畢業(yè)設(shè)計課題任務(wù)書院(系)：機械學院 專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化指導教師 學生姓名 課題名稱 中型四柱式液壓機及液壓系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容及任務(wù)一、設(shè)計的主要技術(shù)參數(shù)用途：適用于可塑性材料的壓制工藝，如粉末制品成型、塑料制品成型、冷熱擠壓金屬成型、薄板拉伸以及沖壓、彎曲、翻邊、校正等工藝的四柱式萬能液壓機。 性能特點：本液壓機具有調(diào)整、手動及半自動三種工作方式，可實現(xiàn)定壓和定程兩種工藝方式。定壓成型時，在壓制后有保壓延時及自動回程動作。工作臺中間裝有頂出裝置，除頂出制品外，還可作為液壓墊用于薄板拉伸制件的壓邊成型工藝，其工作壓力與行程可根據(jù)工藝需要在規(guī)定范圍內(nèi)調(diào)整；可用繼電器控制或 PLC 控制的電氣控制系統(tǒng)。主要技術(shù)參數(shù)：公稱力（最大壓力）2000KN，回程力 400 KN，頂出力 350KN，液體最大工作壓力 25 Mpa，拉伸滑塊行程 700mm, 頂出活塞最大行程 250mm, 滑塊距工作臺最大距離1100mm。二、 畢業(yè)設(shè)計圖紙1. 2000KN 四柱式萬能液壓機主機總圖；2. 液壓動力系統(tǒng)原理圖；3. 液壓動力系統(tǒng)（液壓站）裝配圖；4. 其它零部件圖。三、設(shè)計說明書1. 液壓機及液壓系統(tǒng)(與電氣控制系統(tǒng))工作原理及工藝參數(shù)的分析與確定； 2. 液壓動力系統(tǒng)配置、元器件選型與布置設(shè)計；3. 部分液壓元器件結(jié)構(gòu)參數(shù)確定； 4. 設(shè)計說明書中英文摘要四 、外文翻譯翻譯約三千文字的專業(yè)英語資料擬達到的要求或技術(shù)指標1.了解液壓機的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。2.掌握液壓機機械設(shè)計的一般過程。a.液壓機及液壓系統(tǒng)與其電氣控制系統(tǒng)方案設(shè)計（工藝分析、原理圖設(shè)計、總體布局）。b.技術(shù)設(shè)計（各組成部分的運動設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇、零件強度與剛度校核、繪制設(shè)計圖樣和編寫技術(shù)文件。 ）c.審核鑒定。3.了解常用的 CAD 設(shè)計軟件，并能熟練運用一種 CAD 軟件進行液壓機機械設(shè)計。4.具備較強的自學能力、掌握獨立獲取、消化和應(yīng)用新知識的能力和方法，具有一定的分析解決實際問題的能力，具有初步的科研、開發(fā)能力。起止日期 工作內(nèi)容查資料、寫開題報告畢業(yè)實習、翻譯英語資料總體方案設(shè)計、液壓系統(tǒng)方案設(shè)計、元器件結(jié)構(gòu)參數(shù)確定、其他參數(shù)確定及設(shè)計2000KN 液壓機裝配圖及液壓原理圖、系統(tǒng)配置圖、液壓站總圖與其他零部件圖繪制撰寫設(shè)計說明書、論文進度安排準備答辯主要參考資料1.GB9166-88.四柱液壓機精度.北京:國家標準局,1988～05～05 發(fā)布2.JB3915-85.液壓機安全技術(shù)條件.北京:中華人民共和國機械工業(yè)部,1985～02～08 發(fā)布3.許福玲、陳堯明主編。液壓與氣壓傳動（第二版） ，北京：機械工業(yè)出版社 2004.74.何存興主編。液壓與氣壓傳動，武漢：華中科技大學出版社 2000.85.李愛華等主編。工程制圖基礎(chǔ) 北京：高等教育出版社，2003.86.鐘毅芳等主編。機械設(shè)計，武漢：華中科技大學出版社 2001.27.朱理主編。機械原理，北京：高等教育出版社，2004.48.王伯平主編?；Q性與測量技術(shù)基礎(chǔ)，北京：機械工業(yè)出版社 2000.29.趙程、楊建民主編。機械工程材料，北京：機械工業(yè)出版社 2003.110.秦曾煌主編。電工學，北京：高等教育出版社，2003.211.李建興主編.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù). 北京：機械工業(yè)出版社 2004.712.李發(fā)海、王巖編著。電機與拖動基礎(chǔ)（第二版） 。北京：清華大學出版社.199413.陳遠齡、黎亞元、傅國強主編。機床電氣的自動控制 重慶大學出版社14.成大先主編。機械設(shè)計手冊 單行本 機械傳動。北京：化學工業(yè)出版社，200415.成大先主編。機械設(shè)計手冊 單行本 常用設(shè)計資料。北京：化學工業(yè)出版社，200416.成大先主編。機械設(shè)計手冊 單行本 聯(lián)接與緊固。北京：化學工業(yè)出版社，200417.PLC 在改造成型壓力機上的應(yīng)用。電腦開發(fā)與應(yīng)用 2002 年第 05 期- 1 -教研室意見簽名：年 月 日院(系)主管領(lǐng)導意見簽名：年 月 日1學生實習報告實習性質(zhì)：畢業(yè)實習 院（系）：機械工程學院 專業(yè)：機械設(shè)計及其自動化 班級： 姓名： 學習理論知識的目的是為了更好的用于指導實踐，創(chuàng)造更大的生產(chǎn)力。如何讓理論和實際得到有機的結(jié)合是我們學習時值得思考的問題。作為學生的我們，讓理論和實際有機聯(lián)系在一起的方式就是去企業(yè)進行實地的實習。只有這樣，才能在實習過程中發(fā)現(xiàn)書本上沒有的問題，從而鞏固自己理論知識的同時提高自己的實踐動手能力。這次實習的時間不是很長，可是此次實習對我們這些還沒有實際工作經(jīng)歷的學生來說是具有重要的意義。它將為我們進入企業(yè)，適應(yīng)企業(yè)的環(huán)境提供了經(jīng)驗支持。經(jīng)過幾天的實習，不論是從專業(yè)知識的鞏固上還是從實踐能力的提升上都有帶來了很大的幫助。現(xiàn)在實習業(yè)已結(jié)束，值得總結(jié)和思考的問題并沒有隨著實習的結(jié)束而結(jié)束，我們需要總結(jié)的經(jīng)驗還很多，值得學習的實踐經(jīng)驗也不少。為了更好的讓這次實習達到預期的目標和效果，也為今后的工作借鑒提供點認識基礎(chǔ)，特別將實習的所見、收獲、感受用報告綜述如下。2007 年 3 月 20 日我來到衡陽起重運輸機械廠進行畢業(yè)實習。在公司人員的介紹下，我了解了公司的發(fā)展現(xiàn)狀及主要的產(chǎn)品。公司性質(zhì)屬于國有企業(yè)，在冊員工大約 1500 人，其中工程設(shè)計人員 70 人左右，銷售有十個部門，大約400 人左右，從事生產(chǎn)管理的近 100 人左右。目前公司的實力排名在全國同行中可以排到前五。為了讓公司的發(fā)展不斷壯大，經(jīng)營的業(yè)績有新的突破，公司進行了體制改革，建立了合理的獎罰制度，調(diào)動了員工的積極性。公司主要由四大塊組成，即：設(shè)計處、生產(chǎn)部、銷售部、行政管理處，這次實習主要去設(shè)計處和生產(chǎn)部。公司目前主要的產(chǎn)品是“強龍”牌帶式輸送機，帶式輸送機主要用于散裝物料的運輸，如；礦山冶金、電廠、煤礦、化工廠、港口等。聽公司領(lǐng)導介紹，在帶式輸送機做的比較好的企業(yè)有遼寧的沈礦和河北的唐冶。質(zhì)量就是企業(yè)的生命，為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，在關(guān)鍵部件的生產(chǎn)上運用先進的生產(chǎn)設(shè)備，例如：滾筒制造時采用自動卷板機來完成，托輥密封焊接采用自動焊接設(shè)備等等。除此之外，公司還建立了一整套帶式輸送機的測試實驗裝置，這樣設(shè)計和生產(chǎn)可以得到更好的互補。由于帶式輸送機不是封閉式的傳輸，這樣會因傳輸時產(chǎn)生的振動使物料撒落，從而對環(huán)境造成污染。為了解決這個問題，管狀輸送機得到了初步的研究和發(fā)展，目前從事管狀輸送機生產(chǎn)的廠家還2不多，處于起步階段，因為它的受力情形比帶式輸送機更復雜，生產(chǎn)成本更高。為了順利完成實習任務(wù)，了解各個實習部門的組成和職責是必要的。首先是設(shè)計處，該處下設(shè)兩個機構(gòu)，即：產(chǎn)品設(shè)計處和工藝設(shè)計處。產(chǎn)品設(shè)計處主要根據(jù)客戶的要求進行參數(shù)設(shè)計、產(chǎn)品選型、非標件圖紙設(shè)計、校對審核、設(shè)計資料歸檔等工作；工藝設(shè)計處主要根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計處的設(shè)計要求進行機加工工藝方案的設(shè)計和材料的定額計算等工作。接下來是生產(chǎn)部，該部門和設(shè)計處有著直接的聯(lián)系，因為設(shè)計人員設(shè)計意圖的表達最終還要依靠生產(chǎn)部門才能得以實現(xiàn)，兩個部門是相輔相成的，缺一不可。生產(chǎn)部下設(shè)七個生產(chǎn)車間，即：金結(jié)構(gòu)車間、焊接車間、機加工車間、滾筒生產(chǎn)車間、托輥生產(chǎn)車間、裝配車間、質(zhì)檢與包裝車間。我去的第一個實習部門是設(shè)計處，看到所有的設(shè)計都是在計算機上借助輔助設(shè)計軟件進行設(shè)計計算。聽設(shè)計人員的說，以前的設(shè)計都是徒手設(shè)計，勞動強度很高而且效率很低，設(shè)計的圖紙很容易出錯并且還不容易修改，自從運用計算機輔助設(shè)計后，不僅效率提高了，設(shè)計質(zhì)量上去了，還在下料時節(jié)省了大量的原材料，減少了浪費。我看了他們實際設(shè)計的操作過程，包括參數(shù)的計算、產(chǎn)品選型、非標零件圖紙設(shè)計、圖紙打印、曬藍圖、資料歸檔等。我問他們設(shè)計圖紙是不是設(shè)計中最重要的？他們說設(shè)計的精髓在于通過參數(shù)的計算，對比設(shè)計方案，然后確定最佳的設(shè)計方案，其實圖紙只是設(shè)計思想的表達載體。設(shè)計方案的優(yōu)劣直接影響機加工工藝的可行性和加工的質(zhì)量。由于帶式輸送機在運行中受力復雜，輸送機越長受力越把握不準，啟動也是個難題，這樣對每個設(shè)計人員而言將是個考驗。2000 年的時候公司就遇到了這樣的問題，當時黃驊港帶式輸送機項目要求設(shè)計的單機帶長為十多公里，當時在國內(nèi)是最長的，難度可想而知。通過他們認真謹慎的設(shè)計計算，采用軟啟動方式啟動，最后產(chǎn)品成功交付使用。我想一個企業(yè)的競爭歸結(jié)到最后是設(shè)計方案優(yōu)劣的競爭。由此可以看出，想要成為一個出色的設(shè)計人員不僅要有深厚的專業(yè)知識和經(jīng)驗作基礎(chǔ)，還要會運用計算機輔助設(shè)計軟件，這樣你的設(shè)計思想才可以完整的表達。如果你某方面“斷層” ，設(shè)計肯定達不到理想的效果。生產(chǎn)部門是提升實踐動手能力的最好地方，理論與實際可以聯(lián)系于一體，從中可以發(fā)現(xiàn)不少書本上沒有碰到的問題。首先去的車間是金結(jié)構(gòu)車間，該車間主要根據(jù)設(shè)計的圖紙完成下料工作，為下一個工序做準備。在車間看到了剪板機、氧炔焰切割機、沖壓機、沖裁機等設(shè)備；焊接車間主要用于板件的焊接，該車間主要用于焊接帶式輸送機的驅(qū)裝架、機架、中間架、拉緊裝置等部件，焊接的方式一般以角焊為主；3機加工車間主要進行軸的加工、鉆孔、銑、刨削平面、插鍵槽、磨削平面等。在該車間看到了普通車床、立式車床、龍門銑床、外圓磨床、搖臂鉆床、刨床、插床等機加工設(shè)備。