缸实际所需流量设实际所需流量为,则 =AV (5.4)式(5.4)中A为活塞面积(m2),V为运动速度(m) A =pD2/4所以合模缸的面积A=3.140.570.57/4=0.255由给定的设计参数合模缸活塞平均速度为3600mm/s所以锁模缸的平均流量=25.5918L/s5.2锁模液压系统的回路分析 锁模分为三个顺序动作完成:分别是常速锁模、低压锁模、锁模快转慢到终止。5.2.1常速锁模 1.常速锁模进油动作:常速锁模开始,首先比例压力阀切换到相应的锁模压力值,油从油箱出来,通过过滤净化,液压泵将它转化为液压能,通过比例流量阀控制其出口的流量,换向阀的一端接通,油通过经过换向阀进入锁模缸的活塞端,推动活塞带动活塞杆运动完成锁模。具体动作路线如下:油箱过滤器液压泵比例流量阀三通四位电液换向阀锁模液压缸 2.常速锁模回油动作:油从锁模缸的一端出来,经过换向阀流后,通过冷却器将其冷却后流回油箱里去。5.2.2低压锁模 比例压力阀淘到相应的压力值,其工作路线与常速锁模一致。5.3 液压阀的选择 表5-1 锁模回路阀的选择序号 名称 允许最大流量 允许最大工作压力 选用规格 (L/min) (MPa)1 卸荷溢流阀 6000 25 DBW进行定制2 三位四通电液换向阀 6000 31.5 DSG进行定制3 单向阀 40000 31.5 RVP进行定制4 比例压力阀 6000 25
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