100吨四柱式液压机系统的分析与设计

附录I附录1燕山大学本科毕业设计（论文）开题报告课题名称：100吨四柱式液压机系统的分析与设计学院（系）：里仁学院年级专业：液压08-1班学生姓名：吕东指导教师：刘劲军完成日期：2011年3月燕山大学本科生毕业设计（论文）II附录III一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义液压机是一种以液体为工作介质，用来传递能量以实现各种工艺的机器。液压机被广泛应用于机械工业的多领域，例如在锻压领域中，液压机广泛用于自由锻造、模锻、冲压、挤压、剪切、拉拔成型及超塑性成型等许多工艺中；而在机械工业的其他领域，液压机更被应用于粉末制品，塑料制品、磨料制品、金刚石成型、校正压装、打包以及橡胶注塑成型等不同的工业领域。液压机是根据帕斯卡原理制成的，这里假设液体是不可压缩的，管道也假设为绝对刚性，不发生弹性变形。液压机一般由本体（主机），动力系统以及液压控制系统三部分组成。最常见的液压机本体结构是三梁四柱上传动式。动力系统主要提供液压机工作时所需要的高压液体并接收回程排回的低压液体。液压控制系统主要将动力系统提供的高压液体在准确的时间和地点输送到所需要的工作缸处并将各缸排回的低压液体输送回动力系统。早在1662年，帕斯卡就发现了利用液体产生很大力量的可能性，1795年，英国人Bramah取得了第一个手动液压机的专利，但真正液压机的发展历史不到200年。随着西方资本主义的发展，蒸汽机的发明，引发了工业革命，具有悠久历史的锻造工艺也逐步由手工锻造转变为机器锻造。16世纪初，出现了第一批水利机械锤。1893年，第一台蒸汽锤出现。此后，伴随着机械工业的发展，锻件尺寸越来越大，锻锤已做到落下部分超过100吨，如此笨重的锤，操作困难，振动十分巨大。1859~1861年在维也纳铁路工厂有了第一批用于金属加工的7000KN，10000KN，和12000KN的液压机。1884年，英国曼彻斯特首先使用了锻造钢锭用的锻造水压机，与锻锤相比，运动部件不必那么重，振动又小，发展很快。在1887~1888年间，制造了一系列锻造水压机，其中包括一台40000KN的大型水压机。1893年，建造了当时最大的120MN锻造水压机。1934年，德国制造了70000KN模锻水压机；1938~1944年之间，为了第二次世界大战的需要，又相继制造了三台150MN的锻造水压机和一台300MN的大型模锻水压机。美国在1955燕山大学本科生毕业设计（论文）IV年左右先后制造了两台315MN及两台450MN的大型模锻水压机。苏联则在20世纪50年代中期到60年代初期，先后建造了几台300MN模锻水压机以及世界上最大的750MN模锻水压机。此外，在英国、法国、联邦德国也都先后建造过200~300MN的各种大型模锻液压机。1976年，在法国投产了西欧最大的650MN模锻液压机。液压机发展到现在，已经广泛应用于国民经济的各个部门，种类繁多，发展迅速，成为机床行业的一个重要组成部分。在我国，液压行业的发展仅仅有50年左右。1957~1958年，我国开始自行设计，自行制造25000KN的中型锻造水压机。20世纪60年代初期，在我国的上海和东北，又各自建立了一台120MN级的大型锻造水压机。中、后期，我国又先后成套设计并自行制造了一批技术要求更高的大型液压机，其中包括300MN有色金属模锻液压机，120MN有色金属挤压液压机，80MN黑色金属模锻水压机。20世纪70年代，我国已开始向国外出口了多台各种吨位的锻造液压机。其中最大的一台为60MN锻造水压机。至此，我国的液压机设计与制造行业，已经达到了相当高的水平。四柱式液压机的其类型主要分为：上缸式四柱液压机，下缸式四柱液压机。液压机与机械压力机相比，具有压力和速度可在广泛的范围内无级调整，可在任意位置输出全部功率和保持所需压力，结构布局灵活，各执行机构动作可很方便地达到所希望的配合关系等很多优点。同时液压元件具有高度的通用化标准化特点，设计和制造均较为简单。