在這個車間我更清楚的了解了軸的加工過程，即：熱處理毛坯→車削端面→鉆中心孔→粗車外圓柱表面→精車→磨削；滾筒車間主要生產(chǎn)傳動滾筒和改向滾筒，滾筒直徑一般有400、500、600、800、1000、1200、1400、1600、1800、2000(mm)等常用系列。滾筒是個很重要的部件，特別是傳動滾筒，在傳動過程中利用摩擦力來傳遞扭矩，改向滾筒承受的力較傳動滾筒的小。滾筒的制造質(zhì)量是個關(guān)鍵，如果質(zhì)量得不到保證，很容易引發(fā)安全事故。為此滾筒的筒皮材料選用采用優(yōu)質(zhì)鋼板，利用自動卷板機卷制加工，焊接采用埋弧焊技術(shù)。根據(jù)傳遞載荷的不同，可以改變滾筒膠面的形式來增大摩擦力，一般改向滾筒采用光面，傳動滾筒則采用“人字形”或“菱形”兩種，一般多采用“人字形”膠面，后者可用于可逆?zhèn)鬟f。滾筒制造好后，必須進行靜平衡實驗，這樣防止?jié)L筒在轉(zhuǎn)動過程中因不平衡而產(chǎn)生“竄動”現(xiàn)象；托輥生產(chǎn)車間生產(chǎn)的托輥種類很多，有緩沖托輥、承載托輥、過渡托輥、回程托輥、調(diào)心托輥、槽形托輥、梳形托輥、螺旋托輥等。由于托輥的主運動是旋轉(zhuǎn)，因此對其密封性要求很高，防止灰塵和水的進入而影響傳動。所以選用鋼管為原材料，兩端的密封性問題的解決，通過自動焊接機焊接。為減少摩擦，托輥的軸承內(nèi)應(yīng)注入潤滑脂。托輥生產(chǎn)完成后也要進行定時的旋轉(zhuǎn)實驗，檢測是否達到使用要求；裝配車間主要完成部件的組裝工作。例如：滾筒的裝配、驅(qū)動裝置的裝配等等。如果裝配精度不高，將直接影響使用性能，可能會讓部件過早磨損或運動中產(chǎn)生振動。通過對裝配車間的實習發(fā)現(xiàn)，他們的裝配工具和方法都不是很先進，基本上是人工完成，沒有自動化裝配線。產(chǎn)品裝配好后運往質(zhì)檢與包裝車間，完成產(chǎn)品出廠前的質(zhì)量檢測、貼標、涂刷防銹漆、包裝等工作。經(jīng)過很短幾天的實習，讓我覺得理論和實際有時候是統(tǒng)一的，但有時候經(jīng)驗卻比理論來得直接。通過這次實習，長了見識，學到了書本上沒有的基本生產(chǎn)常識，了解了一個產(chǎn)品從設(shè)計到最后出廠的整個生產(chǎn)流程。經(jīng)過實習覺得設(shè)計部門是事關(guān)企業(yè)成敗的關(guān)鍵部門，只有設(shè)計出的產(chǎn)品能夠被市場接受，那才叫設(shè)計成功，才有競爭力，才會產(chǎn)生經(jīng)濟效益。作為一名工程設(shè)計人員要有認真謹慎的工作態(tài)度，要勤于學習，敢于挑戰(zhàn)自己，遇到困難不能知難而退，應(yīng)該迎難而上。綜合素質(zhì)對于設(shè)計人員來說是很重要的，譬如說：如果你只懂設(shè)計卻不知道機加工工藝編制或者圖紙表達有問題等，這些不足都不應(yīng)該在設(shè)計人員身上看到。要知道這些都是機械設(shè)計的基礎(chǔ)。不知道機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，產(chǎn)品無4法成型；不知道工藝方案的設(shè)計，產(chǎn)品做不出來；不知道繪圖，就無法和別人交流你的設(shè)計思想。除此之外，生產(chǎn)部門便是設(shè)計的有利保障，產(chǎn)品加工質(zhì)量的好壞對整個系統(tǒng)的性能將有很大提高。作為一個企業(yè)，應(yīng)該多多加強設(shè)計部和生產(chǎn)部的聯(lián)系和交流，這樣有利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量。因為實習的時間有限，這次沒有實際動手操作的機會。作為工程技術(shù)人員，要勤于動手、動腦，不要有眼高手低的意識，要從實踐中發(fā)現(xiàn)問題并尋求解決的方法，提升能力。實習雖然結(jié)束了，但是留給我們學習的任務(wù)還很多，總結(jié)實習的經(jīng)驗，看清實習的收獲，認識實習的不足，這樣有利于今后步入企業(yè)后快速成長。再此感謝公司的實習指導人員和實習指導老師！實習生： 5時 間： 年 月 日 本科畢業(yè)設(shè)計開題報告（2007 屆）學 院、系： 機械工程學院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學 生 姓 名： 彭 勇 班 級： 學號 指導教師姓名： 職稱 題目：中型四柱式萬能液壓機及液壓系統(tǒng)設(shè)計- 1 -1.課題任務(wù)情況，查閱文獻資料，撰寫 1500～2000 字左右的文獻綜述。（1）液壓傳動技術(shù)的研究發(fā)展動向及應(yīng)用情況① 液壓傳動技術(shù)的發(fā)展與研究動向隨著科學技術(shù)的不斷進步，目前液壓技術(shù)正向著高壓、高速、大功率、高效、低噪音、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。由于計算機科學技術(shù)的成熟，一些新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的設(shè)計都運用了計算機 CAD、CAT、CDC、計算機實時控制、計算機仿真與優(yōu)化等計算機輔助技術(shù)，很大程度上提高了產(chǎn)品設(shè)計的質(zhì)量。雖然液壓傳動技術(shù)方便簡潔，但是液壓傳動中存在著一些亟待解決的問題，如：液壓系統(tǒng)工作時的穩(wěn)定性、工作介質(zhì)的泄漏、液壓沖擊對設(shè)備可靠性的影響等等，這些問題都是液壓傳動技術(shù)需要研究和解決的。任何技術(shù)的改革和創(chuàng)新，都必須以穩(wěn)定、可靠的工作為前提，這樣才具有它的實際意義。② 液壓傳動技術(shù)的應(yīng)用液壓傳動技術(shù)發(fā)展到今天已經(jīng)擁有較為完善的理論和實踐基礎(chǔ)。雖然液壓傳動還存在一些缺陷，但總體上優(yōu)點還是蓋過了缺點。正因為液壓傳動具有很多機械傳動所不具備的優(yōu)點，液壓傳動技術(shù)在機械工業(yè)的各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如：礦山機械、工程機械、冶金機械、建筑機械、起重機械等。液壓技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了從手動到半自動化、自動化的逐步發(fā)展，從而也推動了機械工業(yè)的向前發(fā)展。在整個機械傳動工程中，液壓傳動技術(shù)扮演了舉足輕重的角色。 （2）液壓傳動的特點① 液壓傳動的優(yōu)點液壓傳動技術(shù)與傳統(tǒng)的機械傳動相比，液壓傳動操作方便簡單，調(diào)速范圍廣，很容易實現(xiàn)直線運動，具有自動過載保護功能。液壓傳動容易實現(xiàn)自動化操作，采用電液聯(lián)合控制后，可以實現(xiàn)更高程度的自動控制以及遠程遙控。液壓傳動系統(tǒng)可以靈活布置各個元件，由于工作介質(zhì)為礦物油，良好的潤滑條件延長了元件的使用壽命。② 液壓傳動的缺點由于液壓傳動的工作介質(zhì)是流體礦物油，因而沿程、局部阻力損失和泄漏較大，泄漏的礦物油將直接對環(huán)境造成污染，有時候還容易引發(fā)各種安全事故。液壓油受溫度的影響很大，因而不能在很高或很低的溫度條件下工作。因為液壓油存在一定的壓縮性，所以液壓傳動的傳動比不恒定，不能保證很高的傳動精度。密封狀況的好壞對液壓傳動影響很大，因而液壓元件必須具有較高的制造精度。液壓傳動的故障排除不如機械傳動、電氣傳動那樣容易，因此對維護人員有較高的技術(shù)水平要求。- 3 -（3）四柱液壓機的基本情況概述目前四柱液壓機在我國主要用于實現(xiàn)塑性材料的壓力加工工藝如：冷擠、校直、彎曲、沖裁、拉伸等。此外液壓機還用于粉末冶金、翻邊、壓裝等成型工藝。液壓機按工作介質(zhì)的不同可分為油壓機和水壓機，前者的壓力傳導是通過油液來實現(xiàn)，而后者則靠乳化液實現(xiàn)，因工況要求的不同來選擇不同類型的液壓機。四柱液壓機由電氣控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、主機三部分組成，通過液壓油管和電氣裝置的構(gòu)成統(tǒng)一整體。其中電氣控制系統(tǒng)由電控箱、操作箱、電氣管道等構(gòu)成；液壓控制系統(tǒng)由動力機構(gòu)、液壓管道、限位裝置、液壓元件等構(gòu)成；主機則由機身、主缸、頂出缸等構(gòu)成。一般情況下液壓機完成一次工作循環(huán)包括如下主要動作：主缸活塞滑塊快速下行→主缸活塞滑塊慢速下行并逐漸加壓→主缸保壓→主缸卸壓→主缸活塞滑塊快速回程→頂出缸活塞頂出→頂出缸活塞回程。在拉伸薄板時，胚料還需要頂出缸壓緊，這樣的工況就要求頂出缸保持一定的壓緊力并隨著主缸一起下行。如果沒有達到所需的加工精度，可以通過調(diào)節(jié)鎖緊螺母和調(diào)節(jié)螺母來調(diào)整液壓機的加工精度。（4）四柱液壓機的工作原理及過程① 主缸◆ 快速下行——按下啟動按鈕，相應(yīng)的電磁閥得電吸合，主缸活塞滑塊在自重作用下快速下行。此時僅靠液壓泵供油是不能滿足快速下行的要求的，必須靠位于主缸頂部的輔助油箱供油來補充上腔形成的局部真空?！?慢速加壓——當主缸活塞滑塊下行到一定位置并壓下行程開關(guān)時，相應(yīng)的電磁閥得電，輔助油箱供油結(jié)束，轉(zhuǎn)為液壓油泵為主的供油形式，完成快速下行向工進的轉(zhuǎn)換。主缸活塞滑塊不斷下行最終會抵住工件，阻力急劇增大，主缸上腔的壓力提高?！?主缸保壓——當主缸上腔的油壓達到設(shè)定壓力值后，壓力繼電器發(fā)出信號，相應(yīng)的電磁閥得電，閥芯回到中位密封上下油腔，靠單向閥完成保壓功能?！?主缸卸壓——保壓一段時間后，保壓過程結(jié)束，時間繼電器發(fā)出信號，使相應(yīng)的電磁閥得電，主缸活塞處于回程狀態(tài)。由于上腔的壓力很高，為了防止液壓沖擊，應(yīng)將上腔先卸壓再讓主缸活塞回程。采用帶卸荷小閥芯的液控單向閥將高壓油泄回油箱，使主缸上腔的高壓油的壓力降到較低值，實現(xiàn)主缸活塞的安全快速回程。② 頂出缸◆ 活塞頂出——主缸活塞滑塊回程完畢后，按下頂出按鈕，相應(yīng)的電磁閥得電，這時頂出缸下腔進油，活塞上升將工件頂出。- 4 -◆ 活塞回程——工件頂出后，按下回程按鈕，使控制回程的電磁閥得電，上腔進油，活塞下降，回程完成?！?浮動壓邊——在進行薄板拉伸時，要求頂出缸有一定的壓力將胚料壓住并隨主缸活塞滑塊一起下行。浮動壓邊可滿足薄板拉伸時的壓緊要求。（5）四柱液壓機系統(tǒng)的特點及應(yīng)用范圍① 四柱式液壓機系統(tǒng)的優(yōu)點★ 該液壓系統(tǒng)采用的液壓泵具有高壓、大流量、恒功率、變量等特點，滿足工藝要求并節(jié)省能耗； ★ 該液壓系統(tǒng)能夠準確控制并完成零件的壓力加工，加工質(zhì)量可以通過調(diào)節(jié)設(shè)備來保證；★ 主缸活塞滑塊的快速下行靠自重作用來完成，通過輔助油箱補充油液來填充局部真空。這樣的快速運動回路結(jié)構(gòu)簡單，運用的液壓元件少； ★ 液壓機運用單向閥完成主缸的保壓功能，采用帶有卸荷小閥芯的液控單向閥構(gòu)成泄壓回路，完成主缸的卸壓； ★ 液壓機的主缸與頂出缸運動互鎖。即主缸運動時頂出缸是不能夠運動的，反過來也一樣。這樣可以提高液壓機工作中的安全性和穩(wěn)定性；★ 液壓機的液壓和電氣控制采用按鈕集中控制，可實現(xiàn)調(diào)整、手動、半自動等操作工藝，簡單明了。② 四柱式液壓機系統(tǒng)存在的不足▲ 液壓機屬于高壓工作設(shè)備,進行零件的壓力加工時,隨著壓力的不斷升高泄漏也會不斷增大,這樣不利于保證零件的加工精度，同時對環(huán)境也造成污染；▲ 液壓機壓力加工完成后，卸壓時存在很大的液壓沖擊，對設(shè)備損害很大；▲ 按下液壓機啟動按鈕后，執(zhí)行部件并不能夠立刻動作，還需有一段“反映時間”，動作靈敏性不及電氣控制；▲ 液壓機出現(xiàn)故障不容易及時找到并排除，給維護帶來很大的技術(shù)難題和不便；▲ 液壓機工作時會形成液壓沖擊、氣蝕等現(xiàn)象，形成了噪音，不利于營造好的工作環(huán)境。