四柱式液壓機開題報告畢業(yè)設計

1、長沙學院畢業(yè)設計開題報告 （2015屆）系部： 機電工程系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名： xxx 班 級： 機械三班 學號 指導教師姓名： xx 職稱 副教授 2014年12月30日題目：200T四柱式液壓機結構及控制系統(tǒng)設計1. 結合課題任務情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫1000字以上的文獻綜述。1.1 液壓機簡介 液壓機是一種以液體為工作介質，根據(jù)帕斯卡原理制成的用于傳遞能量以實現(xiàn)各種工藝的機器,一種用于金屬、非金屬材料（塑料、橡膠、石材、木材等）成形的壓力加工機械。四柱式液壓機適用于各種可塑性材料的壓制工藝，如沖壓、彎曲、翻邊、薄板拉伸等。也可從事校正、壓裝、砂輪

2、成型、冷擠金屬零件成型、塑料制品及粉末制品的壓制成型工藝。11.2液壓機裝置研究現(xiàn)狀及發(fā)展歷程 液壓機自19世紀問世以來得到了很快的發(fā)展，在工業(yè)生產中已經(jīng)有了廣泛的應用，成了產品壓力加工成型不可或缺的機械設備。隨著科學技術的日新月異，電子技術、液壓技術的不斷成熟，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、產品質量有了保證，同 圖1液壓機 時生產效率得到了很大的提高。2 液壓機加工與傳統(tǒng)機械加工相比屬于無屑加工，應用范圍廣泛，一般用于塑性材料的冷擠、校直、

3、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，產品廢品率較低。液壓機根據(jù)加工工件的不同性質，還可進行適當?shù)膲毫π谐陶{整，滿足產品的加工要求。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。31.2.1液壓機的分類 按照功能和用途可得分為：粉末成型液壓機、汽車重梁液壓機、非金屬專用液壓機、機械修理液壓機、炭素制品液壓機、麿料制品液壓機、陶瓷制品液壓機等。4 2.按照類型又可以分為：四柱式、單柱式（C型）、臥式、立式框

4、架、萬能液壓機等。3.按照噸位大小分為：63噸液壓機、100噸液壓機、150噸液壓機、200噸液壓機、250噸液壓機、300噸液壓機、315噸液壓機、500噸液壓機、630噸液壓機、800噸液壓機等。1.2.2液壓機特點 液壓機作為在板金成型生產制作中應用最為廣泛的機械設備之一, 其之所以能夠成為最為理想的成型工藝設備, 不僅僅是因為其能夠根據(jù)實際加工的需求, 進行自身的快速調整, 還能夠實現(xiàn)對復雜工件以及不對稱工件的加工生產, 降低了廢品率。因此,可以說液壓生產加工技術與其他機械加工技術相比有著明顯的優(yōu)越性。5 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； 能夠

5、準確控制并完成零件的壓力加工，加工質量可以通過調節(jié)設備來保證； 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構簡單，運用的液壓元件少；5 系統(tǒng)性能可靠，結構簡單，維修、維護方便。71.2.3液壓機結構組成及工作原理（1）液壓機結構組成（如下圖） 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、頂出缸等結構；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、電器控制柜等組成。81-滑塊 2-導柱 3-工作臺 4-安裝地基 5

6、-頂出缸 6-主缸 7-上橫梁 8-輔助油箱圖1.2.3 四柱液壓機主機組成簡圖（2）液壓機工作原理 主缸 快速下行按下啟動按鈕，相應的電磁閥得電吸合，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時，相應的電磁閥得電，輔助油箱供油結束，轉為液壓油泵為主的供油形式，完成快速下行向工進的轉換。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定壓力值后，壓力繼電器發(fā)出信號，相應的電磁閥得電，閥芯回到中位

7、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，保壓過程結束，時間繼電器發(fā)出信號，使相應的電磁閥得電，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。9 頂出缸 活塞頂出主缸活塞滑塊回程完畢后，按下頂出按鈕，相應的電磁閥得電，這時頂出缸下腔進油，活塞上升將工件頂出。 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