所以液压机在国民经济各部门得到了日益广泛的应用。二十世纪八十年代以来，随着微电子技术、液压技术的发展和应用，液压机技术有了更进一步的发展，众多机型采用了CNC或工业PC机来实现自动控制，使产品的加工质量和生产效率有了极大的提高。由于四柱液压机结构紧凑、操作方便，价格低廉，应用面广，同时四柱式液压机的设计基本上遵循一定的步骤，加工企业在面对不同用户的需求时只需在原有系列四柱液压机基础上进行参数调整即可，比如最常见的是台面大小的调整，压机开口高度的不同，动梁行程的不同等等。因此虽然有人员重复性设计工作较多、设计冗余时间长、不同的设计资料难以通附录V用等缺陷，还是在生产加工领域取得了广泛的发展。四柱式液压机的特点：三梁四柱结构，经济实用，液压控制采用插装阀集成系统，减少泄露点，动作可靠，使用寿命长，可实现定压和定程两种成形工艺，具备保压延时功能，工作压力行程可在规定的范围内调节，采用按钮集中控制，可实现手动、半自动、自动三种操作方式。四柱式液压机的功能：本系列液压机适用于可塑性材料的压制工艺，如冲压、弯曲、翻边薄拉伸等也可从事校正、压装、塑料制品及粉末制品的压制成型。二、研究的基本内容，拟解决的主要问题研究的基本内容：⑴选择合理的液压系统设计方案（工艺方案设计、液压系统原理图设计、液压站总体布局设计）以满足液压系统的使用性能和安全性能要求；⑵技术设计（各组成部分及液压系统的控制系统设计、阀块的设计、绘制设计图样和编写技术文件）；⑶通过液压传动控制系统和电气控制系统对主机进行动作循环控制，使液压机能够准确作出如下动作：主缸活塞滑块快速下行、主缸活塞滑块慢速加压、主缸保压、主缸卸压、主缸活塞滑块回程、顶出缸活塞顶出、顶出缸活塞退回；⑷设备设计达到布局合理，结构紧凑、工作稳定可靠、操作简单、维护方便、污染小、噪音低、自动化程度高等要求；⑸能够完成设计要求的加工要求，满足生产需要；⑹整个液压系统的设计要满足拆装方便，使用维护简单的要求。需解决的问题：相关资料的查阅，开题报告、文献综述的编写，设计方案的选定，液压控制系统系统图的选择与绘制，参数的设计计算，元件的选取、阀块、泵站、油箱的设计及装配图的绘制，设计说明书的编写。燕山大学本科生毕业设计（论文）VI三、研究步骤、方法及措施研究步骤：分析、理解设计任务书的要求→查阅相关资料→初步拟定设计方案→设计方案对比并确定最佳方案→参数的设计计算→元件的选取→阀块的设计→泵站的设计→完成液压泵站装配图、液压阀组装配图及阀块装配图、油箱装配图的计算机辅助设计（CAD）制图和手工绘图→编写设计说明书。研究方法：对比法，根据给定的设计参数，按照已有的成熟的四柱液压机液压控制系统及电气控制系统的设计程序完成系统的设计计算。四、研究工作进度第1—4周，查阅资料熟悉系统特性，提出具体设计方案，完成设计任务1，提交开题报告。第5—10周，100t四柱式液压机系统的分析设计，画出整个系统的原理图，完成设计任务2。第11—13周，整个系统的设计，完成设计任务3。第14—15周，进行液压油缸的设计。完成设计任务4。第16—17周，完成图纸工作量，并书写设计任务书及使用说明书，准备答辩。五、主要参考文献[1]．俞新陆．液压机的设计与应用．机械工业出版社，2006．12[2]．机械设计手册编委会．机械设计手册．第4卷．机械工业出版社，2004．6[3]．雷天觉．新编液压工程手册．北京：北京理工大学出版社，1998[4]．成大先．机械设计手册．北京：化学工业出版社，1997[5]．宋学义．袖珍液压气动手册．机械工业出版社，1995[6]．张利平．液压控制系统及设计．北京：化学工业出版社，1997[7]．张利平．液压气动系统设计手册．北京：机械工业出版社，1997附录VII[8]．张利平．现代液压技术应用220例．北京：化学工业出版社，2004[9]．官中范．液压传动系统．北京：机械工业出版社，1981[10]．路甬祥．液压气动技术手册．北京：机械工业出版社，2002[11]．