③ 四柱液壓機的應(yīng)用液壓機主要用于可塑性材料的壓制，如：沖壓、拉伸、彎曲、翻邊、熱擠壓、校正、壓裝成型、粉末制品壓制成型、磨料制品壓制成型以及塑料制品的壓制成型等壓力加工工藝。- 5 -參考文獻[1] GB9166-88.四柱液壓機精度 .北京:國家標準局[2] JB3915-85.液壓機安全技術(shù)條件.北京:中華人民共和國機械工業(yè)部[3] 許福玲、陳堯明主編.液壓與氣壓傳動（第二版）.北京：機械工業(yè)出版社[4] 章宏甲、黃誼、王積偉主編. 液壓與氣壓傳動.機械工業(yè)出版社2.選題依據(jù)、主要研究內(nèi)容、研究思路及方案。（1）選題依據(jù)① 主要技術(shù)要求參數(shù)：公稱力（最大壓力）2000KN，回程力 400 KN，頂出力350KN，液體最大工作壓力 25 Mpa，拉伸滑塊行程 700mm, 頂出活塞最大行程250mm, 滑塊距工作臺最大距離 1100mm。② 主要用途：用于可塑性材料的壓制工藝，如粉末制品成型、塑料制品成型、冷熱擠壓金屬成型、薄板拉伸、沖壓、彎曲、翻邊、校正等工藝。（2）主要研究的內(nèi)容和所要實現(xiàn)的設(shè)計目標① 選擇合理的液壓系統(tǒng)設(shè)計方案（工藝方案設(shè)計、液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計、液壓站總體布局設(shè)計、總體布局設(shè)計）滿足液壓系統(tǒng)的使用性能和安全要求；② 技術(shù)設(shè)計（各組成部分及液壓系統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇、零件強度與剛度校核、繪制設(shè)計圖樣和編寫技術(shù)文件）；③ 選擇合理的材料、液壓元件和制造加工工藝；④ 整個液壓機系統(tǒng)的設(shè)計要滿足拆裝方便，便于運輸?shù)囊螅虎?通過液壓傳動控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)對主機進行動作循環(huán)控制，使液壓機能夠準確如下動作：主缸活塞滑塊快速下行、主缸活塞滑塊慢速加壓、主缸保壓、主缸卸壓、主缸活塞滑塊回程、頂出缸活塞頂出、頂出缸活塞退回；⑥ 設(shè)備設(shè)計達到布局合理，結(jié)構(gòu)緊湊、工作穩(wěn)定可靠、操作簡單、維護方便、污染小、噪音低、自動化程度高等要求；⑦ 能夠完成沖壓、冷擠、校直、彎曲、粉末冶金壓制成型、薄板拉伸、壓裝成型等加工工藝要求。（3）設(shè)計的基本思路、方案分析、理解設(shè)計任務(wù)書的要求→查閱相關(guān)資料→初步擬訂設(shè)計方案→設(shè)計方案對比并確定最佳方案→參數(shù)的設(shè)計計算→零件設(shè)計→裝配圖草圖→零件草圖→繪制零件圖→繪制裝配圖→編寫設(shè)計說明書結(jié)語：四柱液壓機解決了塑性材料的產(chǎn)品成型問題。高的工作壓力是該設(shè)備工作時的- 8 -特點，泄漏的液壓油將污染環(huán)境，液壓沖擊現(xiàn)象將影響設(shè)備安全穩(wěn)定的工作。這些不足之處將是液壓機今后值得進一步研究和改進的問題。3.工作進度及具體安排。2006 年 12.8～2007 年 1.12 完成開題報告，上交指導老師。2007 年 1.13～2.20 查閱資料，翻譯英語資料。2007 年 2.21～4.2 衡陽起重運輸機械有限公司實習；四柱液壓機總體方案設(shè)計、液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計、液壓元件參數(shù)確定及選取，其他參數(shù)確定及設(shè)計。2007 年 4.3～5.8 四柱液壓機裝配圖、液壓系統(tǒng)原理圖、電氣系統(tǒng)控制圖以及其他零部件圖繪制。2007 年 5.9～5.31 撰寫設(shè)計說明書、論文并打印，完成初步裝訂工作。2007 年 6.1～6.10 修改完善，準備答辯。4.指導教師意見指導教師： 年 月 日本科畢業(yè)設(shè)計文獻綜述液壓機的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢院 （ 系 、 部 ） 名 稱 ： 專 業(yè) 名 稱 ：學 生 姓 名 ：學 生 學 號 ：指 導 教 師 ：液壓機的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢摘要：液壓機是一種利用液體壓力來傳遞能量,以實現(xiàn)各種壓力加工工藝的機床。液壓機主要應(yīng)用在金屬薄板件的沖壓拉深成形和金屬零件的壓力成形上。國內(nèi)液壓機單機的技術(shù)水平達到了國際中等或較先進水平，但在一些技術(shù)含量較高的液壓機中，某些關(guān)鍵技術(shù)，如液壓和電控部分，還要通過與國內(nèi)外的企業(yè)或研究單位合作，高檔的液壓元件和電控元件還主要依靠進口。液壓機主要向著高速化、高效化、低能耗、自動化、智能化發(fā)展。關(guān)鍵字：液壓機、技術(shù)水平、應(yīng)用、發(fā)展趨勢Abstract:：The hydraulic press is a kind of machine who use fluid pressure to transfer energy，and so as to achieve all kinds of pressure processing technology. Hydraulic machine is mainly used in sheet metal stamping deep drawing parts and metal parts shape on the pressure. Stand-alone domestic hydraulic machine has reached the technological level of moderate or more advanced international level, but a number of higher levels of technology in hydraulic machines, some key technologies, such as hydraulic and electric control parts, but also with domestic and foreign enterprises or research in cooperation, High-grade hydraulic components and electronic control devices also rely mainly on imports. It mainly develop toward the high-speed hydraulic press, high efficiency, low energy consumption, automation and intelligent.Keywords: hydraulic press, technology, application, development trends1 前言隨著近50年的科學技術(shù)的進步與發(fā)展，液壓技術(shù)已經(jīng)成為了一門影響現(xiàn)代機械裝備技術(shù)的重要基礎(chǔ)學科和基礎(chǔ)技術(shù)，液壓機是一種利用液體壓力來傳遞能量,以實現(xiàn)各種壓力加工工藝的機床。隨著新工藝及新技術(shù)的應(yīng)用，液壓機在金屬加工及非金屬成形方面的應(yīng)用越來越廣泛，在機床行業(yè)中的占有份額正在大幅度攀升 [1]。2 液壓機的應(yīng)用領(lǐng)域液壓機適用于幾乎所有需要壓力加工的工藝。目前液壓機主要應(yīng)用在下列領(lǐng)域：① 金屬薄板件的沖壓拉深成形工藝，主要用在汽車、家電行業(yè)中金屬覆蓋件的成形加工；② 金屬零件的壓力成形、主要包括模壓成形、金屬型材的擠壓成形、冷熱模鍛、自由鍛造等加工工藝；③ 粉末制品行業(yè)，如磁性材料、粉末冶金等；④ 非金屬材料的壓制成形，如SMC 成型、汽車內(nèi)飾件的熱壓成型、橡膠制品等；⑤木制品的熱壓成型，比如植物纖維板材、型材的熱壓加工；⑥ 其他應(yīng)用：如壓裝、校正、塑封、壓印等工藝 [2]。3 液壓機的主要結(jié)構(gòu)形式按照結(jié)構(gòu)形式分類，液壓機主要包括單柱液壓機、四柱液壓機、框架液壓機及其他結(jié)構(gòu)的液壓機。單柱液壓機可分為整體機身和組合機身兩種結(jié)構(gòu)，單柱液壓機在工作中，由于機身的變形，滑塊與工作臺會產(chǎn)生一定的夾角，故多用在對精度要求不高的應(yīng)用場合，如：壓裝、板材壓型、校直等工藝 [3]。四柱液壓機通過四根立柱把上下橫梁連接起來，且其帶滑塊的活動橫梁依靠四根立柱導向，機器具有結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低等特點，故應(yīng)用最為廣泛。框架式液壓機用焊接框架立柱代替四柱液壓機中的圓柱立柱，滑塊的導向依靠固定在立柱上的導軌導向，具有導向精度高，抗偏載能力大等優(yōu)點，但制造成本比四柱液壓機高，多用在對精度要求較高的場合，如金屬薄板的沖壓，金屬精密成型等工藝。以上三種液壓機占到液壓機總數(shù)的95%以上。根據(jù)不同的需要，另外還有各種其他特殊結(jié)構(gòu)形式的液壓機，如：多柱式、多向式、臥式、龍門式等結(jié)構(gòu)的液壓機 [4]。4 國內(nèi)液壓機行業(yè)的現(xiàn)狀4.1 在生產(chǎn)能力及市場方面，國內(nèi)液壓機的產(chǎn)量每年都有很大的增長率，其中2004 年，國內(nèi)液壓機的銷售額大約在10 億元人民幣，2005 年達到13 億，到2006 年一季度，各液壓機生產(chǎn)企業(yè)的的全年定單已基本飽和。2006 年，在銷售收入上，國內(nèi)突破億元的企業(yè)已超過3 家，如合肥鍛壓機床有限公司、天津市天鍛壓力機有限公司、徐州壓力機械股份有限公司，其中合肥鍛壓機床有限公司、天津市天鍛壓力機有限公司在2005 年銷售收入已突破2 億元。國內(nèi)液壓機從產(chǎn)值和銷售收入上和國外發(fā)達國家比較，還不具有優(yōu)勢，但從生產(chǎn)的臺數(shù)和總噸位上比較，在國際上，我國的液壓機生產(chǎn)產(chǎn)量處于領(lǐng)先地位。國產(chǎn)液壓機在國內(nèi)的市場占有率超過90%，出口產(chǎn)品的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的比例很少，不到5%，只有少數(shù)企業(yè)的產(chǎn)品具備出口條件，大多出口到第三世界國家。國內(nèi)進口的液壓機多為一些專用液壓機，大部分為日本產(chǎn)品，歐美的產(chǎn)品較少 [5]。4.2 在產(chǎn)品的技術(shù)水平上，國內(nèi)液壓機單機的技術(shù)水平達到了國際中等或較先進水平。一些液壓機生產(chǎn)企業(yè)通過技術(shù)引進或與國內(nèi)外同行業(yè)的合作，技術(shù)發(fā)展很快。但在一些技術(shù)含量較高的液壓機中，某些關(guān)鍵技術(shù)，如液壓和電控部分，還要通過與國內(nèi)外的企業(yè)或研究單位合作，高檔的液壓元件和電控元件還主要依靠進口。目前，國內(nèi)液壓機產(chǎn)品還是以單機或單機組成的無關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)線為主，主要還是靠人工上下料，帶自動上下料的液壓機臺數(shù)還不足3%，由多臺機器組成的自動線基本上還處于起步階段。