8、一起下行。浮動壓邊可滿足薄板拉伸時的壓緊要求。101.1.2.4液壓機電氣系統(tǒng) 電氣系統(tǒng)主要用于合理控制液壓系統(tǒng)以及對液壓系統(tǒng)反饋做出反應。（1）氣動系統(tǒng)的組成：氣源裝置由空壓機、壓縮空氣的凈化儲存設備（后冷卻器、油水分離器、儲氣罐、干燥器及輸送管道）、氣動三聯(lián)件（分水過濾器、油霧器及減壓閥）組成，還有一些必要的輔件，如自動排水器、消聲器、緩沖器等，該些輔件是向系統(tǒng)輸送潔凈的壓縮空氣所必不可少的11。（2）對氣動系統(tǒng)能源裝置的基本要求是：能源裝置外觀應美觀，色澤應與主機協(xié)調；能源裝置上所裝元件的排列布置應勻稱，維護方便簡易；能源裝置應節(jié)能；能源裝置應工作平穩(wěn)，產生振動小，噪聲小12；和電氣、電

9、子控制結合使用時，能遠程控制動源裝置以符合主機對所需 的工作變化要求。13（3）氣動系統(tǒng)執(zhí)行元件：執(zhí)行元件是將壓縮空氣的壓力能轉化為機械能的元件，該系統(tǒng)的執(zhí)行元件是氣缸，它驅動機構作直線往復運動，輸入為壓力和流量，輸出為力和速度14。 （4）氣動系統(tǒng)控制元件：系統(tǒng)采用的均為電磁閥雙向換接，它的特點是換向簡單，進氣和回氣回路簡單，安裝時統(tǒng)一，并且本系統(tǒng)的氣缸是垂直安裝升舉載荷，因此使用進氣節(jié)流。氣缸內的緩沖結構提高換向平穩(wěn)性，所以此種換接方法可以被采用15。 1.參考文獻1 邊海岸. 四柱式萬能液壓機液壓系統(tǒng)原理研究. 鄭州：中船重工集團第713 研究所第六研究室，2007,(3)：13-15.

10、2 朱釩等. 國內外液壓機技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢. 機床與液壓，2000（1）:11-12.3 謝為民等. 液壓機監(jiān)控系統(tǒng)的研究. 機床與液壓，1996（2）:42-26.4 楊聯(lián)英. 高速液壓機智能控制方法研究.黑龍江鍛壓機床廠有限公司，2014 （5）:25-30.5 張利平. 現(xiàn)代液壓傳動技術的新方向-純水液壓傳動. 工程機械，2010（1）: 16-20.6 陳松楷. 機床液壓系統(tǒng)設計指導手冊. 廣州：廣東高等教育出版社， 1993 (2):22-24.7 張利平. 大功率液壓系統(tǒng)泄壓噪聲控制與節(jié)能. 機床與液壓，2001（1）:51-53.8 張利平. 現(xiàn)代機床液壓站設計的機構選型. 制

11、造技術與機床，2010（10）:22-25.9 李紹林等. 實用模具技術手冊. 上海科學技術文獻出版社，1998,（1）:112-117.10 章洪甲等. 液壓傳動. 機械工業(yè)出版社，2011,（3）:33-36.11 薛祖德. 液壓傳動. 中央廣播電視大學出版社，1995,(1):45-55.12 法費桑迪. 液壓機構，1965,(1):70-75.13 徐剛，魯潔，黃才元. 金屬板材沖壓成形技術與裝備的現(xiàn)狀與發(fā)展. 鍛壓 裝備及控制技術，2010,（4）77-80.14 2004年機床行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟指標分析匯總. 中國機床工具協(xié)會，2005（4）:33-40.15 徐剛，魯潔，黃才元.