李贵闪,何晓燕,荣兆杰．我国液压机行业的现状及发展．合肥锻压机床技术有限公司，2006[12]．王孝培.冲压手册.北京：机械工业出版社，1988.[13]．宋丽华，毛君．四柱式液压机液压系统设计．辽宁工程技术大学机械工程学院，2009[14]．俞新陆，杨津光．液压机的结构与控制．北京：机械工业出版社，1989[15]．天津锻压机床厂．中小型液压机设计计算．天津：天津人民出版社，1977燕山大学本科生毕业设计（论文）VIII附录IX附录2燕山大学本科毕业设计（论文）文献综述课题名称：100t四柱式液压机系统的分析与设计学院（系）：里仁学院年级专业：液压08—1班学生姓名：吕东指导教师：刘劲军完成日期：2011年3月燕山大学本科生毕业设计（论文）X附录XI一、课题国内外现状液压机是一种以液体为工作介质，用来传递能量以实现各种工艺的机器。液压机是制品成型生产中应用最广的设备之一。自19世纪问世以来发展很快，已成为工业生产中必不可少的设备之一。由于液压机在工作中的广泛适应性，使其在国民经济各个部门获得了广泛应用。四柱式（通用）液压机属于板料冲压液压机，这类液压机主要用于各种金属板料的冲压成型，包括落料、冲裁、拉伸、弯曲、翻边、精密冲裁等，还可以用于冷挤、校正、压装、粉末制品、磨料制品、塑料制品和绝缘材料的压制成型。液压机由于具有以下多方面的优点，因此在很多领域得到广泛应用。1）基于液压传动原理，执行元件结构简单，结构上易于实现很大的工作压力，较大的工作空间和较长的工作行程，因此适应性强，便于压制大型工件或较长、较高的工件。2）由于执行元件结构简单，具有灵活布置的特点，因此可以根据工艺要求进行多方位的布置以及多地点分散布置。3）在行程的任何位置均可产生液压机额定的最大压力。4）活动衡量的总行程可以在一定范围内任意无极改变，行程的下转换点也可以根据工艺要求方便的控制和改变。5）可以用不同阀的组合来实现工艺过程的不同程序，方便的适应程序的变化，便于实现程序控制及计算机自动控制。6）工作平稳、撞击、振动和噪声较小，对工人健康、厂房基础、周围环境及设备本身都有很大好处。由于液压机的液压系统和整机结构方面，已经比较成熟，国内外液压机的发展主要体现在控制系统方面。微电子技术的飞速发展，为改进液压机的性能、提高稳定性、加工效率等方面提供了可能。相比来讲，国内机型虽种类齐全，但技术含量相对较低，缺乏技术含量高的高档机型，这与机电液一体化，中小批量柔性生产的发展趋势不相适应。在国内外液压机产品中，按照控制系统，液压机可分为三种类型：一种是以继电器为主控元件的传统型液压机；一种是采用可编程控制器控制的液压机；第三种是应用高级微处理器（或工业控制计算机）的高性能液压机。三种类型功燕山大学本科生毕业设计（论文）XII能各有差异，应用范围也不尽相同。但总的发展趋势是高速化、智能化。（l）继电器控制方式是延续了几十年的传统控制方式，其电路结构简单，技术要求不高，成本较低，相应控制功能简单，适应性不强。其适用于单机工作、加工产品精度要求不高的大批量生产（如餐具、厨具产品等），其也可组成简单的生产线，但由于电路的限制，稳定性、柔性差。现在，国内许多液压机厂家是以这种机型为主，使用对象多为小型加工厂，或加工精度要求不高的民用产品。国外众多厂家只是保留了对这种机型的生产能力，而主要面向以下两种技术含量高的机型组织生产。（2）可编程控制器是在继电器控制和计算机控制发展的基础上开发出来的，并逐渐发展成以微处理器为核心，把自动化技术，计算机技术，通讯技术溶为一体的新型工业自动控制装置。目前已被广泛的应用于各种生产机械以及自动化生产过程中。随着技术的不断发展，可编程序控制器的功能更加丰富。早期的可编程序控制器在功能上只能进行简单的逻辑控制。后来一些厂家开始采用微电子处理器作为可编程序控制器的中央处理单元（CPU），从而扩大了控制器的功能，使其不仅可以进行逻辑控制，而且还可以对模拟量进行控制。因此，可编程控制器控制方式是介于继电器方式和工业控制机控制方式之间的一种