從產(chǎn)品分布上看，低檔的液壓機主要集中在小噸位上，其臺數(shù)占有量超過總數(shù)的70%但產(chǎn)值不超過30%，一般為小噸位的四柱或單柱液壓機。具有一定技術(shù)含量的中檔框架液壓機的產(chǎn)值超過50%用于特殊場合的在控制上比較先進的高檔產(chǎn)品產(chǎn)值占有率約在15%左右，這類液壓機一般采用先進的電液比例技術(shù)，來提高和達到一定的特殊功能 [6]。4.3 在質(zhì)量水平上，隨著用戶對產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，國內(nèi)各液壓機生產(chǎn)企業(yè)越來越重視產(chǎn)品的質(zhì)量問題。由于國內(nèi)液壓機的技術(shù)最早是從前蘇聯(lián)引進和吸收的，國內(nèi)生產(chǎn)的液壓機在剛度和強度上遠遠優(yōu)于日本及韓國的產(chǎn)品，與歐美的產(chǎn)品相當。和國外產(chǎn)品比較，我國的產(chǎn)品在質(zhì)量方面還存在以下不足：①在可靠性方面，故障率還比較大，主要集中在液壓系統(tǒng)方面，多是因為液壓和電器元件的可靠性低引起的；②漏油問題在國產(chǎn)液壓機中較為普遍；③關(guān)鍵件的加工質(zhì)量還需提高；④在外觀和美學方面和國外公司的產(chǎn)品比較還有一定的差距?？傮w上講，國產(chǎn)液壓機在質(zhì)量上和國外一些較知名公司的產(chǎn)品還有一定的差距，但隨著國內(nèi)制造商對質(zhì)量的不斷重視和管理水平的提高，國產(chǎn)液壓機質(zhì)量會接近和趕上國際水平 [7]。5 液壓機的發(fā)展方向和趨勢5.1 配有自動上下料裝置的液壓機或自動生產(chǎn)線將會成為未來液壓機發(fā)展的方向。現(xiàn)階段，由于勞動力成本和技術(shù)問題，國內(nèi)的企業(yè)多采用人工上下料。但在一些發(fā)達國家，在上世紀六七十年代自動生產(chǎn)線已基本普及。為提升企業(yè)的形象和提高生產(chǎn)效率，現(xiàn)在國內(nèi)企業(yè)也開始使用和采購自動生產(chǎn)線和自動上下料的液壓機。一些企業(yè)也開始在原人工上下料的液壓機生產(chǎn)線上配上機器人而改造成半自動的生產(chǎn)線 [8]。5.2 多工位液壓機的需求將會大幅度增加。由于加工設(shè)備、技術(shù)等原因，現(xiàn)在國內(nèi)多工位液壓機不是很多。多工位液壓機有很多優(yōu)點：①多道工序在一臺液壓機中不同的工位完成，減少了液壓機的臺數(shù)，進而減少了設(shè)備占用面積；②減少了設(shè)備的中間送料程序和操作人員：③提高了生產(chǎn)效率：④減少了投資成本?，F(xiàn)在一些大型的液壓機生產(chǎn)企業(yè)在加工及技術(shù)上已經(jīng)具備了多工位液壓機的設(shè)計及生產(chǎn)能力。未來十年內(nèi)，國內(nèi)多工位液壓機將在某些行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。在美國的沖壓線中有70%為多工位壓力機，日本的沖壓線中的多工位壓力機也占到總線數(shù)的32%，而在國內(nèi)的沖壓線中幾乎沒有多工位壓力機。5.3 快速、高速液壓機在批量生產(chǎn)中能成倍地提高效率。如果液壓機的效率能提高一倍，則一條生產(chǎn)線可代替兩條生產(chǎn)線，在用戶投資增加不大的情況下一條線即可代替兩條線。一般的普通液壓機的快降及回程速度只有100~200mm/s，而現(xiàn)在的快速液壓機則已經(jīng)高達450mm/s。國外的一些高速小型液壓機每分鐘的行程次數(shù)達到數(shù)百次以上。由于快速液壓機的誕生，2000 年后新建的汽車沖壓線采用液壓機的比例已達60%以上，而在上世紀90 年代前的汽車沖壓線幾乎全部采用機械壓力機.液壓機的速度及效率的提高還有很大的潛力，各制造商應(yīng)加強在這方面的研究與開發(fā)，在配合自動上下料裝置的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)高效率工作 [9]。5.4依托電液比例技術(shù)、傳感器、電子、計算機、網(wǎng)絡(luò)等提升液壓機的性能。自上世紀80 年代電液比例元件的快速發(fā)展，比例閥和比例泵在液壓機中的應(yīng)用使液壓機的各項功能可以通過電氣來控制，使液壓機的液壓控制系統(tǒng)發(fā)生了質(zhì)的變化，比例調(diào)壓、比例調(diào)速、同步、節(jié)能、高速、變壓力及速度、精確的壓力及位置控制等功能開始應(yīng)用于一些高檔液壓機中。在電控方面，利用計算機及網(wǎng)絡(luò)的強大功能，結(jié)合微電子技術(shù)，把電液比例技術(shù)及電子液壓技術(shù)與計算機結(jié)合起來，提高液壓機的各項性能擴充液壓機的功能，做到在不改變硬件情況下，僅僅通過改變程序或軟件，就可適應(yīng)不同的工藝要求，實現(xiàn)功能的柔性化。另外在設(shè)備管理中可以利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，把液壓機作為網(wǎng)絡(luò)中的一個結(jié)點，實現(xiàn)遠程管理、監(jiān)控等功能。5.5 在環(huán)保、節(jié)能方面，今后在液壓機的設(shè)計及制造中應(yīng)引起各制造企業(yè)的足夠重視。這方面要做好以下幾點：①減少液壓機的裝機功率，減少工作中的能量損失。液壓系統(tǒng)中盡量減少溢流、節(jié)流，合理設(shè)計液壓系統(tǒng)。比如一臺依靠溢流閥溢流保壓的液壓機消耗的能源可能是閉泵保壓的液壓機的2 倍，依靠蓄能器提高空載速度的系統(tǒng)比快速缸系統(tǒng)浪費能源至少兩倍以上。②提高密封質(zhì)量，減少液壓油泄漏對環(huán)境的污染。③減少噪聲，對大的噪聲源進行隔離和封閉 [10]。6 有待提高之處國內(nèi)液壓機行業(yè)發(fā)展中尚需加強的方面國內(nèi)液壓機技術(shù)及生產(chǎn)能力已逐漸趨于成熟，在國內(nèi)的市場占有率達到 90%并已經(jīng)開始向一些發(fā)達國家出口。但液壓機行業(yè)在今后的發(fā)展中，仍需努力，特別要做好以下幾點：6.1 加強企業(yè)的技術(shù)研發(fā)能力，提升新產(chǎn)品的開發(fā)能力。機床行業(yè)的高端競爭在很大程度上取決于產(chǎn)品的技術(shù)含量，中國的液壓機行業(yè)要想占領(lǐng)世界的中高端市場，首先必須在技術(shù)上達到國際較先進的水平，國內(nèi)應(yīng)設(shè)立專門的液壓機研究機構(gòu)及人員，以提高液壓機的綜合技術(shù)水平 [11]。6.2 加強企業(yè)間的聯(lián)合，把主機生產(chǎn)企業(yè)、自動送料企業(yè)、研究院所聯(lián)合起來，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，共同開發(fā)和承擔成套的生產(chǎn)自動線項目，解決相互關(guān)聯(lián)的技術(shù)。6.3 提高產(chǎn)品質(zhì)量，提供高可靠性的產(chǎn)品。在液壓系統(tǒng)的可靠性、安裝質(zhì)量、加工質(zhì)量、漏油問題、液壓油的清潔問題上進行改進、以適應(yīng)自動線、流水線的生產(chǎn) [12]。7 結(jié)束語中國液壓機行業(yè)經(jīng)過半個世紀的發(fā)展，在技術(shù)及生產(chǎn)上已經(jīng)基本成熟，其國內(nèi)市場占有率是其他機床所不能比擬的。但和國際發(fā)達國家的專業(yè)液壓機制造公司如米勒萬家頓、舒勒相比，尚有較大的差距。雖然我們的產(chǎn)量很大，但我們的價格卻只有它們的1/4-1/10。要縮小這種差距，參與國際競爭，把液壓機打入國際高端市場，不能僅僅依靠價格的優(yōu)勢，必須把產(chǎn)品的技術(shù)含量和質(zhì)量放在第一位，這才是中國液壓機行業(yè)的根本目標。參考文獻：[1] 徐剛，魯潔，黃才元.金屬板材沖壓成形技術(shù)與裝備的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 1 鍛壓裝備及控制技術(shù)，2004（4） 。[2] 徐剛，魯潔，黃才元.金屬成形（鍛壓）機床的發(fā)展趨勢[J].鍛壓裝備及控制技術(shù) 2005(3).[3] 李貴閃，翟華.電液比例控制技術(shù)在液壓機中的應(yīng)用[J].鍛壓裝備及控制技術(shù) 2005(6).[4] 劉慶印.我國鍛壓設(shè)備產(chǎn)業(yè)競爭力分析[J].鍛壓技術(shù)，2005 （5）.[5] 吳柏林.2005 年機床工具行業(yè)經(jīng)濟運行形勢和 2006 年展望[J]新技術(shù)新工藝,2006（1）.[6] 路勇祥.團結(jié)奮斗、開拓創(chuàng)新，建設(shè)制造業(yè)強國[z].制造業(yè)未來與中國， 2002（12）[7] GB3100-3102—93 量和單位.[8]孫恒，陳作模.機械原理[M].第六版.北京：高等教育出版社，2001.[9]姜佩東.液壓與氣動技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2000.[10]羅晴嵐.跨世紀中國鍛造業(yè)的發(fā)展方向[J].鍛壓機械，2001（5）：1-4.[11]黃宏甲，黃宜.液壓傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社，1999.[12]隗金文，王慧.液壓傳動[M].北京：東北大學出版社，2001.摘 要本設(shè)計為中型四柱式液壓機，主機最大工作負載設(shè)計為 2000KN。主機主要由上梁、導柱、工作臺、移動橫梁、主缸、頂出缸等組成。本文重點介紹了液壓系統(tǒng)的設(shè)計。通過具體的參數(shù)計算及工況分析，制定總體的控制方案。經(jīng)方案對比之后，擬定液壓控制系統(tǒng)原理圖。液壓系統(tǒng)選用插裝閥集成控制系統(tǒng)，插裝閥集成控制系統(tǒng)具有密封性好，通流能力大，壓力損失小等特點。為解決主缸快進時供油不足的問題，主機頂部設(shè)置補油油箱進行補油。主缸的速度換接與安全行程限制通過行程開關(guān)來控制；為了保證工件的成型質(zhì)量，液壓系統(tǒng)中設(shè)置保壓回路，通過保壓使工件穩(wěn)定成型；為了防止產(chǎn)生液壓沖擊，系統(tǒng)中設(shè)有泄壓回路，確保設(shè)備安全穩(wěn)定的工作。此外，本文對液壓站進行了總體布局設(shè)計，對重要液壓元件進行了結(jié)構(gòu)、外形、工藝設(shè)計，對主機、電氣控制系統(tǒng)進行了簡要設(shè)計。通過液壓系統(tǒng)壓力損失和溫升的驗算，本文液壓系統(tǒng)的設(shè)計可以滿足液壓機順序循環(huán)的動作要求，能夠?qū)崿F(xiàn)塑性材料的鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲等成型加工工藝。