12、金屬成形（鍛壓）機床的發(fā)展趨勢. 鍛壓裝備及控 制技術，2011,（3）:55-59.2. 選題依據(jù)、主要研究內容、研究思路及方案。2.1 選題依據(jù) 與傳統(tǒng)的沖壓工藝相比，液壓成形工藝在減輕重量、減少零件數(shù)量和模具數(shù)量、提高剛度與強度、降低生產成本等方面具有明顯的技術和經(jīng)濟優(yōu)勢，在工業(yè)領域尤其是汽車工業(yè)中得到了越來越多的應用。對于空心變截面結構件，傳統(tǒng)的制造工藝是先沖壓成形兩個半片，然后再焊接成整體，而液壓成形則可以一次整體成形沿構件截面有變化的空心結構件。2.2 主要研究內容 設計的主要內容及其方法，首先要對機械設備主機的工況進行詳細分析，明確主機對液壓系統(tǒng)提出的要求：液壓機技術參數(shù)要求：工

13、作液體壓力20MPa，最高壓制力200T，最大行程710mm，頂鍛行程速度0-40mm/s，驅動方式為油壓驅動，控制方式為PLC控制。2、2、1方案總體設計內容（1）主機的用途、主要結構、布置方式、空間位置情況；（2）執(zhí)行元件的運動方式（直線運動、轉動、擺動）動作循環(huán)及其范圍； 2、2、2液壓系統(tǒng)設計內容（1）外界載荷的大小、性質及變化范圍，以及執(zhí)行元件的速度及其變化范圍；（2）各液壓執(zhí)行元件動作之間的順序、轉換和互鎖要求；（3）對工作性能的要求，液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境；2、2、3電氣控制系統(tǒng)設計內容電氣控制系統(tǒng)設計內容包括在控制室內能夠實現(xiàn)對該滑塊運行速度的控制，能夠實現(xiàn)定壓、定程兩種加工工藝，

14、并且能夠實現(xiàn)手動、半自動、自動三種操作方式。根據(jù)液壓系統(tǒng)設計要求，實現(xiàn)不同電氣控制系統(tǒng)的設計和不同電氣控制系統(tǒng)之間的關聯(lián)；能夠有效的選擇不同電氣元件。2、2、4液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)的仿真設計內容本次仿真運用宇龍仿真軟件將液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)結合起來仿真。實現(xiàn)通過不同電氣元件控制不同液壓系統(tǒng)實現(xiàn)滑塊的動作，以及各控元件的動作順序及互鎖情況。 通過仿真解決已有設計中存在的不足和問題，實現(xiàn)最優(yōu)化設計。 2.3 研究思路及方案2、3、1總體設計方案（1）主機：結構形式采用“三梁四柱”的形式，主缸和頂出缸為執(zhí)行元件（2）通過液壓總站和輔助油箱實現(xiàn)主缸的快速下行慢速下行主缸保壓-主缸泄壓的動作（3）采

15、用液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)相結合的控制方式。具有調整、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、3、2液壓系統(tǒng)設計內容 (1)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; (2)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)設有補油和卸壓裝置； (3）液壓回路設計以及液壓閥的選擇根據(jù)具體參數(shù)具體選擇。2、3、3電氣控制系統(tǒng)設計內容 電氣控制的實現(xiàn)主要通過三菱PLC結合相應開關，采用PLC控制，PLC要接收各種信號的輸入，向各執(zhí)行機構發(fā)出指令。機器中配備多種傳感器等信號器來監(jiān)視機器中每一執(zhí)行機構的運行情況，經(jīng)判斷后發(fā)出下一步的執(zhí)行指令。人

16、機界面用來顯示機器的運行情況、運行記錄，以及用來由操作者向機器發(fā)指令。 電氣元件根據(jù)具體的液壓設計和指導書要求進行選擇； 通過急停、限位控制等安全措施進行安全保護。2、3、4液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)的仿真設計方案 根據(jù)液壓系統(tǒng)設計要求和電氣控制系統(tǒng)設計要求，將相應系統(tǒng)通過仿真系統(tǒng)建立起來； 按照指導書要求進行電氣控制觀察液壓系統(tǒng)動作，驗證系統(tǒng)設計的可靠性、動態(tài)性和可行性等； 記錄所遇到的問題進行設計改進，解決仿真過程中遇到的問題和不足，達到有優(yōu)化設計。3.工作進度及具體安排。起止日期工作內容2014年底完成開題報告第八學期第1-4周畢業(yè)實習第5-6周(1)閱讀和研究設計任務書，明確設計內容和要求，分析設計題目，了解原始數(shù)據(jù)和工作條件；(2)通過調查研究，收集有關資料并進一步熟悉課題；(3)閱讀有關內容，明確設計過程中和制訂設計進度計劃、提出設計方案并進行比較和選擇