關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)；液壓機；畢業(yè)設(shè)計IIABSTRACTThis paper design for the medium frame of hydraulic machines, the mainframe’s largest work load design for 2000KN. Mainframe mainly by the beam、guided 、worktable、mobile beams、master cylinder、cylinder head out of components etc. This paper focuses on the hydraulic system design. Through specific parameters and hydraulic mechanic situation analyzes, formulation of a master control program. By contrast, developed hydraulic control system diagram.Hydraulic systems use cartridge valve integrated control system, integrated cartridge valve control system has good sealing, flow capacity, small pressure loss characteristics etc. To solve the master cylinder express entered the shortage of oil supply in the top of the mainframe installed oil tank. Master cylinder for the speed of access restrictions and security through the trip exchanging to control switches.To ensure the quality of the work-piece molding, in the hydraulic system installed packing loop through packing work-piece stability molding; To prevent hydraulic shocks, pressure relief system with a loop to ensure that this equipment can be a safe and stable work. In addition, the paper hydraulic station on the overall layout of the key components of the hydraulic structure、shape、technique for a specific design.By the loss of hydraulic system pressure and temperature checked. Hydraulic system is designed to meet the hydraulic action sequence and cycle requirements can be achieved by forging plastic materials, stamping, cold extrusion, straightening, bending, and other molding processes. Keywords: Hydraulic System ；Hydraulic Pressure machine；Graduation designIII目 錄第 1 章 緒論 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11.1 液壓機現(xiàn)狀概要 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11.2 本文擬達到的要求 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2第 2 章 四柱液壓機總體方案設(shè)計 ???????????????????????????????????????????????32.1 四柱液壓機主要設(shè)計參數(shù) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????32.2 四柱液壓機工作原理分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????32.2.1 四柱液壓機的基本組成 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????32.2.2 四柱液壓機的工作原理 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42.3 四柱液壓機工藝方案設(shè)計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????62.4 四柱液壓機總體布局方案設(shè)計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????62.5 四柱液壓機零部件設(shè)計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????72.5.1 主機載荷分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????72.5.2 主機工作臺設(shè)計 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????102.5.3 控制臺設(shè)計 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10第 3 章 四柱液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計 ?????????????????????????????????????????????????????????????103.1 液壓傳動的優(yōu)越性概述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????113.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計要求 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????113.2.1 液壓機負載確定 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????113.2.2 液壓機主缸工藝過程分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????123.2.3 液壓系統(tǒng)設(shè)計參數(shù) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????123.3 液壓系統(tǒng)設(shè)計 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????123.3.1 液壓機主缸工況分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????123.3.2 液壓機頂出缸工況分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????153.3.3 液壓系統(tǒng)原理圖擬定 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????163.3.4 液壓系統(tǒng)基本參數(shù)計算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????213.4 液壓系統(tǒng)零部件設(shè)計 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????283.4.1 液壓機主缸設(shè)計 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????283.4.2 液壓機頂出缸設(shè)計 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????323.4.3 液壓油管設(shè)計 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????33IV3.4.4 液壓油箱設(shè)計 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????353.5 液壓站布局設(shè)計 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????363.5.1 液壓站設(shè)計需要考慮的問題 ????????????????????????????????????????????????????????????????????363.5.2 液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????363.6 液壓系統(tǒng)安全、穩(wěn)定性驗算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????373.6.1 液壓系統(tǒng)壓力損失驗算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????373.6.2 液壓系統(tǒng)溫升驗算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????41第 4 章 四柱液壓機電氣系統(tǒng)設(shè)計 ?????????????????????????????????????????????424.1 電氣控制概述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????424.2 四柱液壓機電氣控制方案 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????424.2.1 四柱液壓機電氣控制方式選擇 ??????????????????????????????????????????????????????????????????424.2.2 電氣控制要求與總體控制方案 ??????????????????????????????????????????????????????????????????424.3 四柱液壓電氣控制電路設(shè)計 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????434.3.1 四柱液壓機主電路設(shè)計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????434.3.2 四柱液壓機控制電路設(shè)計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????434.3.3 電氣控制過程分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????45第 5 章 四柱液壓機安裝調(diào)試和維護 ?????????????????????????????????????????465.1 四柱液壓機的安裝 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????475.2 四柱液壓機的調(diào)試 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????475.3 四柱液壓機的保養(yǎng)維護 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????47結(jié)論 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????48參考文獻 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????49致謝 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????51附錄 1??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????52附錄 2??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????53第 1 章 緒 論1.1 液壓機現(xiàn)狀概要液壓傳動技術(shù)發(fā)展到今天已經(jīng)有了較為完善、成熟的理論和實踐基礎(chǔ)。液壓傳動技術(shù)與傳統(tǒng)的機械傳動相比，操作方便簡單，調(diào)速范圍廣，很容易實現(xiàn)直線運動并且還具有自動過載保護功能。液壓傳動容易實現(xiàn)自動化操作，采用電液聯(lián)合控制后，可以實現(xiàn)更高程度的自動控制以及遠程遙控。由于液壓傳動的工作介質(zhì)是流體礦物油，有較大的沿程和局部阻力損失。當系統(tǒng)的工作壓力比較高時，還會產(chǎn)生比較大的泄漏，泄漏的礦物油將直接對環(huán)境造成污染，有時候還容易引起安全事故。油液受溫度的影響很大，因此液壓油不能在很高或很低的溫度條件下工作。由于液壓油的可壓縮性和泄漏，液壓傳動不能保證恒定的傳動比和很高的傳動精度，這是液壓傳動的最大不足之處。此外，液壓傳動的故障排除不如機械傳動、電氣傳動那樣容易，因而對使用和維護人員有較高的技術(shù)水平要求。雖然液壓傳動存在這些缺陷，但總體上優(yōu)點還是蓋過了缺點，因而應(yīng)用還是很廣泛。液壓機自 19 世紀問世以來得到了很快的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，成了產(chǎn)品壓力加工成型不可或缺的機械設(shè)備。隨著科學技術(shù)的日新月異，電子技術(shù)、液壓技術(shù)的不斷成熟，液壓機也得到了更進一步的發(fā)展。到目前為止，液壓機的最大公稱壓力已經(jīng)達到了 750MN，控制技術(shù)也由原來傳統(tǒng)的繼電器控制變?yōu)榭删幊炭刂破骱凸I(yè)計算機控制，這使液壓機的運行平穩(wěn)性、控制精度、產(chǎn)品質(zhì)量有了保證，同時生產(chǎn)效率得到了很大的提高。液壓機加工與傳統(tǒng)機械加工相比屬于無屑加工，應(yīng)用范圍廣泛，一般用于塑性材料的冷擠、校直、彎曲、沖裁、拉伸等。此外液壓機還用于粉末冶金、翻邊、壓裝等產(chǎn)品的成型加工工藝。液壓機還能實現(xiàn)復雜工件和不對稱工件的加工，產(chǎn)品廢品率較低。液壓機根據(jù)加工工件的不同性質(zhì)，還可進行適當?shù)膲毫π谐陶{(diào)整，滿足產(chǎn)品的加工要求。液壓機主要由主機、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)三部分組成。液壓機的整個工作過程的實現(xiàn)，首先是由電氣系統(tǒng)來控制液壓系統(tǒng)，然后再由液壓系統(tǒng)控制主機主缸和頂出缸的順序動作?？偟膩碚f，液壓機操作簡單，維護方便。雖然液壓機目前應(yīng)用十分廣泛，但是潛在的問題還很多。液壓機屬于高壓工作設(shè)備,進行壓力加工時,隨著壓力的不斷升高泄漏也會不斷增大,這樣不利于保證零件的加工精度，同時還會對環(huán)境造成污染。除此之外，液壓機還存在如下缺陷，液壓機壓力加工完成后，卸壓時存在很大的液壓沖擊，這樣對液壓元件及其它設(shè)備損害很大；按下啟動按鈕后，動作靈敏性不及電氣控制；液壓機出現(xiàn)故障不能夠正常工作，故障不容易及時找到并排除，給維護帶來了一定的技術(shù)難題和不便；液壓機工作時產(chǎn)生的液壓沖擊、氣蝕等現(xiàn)象，會縮短液壓元件的使用壽命。- 2 -為了催生更大的生產(chǎn)力，液壓機的設(shè)計需要改進。液壓油路設(shè)計、控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計將是液壓機今后值得研究的方向。（1）油路設(shè)計方面為了防止泄油和外界的污染，液壓機油路的設(shè)計趨于集成化、封閉循環(huán)式，這樣可以延長設(shè)備的使用壽命。除此之外，液壓元件設(shè)計盡量標準化，集成化。集成液壓系統(tǒng)減少了管路連接，可以降低泄漏和污染。液壓元件的標準化給維護帶來了方便。（2）控制系統(tǒng)方面液壓機屬于高壓設(shè)備，控制系統(tǒng)除控制設(shè)備安全可靠的工作之外，還應(yīng)該讓控制精度變得更高，人機交互變得更簡單，操作更方便，自動化、高速化、智能化程度更好。綜上所述，液壓機的發(fā)展促進了生產(chǎn)力的發(fā)展。伴隨著電氣控制技術(shù)、液壓傳動技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓機的自動化程度、加工精度將進一步得到提高，實現(xiàn)智能化控制。1.2 本文擬達到的要求（1）液壓機總體方案設(shè)計，其中包括主機的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝設(shè)計、零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝設(shè)計、部件裝配方案設(shè)計；（2）通過液壓系統(tǒng)總體設(shè)計方案的對比，確定合理的液壓系統(tǒng)設(shè)計方案。主要包括液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計、液壓元件結(jié)構(gòu)、工藝設(shè)計、液壓站總體布局設(shè)計；（3）電氣控制系統(tǒng)設(shè)計，包括主電路和控制電路電路圖設(shè)計；（4）設(shè)計方案確定時，必須考慮選用什么樣的制造材料，達到什么樣的表面加工質(zhì)量，采用什么樣的機械加工設(shè)備，選擇什么樣的熱處理方式等；（5）整個設(shè)備滿足拆裝方便，運輸方便的要求；（6）四柱液壓機能夠準確完成如下工作循環(huán)：主缸活塞滑塊快速下行、主缸活塞滑塊慢速加壓、主缸保壓、主缸卸壓、主缸活塞滑塊回程、頂出缸頂出、頂出缸退回等；（7）設(shè)備達到總體布局合理，結(jié)構(gòu)緊湊、工作穩(wěn)定可靠、操作簡單、維護方便、環(huán)境污染小、工作的時候噪音低、自動化程度高等，能夠完成沖壓、冷擠、校直、彎曲、粉末冶金壓制成型、薄板拉伸、壓裝成型等加工工藝。- 3 -第 2 章 四柱液壓機總體設(shè)計2.1 四柱液壓機主要設(shè)計參數(shù)（1）擬設(shè)計的四柱液壓機主要技術(shù)參數(shù)見表 2.1表 2.1 液 壓 機 技 術(shù) 參 數(shù)參 數(shù) 項 參 數(shù)公稱力（最大負載） 2000KN工進時液體最大工作壓力 25MPa主缸回程力 400KN頂出缸頂出力 350KN主缸滑塊行程 700mm頂出活塞行程 250mm主缸滑塊距工作臺最大距離 1100mm主缸滑塊快進速度 0.08m/s主缸滑塊工進最大速度 0.006m/s主缸快退速度 0.03m/s頂出活塞頂出速度 0.02m/s頂出活塞退回速度 0.05m/s（2）四柱液壓機的主要功能通過液壓傳動系統(tǒng)傳遞動力，完成零件的壓力成型加工。（3）四柱液壓機的適用范圍液壓機主要用于冷擠、校直、彎曲、沖裁、拉伸、粉末冶金、翻邊、壓裝等成型工藝。2.2 四柱液壓機工作原理分析2.2.1 四柱液壓機的基本組成四柱液壓機主要由主機、液壓控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)三部分組成。 其中主機包括工作臺、導柱、滑塊、上缸、頂出缸等結(jié)構(gòu)；液壓系統(tǒng)由控制元件、執(zhí)行元件、輔助元件、動力裝置、工作介質(zhì)等組成；電氣控制控制系統(tǒng)主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)、電器控制柜等組成。2.2.2 四柱液壓機的工作原理- 4 -（1）四柱液壓機主機組成簡圖 2.11-滑塊 2-導柱 3-工作臺 4-安裝地基 5-頂出缸 6-主缸 7-上橫梁 8-輔助油箱圖 2.1 四柱液壓機主機組成簡圖（2）四柱液壓機工作原理分析四柱液壓機的動作順序通過電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)控制，控制順序框圖如圖 2.2。- 5 -啟 動電 氣 系 統(tǒng) 液 壓 系 統(tǒng) 液 壓 機 主 機行 程 開 關(guān)手 動圖 2.2 四柱液壓機控制順序圖從上面的控制順序框圖可以看出，液壓機的工作原理由電氣控制系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)，液壓控制系統(tǒng)再控制主機工作，主機動作觸及行程開關(guān)，將信號反饋給電氣控制系統(tǒng)，實現(xiàn)循環(huán)控制。（3）四柱液壓機工作循環(huán)分析四柱液壓機工作循環(huán)如圖 2.3 所示?；?塊 快 速 下 行 工 進 、 加 壓 保 壓頂 出 快 速 回 程 停 止圖 2.3 四柱液壓機工作循環(huán)圖四柱液壓機工作循環(huán)如圖 2.3（a） ，滑塊在自重的作用下快速下行，碰到行程開關(guān)后由快進變?yōu)楣みM，隨后進行加壓、保壓。保壓時間完成后，滑塊快速回程，直到回到原來的位置，停止運動；圖 2.3（b）表示頂出缸的工作循環(huán)過程，主缸快進、- 6 -工進、保壓、退回停止后，頂出缸才運動，將工件頂出。2.3 四柱液壓機工藝方案設(shè)計（1）控制方式的選擇采用液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)相結(jié)合的控制方式。具有調(diào)整、手動、半自動三種工作方式，可實現(xiàn)定壓、定程兩種加工工藝；（2）液壓系統(tǒng)：液壓油路采用封閉式回路，供油方式選用變量泵供油，液壓控制元件采用插裝閥形式。針對液壓機快進時供油不足以及工進時的高壓特性，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有補油和卸壓裝置；（3）電氣控制：采用繼電器、行程開關(guān)、接觸器、手動按鈕等元件進行手動、半自動控制；（4）主機：主機結(jié)構(gòu)形式采用“三梁四柱”的形式，主缸和頂出缸為執(zhí)行元件。2.4 四柱液壓機總體布局方案設(shè)計總體布局如圖 2.4 所示1-主機 2-液壓油管 3-控制臺4-插裝閥 5-液壓泵裝置 6-液壓油箱 7-電氣控制柜圖 2.4 四柱液壓機總體布局簡圖圖 2.4 為液壓機整體布局簡圖，分為三個部分，即：主機、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)的所有部件都集中安裝在液壓油箱上，使液壓站布局結(jié)構(gòu)變得緊湊。電氣控制元件集中設(shè)計在電氣柜中。啟動、停止、快進、頂出、調(diào)整、等控制按鈕設(shè)置在控制臺上，方便及時操作。- 7 -2.5 四柱液壓機零部件設(shè)計2.5.1 主機載荷分析參考表 2.1，四柱液壓機的最大工作負載為 2000KN，主缸回程力為 400KN，頂出缸頂出力為 350KN。由于工作時的負載遠大于其它工況時的負載，因此在進行載荷設(shè)計時，取負載 2000KN 對液壓機進行受力計算。液壓機結(jié)構(gòu)形式為“三梁四柱”式，工進加壓的負載作用在橫梁和導柱上，受載時橫梁受壓，導柱受拉，受力如圖 2.5 所示 橫 梁導 柱F-負載 T-導柱拉力圖 2.5 橫梁、導柱受力圖2.5.1.1 導柱設(shè)計材料選擇：導柱在工作過程中主要承受拉力，材料必須具備較高的抗拉強度。導柱材料選擇 45 圓鋼，也可選用鍛件形式。熱處理要求：導柱除了承受拉力之外，外圓柱表面與滑塊之間還存在摩擦力。為了減少導柱表面的磨損，通過表面熱處理提高表面硬度增加表面耐摩性?？偟臒崽幚砉に嚍檎{(diào)質(zhì)和表面淬火。理論設(shè)計計算：液壓機的最大負載約為 2000kN，通過力傳遞后，最后由四根導柱承受 2000kN的拉力，作用在每根導柱上的拉力為 500kN。由許用拉應(yīng)力公式 (2.1)，可計算導柱的安全直徑 D。(2.1)AF?][?式中：- 8 -—許用應(yīng)力；取 45 鋼 =80～100MPa；][?][?F—軸向拉力；A—橫截面積。即： mPaNFD089.1804.35][6?????圓整后取導柱直徑 D=90mm，為了防止四根導柱因瞬間的受力不均而被破壞，導柱直徑可適當加大，取 D=110mm。2.5.1.2 橫梁設(shè)計材料選擇：橫梁工作時的受力為彎曲力，材料應(yīng)具有一定的抗彎強度。選用 45鋼，毛坯采用鍛件。熱處理要求：橫梁進行調(diào)質(zhì)處理。理論計算校核：橫梁受力可以簡化為簡直梁,中間受載的情形，如圖 2.6 所示。截 面 1-圖 2.6 橫梁滑塊受力簡圖初步確定橫梁的長、寬、高尺寸分別為 1310、1045、575mm，截面為矩形。即：在負載作用下的剪力和彎矩如圖 2.7 所示。- 9 -圖 2.7 (a) 剪力圖 (b) 彎矩圖由彎矩圖 2.7(b)可知，橫梁 C 點 1—1 截面彎矩最大，該截面是危險截面。為了保證橫梁能夠正常工作，必須對該截面進行強度校核。正應(yīng)力計算公式為：(2.2)WMmaxax??式中：—最大彎曲正應(yīng)力；max?—最大彎矩；M—抗彎截面系數(shù)( )。W3m矩形截面抗彎系數(shù) W 計算公式為：(2.3)62bh?式中：—矩形截面的寬；b—矩形截面的高。h即： 32058.67.045.1mW???MPakN1.3max?45 鋼的彎曲許用應(yīng)力[ ]=100MPa，而橫梁的最大彎曲應(yīng)力 =8.1MPa，遠小max?于材料的許用應(yīng)力，經(jīng)過校核，設(shè)計尺寸滿足要求。2.5.2 主機工作臺設(shè)計液壓機工作臺主要受壓，由于工作臺不是很高，剛度要求可以滿足，因此在設(shè)計- 10 -計算時只要進行抗壓強度的校核即可，校核過程從略。材料選擇：工作臺主要受壓，材料選用鑄鋼 45。工藝要求： 機械加工時，工作臺表面做成 T 形槽，如圖 2.8 所示。圖 2.8 工作臺 T 形槽2.5.3 控制臺設(shè)計材料選擇：控制臺主要用于安裝控制按鈕，不承受動載荷，強度要求不是很高，滿足使用要求即可，材料選用 Q235A。加工工藝：控制臺的制作加工采用焊接方式完成。外形設(shè)計：控制臺外形尺寸設(shè)計應(yīng)考慮操作方便。外形簡圖如圖 2.9 所示。1-控制按鈕 2-控制面板 3-控制臺底座圖 2.9 液壓機控制臺外形簡圖第 3 章 四柱液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計3.1 液壓傳動的優(yōu)越性概述科學技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，液壓傳動技術(shù)隨之有了比較完善、成熟的理論基礎(chǔ)。- 11 -目前液壓傳動技術(shù)正向著高壓、高速、大功率、高效、低噪音、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。（1）液壓傳動優(yōu)越性1）液壓元件布局靈活；2）液壓傳動操作控制方便，可實現(xiàn)無級調(diào)速；3）液壓傳動容易實現(xiàn)直線傳動，可以進行自動過載保護；4）液壓傳動采用電液控制相結(jié)合的控制方式，可實現(xiàn)自動化控制，還可實現(xiàn)遠程控制；5）液壓系統(tǒng)中液壓元件的磨損比機械傳動小很多，液壓油除了作為傳動介質(zhì)外還起到了潤滑的作用，延長了液壓系統(tǒng)中液壓元件的使用壽命。（2）液壓傳動不足1）液壓傳動沿程、局部阻力損失比較大；2）液壓傳動壓力高時泄漏較大，效率降低，處理不好油液還會對環(huán)境構(gòu)成污染；3）液壓介質(zhì)的泄漏和可壓縮性使系統(tǒng)沒有嚴格的傳動比；4）液壓傳動存在的液壓沖擊、氣蝕、困油現(xiàn)象影響了設(shè)備的安全工作和使用壽命；5）液壓元件制造精度高，成本貴，系統(tǒng)故障不容易排除，維護技術(shù)成本高；6）液壓系統(tǒng)工作環(huán)境受溫度影響較大，不宜在很高和很低的溫度條件下工作。3.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計要求3.2.1 液壓機負載確定參考四柱液壓機技術(shù)參數(shù)表 2.1 可知，液壓機的最大工作負載為 2000KN，工進時液體最大壓力為 25MPa,由此確定液壓機設(shè)計負載為 2000KN 型四柱液壓機。3.2.2 液壓機主機工藝過程分析壓制工件時主機的工藝過程：按下啟動按鈕后，主缸上腔進油，橫梁滑塊在自重作用下快速下行，此時會出現(xiàn)供油不足的情況，補油箱對上缸進行補油。觸擊快進轉(zhuǎn)為工進的行程開關(guān)后，橫梁滑塊工進，并對工件逐漸加壓。工件壓制完成后進入保壓階段，讓產(chǎn)品穩(wěn)定成型。保壓結(jié)束后，轉(zhuǎn)為主缸下腔進油，滑塊快速回程，直到原位后停止。橫梁滑塊停止運動后，頂出缸下腔進油，將工件頂出，工件頂出后，頂出缸上腔進油，快速退回。3.2.3 液壓系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)液壓系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)可參考表 2.1- 12 -最大負載：2000KN； 工進時系統(tǒng)最大壓力：25MPa主缸回程力：400KN； 頂出缸頂出力：350KN主缸滑塊快進速度：0.08m/s； 主缸最大工進速度：0.006m/s主缸回程速度：0.03m/s； 頂出缸頂出速度：0.02m/s頂出缸回程速度：0.05m/s3.3 液壓系統(tǒng)設(shè)計3.3.1 液壓機主缸工況分析3.3.1.1 主缸速度循環(huán)圖 根據(jù)液壓機系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)及表 2.1 中主缸滑塊行程為 700mm，可以得到主缸的速度循環(huán)圖如下：圖 3.1 主缸速度循環(huán)圖3.3.1.2 主缸負載分析液壓機啟動時，主缸上腔充油主缸快速下行，慣性負載隨之產(chǎn)生。此外，還存在靜摩擦力、動摩擦力負載。由于滑塊不是正壓在導柱上，不會產(chǎn)生正壓力，因而滑塊在運動過程中所產(chǎn)生的摩擦力會遠遠小于工作負載，計算最大負載時可以忽略不計。液壓機的最大負載為工進時的工作負載。通過各工礦的負載分析，液壓機主缸所受外負載包括工作負載、慣性負載、摩擦阻力負載，即：F = Fw + Ff + Fa ( 3.1 )式中：F —液壓缸所受外負載；Fw —工作負載；- 13 -Ff —滑塊與導柱、活塞與缸筒之間的摩擦阻力負載，啟動時為靜摩擦阻力負載，啟動后為動摩擦力負載；Fa —運動執(zhí)行部件速度變化時的慣性負載。（1）慣性負載 Fa 計算計算公式：Fa = ( 3.2 )tvgG??式中：G —運動部件重量；g —重力加速度 9.8m/ ；2S— 時間內(nèi)的速度變化量；v?t—加速或減速時間，一般情況取 =0.01～0.5s。t?查閱相同型號的四柱液壓機資料，初步估算橫梁滑塊的重量為 30KN。由液壓機所給設(shè)計參數(shù)可及： =0.08m/s ，取 =0.05s，代入公式 3.2 中。vt即：Fa = = 4898NsmsN05./8/.932?（2）摩擦負載 Ff 計算滑塊啟動時產(chǎn)生靜摩擦負載，啟動過后產(chǎn)生動摩擦負載。通過所有作用在主缸上的負載可以看出，工作負載遠大于其它形式的負載。由于滑塊與導柱、活塞與缸體之間的摩擦力不是很大，因而在計算主缸最大負載時摩擦負載先忽略不計。（3）主缸負載 F 計算將上述參數(shù) Fa = 4898N 、Fw = 2000000 N 代入公式 3.1 中。即：F = 2000000 + 4898 = 2004898N3.3.1.3 主缸負載循環(huán)圖（1）主缸工作循環(huán)各階段外負載如表 3.1表 3.1 主缸工作循環(huán)負載工 作 循 環(huán) 外 負 載啟 動 F = f 靜 + Fa ≈5 KN橫梁滑塊快速下行 F = f 動 忽略不計- 14 -工 進 F = f 動 + Fw ≈2000 KN快速回程 F = f 回+ F 背 ≈400 KN注：“f 靜”表示啟動時的靜摩擦力， “f 動”表示啟動后的動摩擦力。（2）主缸各階段負載循環(huán)如圖 3.2圖 3.2 主缸負載循環(huán)圖3.3.2 液壓機頂出缸工況分析3.3.2.1 頂出缸速度循環(huán)圖 根據(jù)液壓機系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)和表 2.1 中頂出缸活塞行程為 250mm，得到頂出缸的速度循環(huán)圖如下：圖 3.3 頂出缸速度循環(huán)圖3.3.2.2 頂出缸負載分析主缸回程停止后，頂出缸下腔進油，活塞上行，這時會產(chǎn)生慣性、靜摩擦力、動摩擦力等負載。由于頂出缸工作時的壓力遠小于主缸的工況壓力，而且質(zhì)量也比主缸滑塊小很多，慣性負載很小，計算時可以忽略不計；同理摩擦負載與頂出力相比也很- 15 -小，也可不計；工件頂出時的工作負載比較大，計算頂出缸的最大工作負載時可以近似等于頂出力。將參數(shù)代入公式 3.1 計算頂出缸的最大負載。即：F = Fw = 350000N式中：Fw —頂出力；3.3.2.3 頂出缸負載循環(huán)圖（1）頂出缸工作循環(huán)各階段外負載如表 3.2表 3.2 頂出缸工作循環(huán)負載工 作 循 環(huán) 外 負 載啟 動 F = F 靜 + Fa 忽略不計頂出缸頂出 F = = f 動 + Fw ≈350 KN快速退回 F = f 動 + F 背 ≈8 KN注：“f 靜”表示啟動時的靜摩擦力， “f 動”表示啟動后的動摩擦力。（2）頂出缸各階段負載循環(huán)如圖 3.4圖 3.4 頂出缸負載循環(huán)圖- 16 -3.3.3 液壓系統(tǒng)原理圖擬定3.3.3.1 液壓系統(tǒng)供油方式及調(diào)速回路的選擇液壓機工進時負載大，運動速度慢，快進、快退時的負載相對于工進時要小很多，但是速度卻比工進時要快。為了提高液壓機的工作效率，可以采用雙泵或變量泵供油的方式。綜合考慮，液壓機采用變量泵供油，基本油路如圖 3.5 所示。由于液壓機工況時的負載壓力會逐步增大，為了使液壓機處于安全的工作狀態(tài)，調(diào)速回路采用恒功率變量泵調(diào)速回路。當負載壓力增大時，泵的排量會自動跟著減小，保持壓力與流量的乘積恒為常數(shù)，即：功率恒定，如圖 3.6 所示。1-液壓缸 2-油箱 3-過濾器 4-變量泵 5-三位四通電磁換向閥圖 3.5 液壓機基本回路圖- 17 -圖 3.6 恒功率曲線圖3.3.3.2 液壓系統(tǒng)速度換接方式的選擇液壓機加工零件的過程包括主缸的快進、工進、快退和頂出缸的頂出、快速回程。采用什么樣的方式進行速度的安全、準確換接是液壓機穩(wěn)定工作的基礎(chǔ)。為了達到控制要求，液壓系統(tǒng)的速度換接通過行程開關(guān)控制。這種速度換接方式具有平穩(wěn)、可靠、結(jié)構(gòu)簡單、行程調(diào)節(jié)方便等特點，安裝也很容易。3.3.3.3 液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)采用插裝集成控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)具有密封性好、流通能力大、壓力損失小、易于集成等優(yōu)點。液壓機系統(tǒng)控制原理如圖 3.7 所示。1、 2、6、18 、15、10、11-先導溢流閥 1S、2S、3S-行程開關(guān) 3、7-緩沖閥 14 單向閥 4、5、8、9、12、13、16、17、19、20-電磁換向閥 21-補油郵箱 22-充液閥 23、24-液壓缸 25 壓力表 F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8、F9、F10-插裝閥 26-變量泵 27-過濾器 28、29、30、31 梭閥- 18 -圖 3.7 液壓機插裝閥控制系統(tǒng)原理圖3.3.3.4 液壓系統(tǒng)控制過程分析整個液壓控制系統(tǒng)包括五個插裝閥集成塊，插裝閥工作原理分析如下：F1、F2 組成進油調(diào)壓回路，其中 F1 為單向閥，用于防止系統(tǒng)中液壓油倒流回泵，F(xiàn)2 的先導溢流閥 2 用于調(diào)整系統(tǒng)的壓力，先導溢流閥 1 用于限制系統(tǒng)的最高壓力，緩沖閥 3 與電磁換向 4 用于液壓泵卸載和升壓緩沖；F3、F4 組成主缸 23 油液三通回路，先導溢流閥 6 是用于保證主缸的安全閥，緩沖閥 7 與電磁換向閥 8 用于主缸上腔卸壓緩沖；F5、F6 組成主缸下腔油液三通回路，先導溢流閥 11 用于調(diào)整主缸下腔的平衡壓力，先導溢流閥 10 為主缸下腔安全閥；F7、F8 組成頂出缸上腔油液三通回路，先導溢流閥 15 為頂出缸上腔安全閥，單向閥 14 用于頂出缸作液壓墊，活塞浮動時上腔補油；F9、F10 組成頂出缸下腔油液三通回路，先導溢流閥 18 為頂出缸下腔安全閥。除此之外，進油主閥 F3、 F5、F7、F9 的控制油路上都有一個壓力選擇梭閥，用于保證錐閥關(guān)閉可靠，防止反壓開啟。3.3.3.5 液壓機執(zhí)行部件動作過程分析液壓機主缸、頂出缸工作循環(huán)過程分析如下：（1）主缸1）啟動——按下啟動按鈕，所有電磁鐵處于失電狀態(tài)，三位四通電磁閥 4 閥芯處于中位。插裝閥 F2 控制腔經(jīng)閥 3、閥 4 與油箱接通，主閥開啟。液壓泵輸出的油液經(jīng)閥 F2 流回油箱，泵空載啟動。2）主缸滑塊快速下行——電磁鐵 1Y、3Y、6Y 得電，這時插裝閥 F2 關(guān)閉，F(xiàn)3、F6 開啟，泵向系統(tǒng)供油，輸出油液經(jīng)閥 F1、F3 進入主缸上腔。主缸下腔油液經(jīng)閥 F6 快速流回油箱?；瑝K在自重作用下快速下行，這時會因為下行速度太快，泵的輸出流量來不及填充上腔而在上腔形成負壓。充液閥 21 打開，上部油箱對上腔進行補油，滑塊的快速下行。3）滑塊減速下行——當滑塊行至一定位置觸動行程開關(guān) 2S 后，電磁鐵 6Y 失電，7Y 得電，插裝閥 F6 控制腔先導溢流閥 11 接通，閥 F6 在閥 11 的調(diào)定壓力下溢流，主缸下腔會產(chǎn)生一定的背壓。主缸上腔的壓力這時會相應(yīng)升高，充液閥 21 關(guān)閉。主缸上腔進油僅為泵的輸出流量，滑塊減速下行。4）工進——當滑塊減速行進一段距離后接近工件，主缸上腔的壓力由壓制負載決定，主缸上腔的壓力會不斷升高，變量泵輸出流量會相應(yīng)自動減少。當主缸上腔的- 19 -壓力達到先導溢流閥 2 的調(diào)定壓力時，泵的輸出流量全部經(jīng)閥 F2 溢流，此時滑塊停止運動。5）保壓——當主缸上腔的壓力達到所需要求的工作壓力后，電接點壓力表發(fā)出電信號，電磁鐵 1Y 、 3Y、7Y 全部失電，閥 F3、F6 關(guān)閉。主缸上腔閉鎖，實現(xiàn)保壓，同時閥 F2 開啟，泵卸載。6）主缸上腔泄壓——主缸上腔此時的壓力已經(jīng)很高，保壓一段時間后，時間繼電器發(fā)出電信號，電磁鐵 4Y 得電，閥 F4 控制腔通過緩沖閥 7 及電磁換向閥 8 與油箱接通，由于緩沖閥 7 的作用，閥 F4 緩慢開啟，主缸上腔實現(xiàn)無沖擊泄壓，保證設(shè)備處于安全工作狀態(tài)。7）主缸回程——當主缸上腔的壓力降到一安全值后，電接點壓力表發(fā)出電信號，電磁鐵 2Y、5Y、4Y、12Y 得電，插裝閥 F2 關(guān)閉，閥 F4、F5 開啟，充液閥 21 開啟，壓力油經(jīng)閥 F1、F5 進入主缸下腔，主缸上腔油液經(jīng)充液閥 21 和閥 F4 分別流回上部油箱和主油箱，主缸完成回程。8）主缸停止——當主缸回程到達上端點，觸擊行程開關(guān) 1S，全部電磁鐵失電，閥 F2 開啟，泵卸載。閥 F5 將主缸下腔封閉，上滑塊停止運動。（2）頂出缸1）工件頂出——當主缸回程停止運動后，按下頂出按鈕，電磁鐵 2Y、9Y 、10Y得電，插裝閥 F8、F9 開啟，液壓油經(jīng)閥 F1、F9 進入頂出缸下腔，上腔油液經(jīng)閥 F8流回油箱，工件頂出。2）頂出缸退回——按下退回按鈕，電磁鐵 9Y、10Y 失電，電磁鐵2Y、8Y、11Y 得電，插裝閥 F7、F10 開啟，液壓油經(jīng)閥 F1、F7 進入頂出缸上腔，下腔油液經(jīng)閥 F10 流回油箱，頂出缸回程。（3）液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序表電磁鐵動作順序如表 3.3表 3.3 液 壓 機 液 壓 系 統(tǒng) 電 磁 鐵 動 作 順 序 表執(zhí)行部件 工 況 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 7Y 8Y 9Y 10Y 11Y 12Y快速下行 + + +工進、加壓+ + +保 壓泄 壓 +回 程 + + + +主缸停 止- 20 -頂 出 + + +退 回 + + +頂出缸 停 止注：“+ ”表示電磁鐵處于得電狀態(tài)。3.3.4 液壓系統(tǒng)基本參數(shù)計算3.3.4.1 液壓缸基本尺寸計算（1）主缸工作壓力、內(nèi)徑、活塞桿直徑的確定查表 2-1 [1]并參考表 2.1 中設(shè)計參數(shù)，因液壓機的工作負載比較大，取主缸的工作壓力為 P=25MPa。計算主缸內(nèi)徑和活塞桿直徑。由主缸負載圖 3.2 可知最大負載 F=2000KN。查表 2-3 [1]，由主缸工作壓力為 25MPa 選取 d/D 為 0.7，取液壓缸的機械效率ηcm = 0.95。液壓缸受力如圖 3.8 所示。圖 3.8 液壓機主缸受力簡圖由圖 2.8 可知 2212)(44PdDFP????D= (3.3)]})(1[{221cm?式中：P1—液壓缸工作壓力；- 21 -P2—液壓缸回路背壓，對于高壓系統(tǒng)初算時可以不計；F—工作循環(huán)中最大負載；ηcm—液壓缸機械效率，一般 ηcm = 0.9～0.95。將參數(shù)代入公式（3.3） ，P2 忽略不計，可求得液壓缸內(nèi)徑即：D= mm95.01254.36?PaN≈327mm查表 2-4 [1],將液壓缸的內(nèi)徑圓整為標準系列直徑，取 D=320mm；那么由d/D=0.7 可以求得活塞桿直徑。即：d=0.7D=0.7x327≈229mm同理查表 2-5 [1],將活塞桿直徑圓整為標準系列直徑，取 d=220mm。經(jīng)過計算液壓機主缸的內(nèi)徑、活塞桿直徑分別為：D=320mm ；d=220mm。（2）頂出缸工作壓力、內(nèi)徑、活塞桿直徑的確定頂出缸工作負載與主缸相比要小很多，查表 2-1 [1],取頂出缸的工作壓力P=12MPa,計算頂出缸內(nèi)徑和活塞桿直徑。由頂出缸負載圖 3.4 可知最大負載 F=350KN。查表 2-3 [1]，缸工作壓力為 12MPa，選取 d/D 為 0.7，取液壓缸的機械效率ηcm = 0.95。液壓缸受力如圖 3.9 所示。圖 3.9 液壓機頂出缸缸受力簡圖將參數(shù)代入公式（3.3） ，P2 忽略不計，可求得液壓缸內(nèi)徑即：D= mm95.0124.3.6?PaN- 22 -≈198mm查表 2-4 [1],將液壓缸的內(nèi)徑圓整為標準系列直徑，取 D=200mm；那么由d/D=0.7 可以求得活塞桿直徑。即：d=0.7D=0.7x198≈138mm同理查表 2-5 [1],將活塞桿直徑圓整為標準系列直徑，取 d=140mm。經(jīng)過計算液壓機頂出缸的內(nèi)徑、活塞桿直徑分別為：D=200mm ；d=140mm 。3.3.4.2 液壓系統(tǒng)流量計算（1）主缸所需流量計算參考表 2.1 及主缸的尺寸，對主缸各個工況所需流量進行計算。已知主缸的快進速度為 0.08m/s，工進速度為 0.006m/s，快速回程速度為 0.03m/s，主缸內(nèi)徑為320mm，活塞桿直徑為 220mm。由流量計算公式：（3.4）???Aq快進時：=快 進快 進 ???Aq smsm/1043.6/08.32.43????）（?≈385.8L/min工進時：=工 進工 進 ???q ss/1048./06.32.4 3????）（?≈28.8L/min快退時：=快 退快 退 ???Aq smsm/1027./03.])2.()3.0[4 3??????（?≈76.2L/min（2）頂出缸所需流量計算參考表 2.1 及頂出缸的尺寸，對頂出缸各工況所需流量進行計算。已知頂出缸的頂出速度為 0.02m/s，快退速度為 0.05m/s，頂出缸內(nèi)徑為 200mm，活塞桿直徑為140mm，代入公式（3.4 ） ，即：頂出時：=頂 出頂 出 ???Aq smsm/1063./0243????）（?- 23 -≈37.8L/min快退時：=快 退快 退 ???Aq smsm/108./05.])14.2.0[4 32??????（）（?=48L/min（3）液壓泵額定壓力、流量計算及泵的規(guī)格選擇1）泵工作壓力確定實際工作過程中，液壓油在進油路中有一定的壓力損失，因此在計算泵的工作時必須考慮壓力損失。泵的工作壓力計算公式為：PP????1（3.5）式中：Pp—液壓泵最大工作壓力；P1—執(zhí)行部件的最大工作壓力；—進油路中的壓力損失，對于簡單的系統(tǒng)，取 0.2～0.5MPa，對于復??雜系統(tǒng)，取 0.5～1.5MPa 。本液壓機執(zhí)行部件的最大工作壓力 P1=25MPa，進油路中的壓力損失，取=0.5MPa。代入公式（3.5）可求得泵的工作壓力。P即： MaP5.2.0??通過計算，泵的工作壓力 Pp=25.5MPa。該壓力是系統(tǒng)的靜壓力，而系統(tǒng)在各種工礦的過渡階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力有時會超過靜壓力。此外，為了延長設(shè)備的使用壽命，設(shè)備在設(shè)計時必須有一定的壓力儲備量，并確保泵的壽命，因此在選取泵的額定工作壓力 Pn 時，應(yīng)滿足 ，取 Pp=1.25。pn)6.1~25.(?即：Pn = 1.25Pp=1.25x25.5MPa≈31.9MPa2）液壓泵最大流量計算通過對液壓缸所需流量的計算，以及各自的運動循環(huán)原理，泵的最大流量可由公式(3.6)計算得到。(3.6)max)(qKLP??式中：—液壓泵的最大流量；Pq- 24 -KL—液壓系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 KL=1.1～1.3，取 KL=1.2；—同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。如果這時溢流閥正處max)(q?于溢流狀態(tài)，還應(yīng)加上溢流閥的最小溢流量。將參數(shù)代入公式（3.6）中，即：≈463L/minmin/8.352.1LqP??3）液壓泵規(guī)格選擇查表 5-17 [1]，根據(jù)泵的額定壓力，選取液壓泵的型號為： 250YCY14-1B。基本參數(shù)如下：排量：250mm/r ； 額定壓力：32MPa ；額定轉(zhuǎn)速：1000r/min ； 容積效率：92% ；4）泵的流量驗算：由液壓泵的基本參數(shù)可知泵每分鐘排量 =160ml/r×1000r