四柱式液壓機(jī)開(kāi)題報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、長(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 （2015屆）系部： 機(jī)電工程系 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： xxx 班 級(jí)： 機(jī)械三班 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師姓名： xx 職稱(chēng) 副教授 2014年12月30日題目：200T四柱式液壓機(jī)結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1. 結(jié)合課題任務(wù)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫(xiě)1000字以上的文獻(xiàn)綜述。1.1 液壓機(jī)簡(jiǎn)介 液壓機(jī)是一種以液體為工作介質(zhì)，根據(jù)帕斯卡原理制成的用于傳遞能量以實(shí)現(xiàn)各種工藝的機(jī)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(jī)械。四柱式液壓機(jī)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(jī)裝置研究現(xiàn)狀及發(fā)展歷程 液壓機(jī)自19世紀(jì)問(wèn)世以來(lái)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(jī)械設(shè)備。隨著科學(xué)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(jī)也得到了更進(jìn)一步的發(fā)展。到目前為止，液壓機(jī)的最大公稱(chēng)壓力已經(jīng)達(dá)到了750MN，控制技術(shù)也由原來(lái)傳統(tǒng)的繼電器控制變?yōu)榭删幊炭刂破骱凸I(yè)計(jì)算機(jī)控制，這使液壓機(jī)的運(yùn)行平穩(wěn)性、控制精度、產(chǎn)品質(zhì)量有了保證，同 圖1液壓機(jī) 時(shí)生產(chǎn)效率得到了很大的提高。2 液壓機(jī)加工與傳統(tǒng)機(jī)械加工相比屬于無(wú)屑加工，應(yīng)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(jī)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(jī)還能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工件和不對(duì)稱(chēng)工件的加工，產(chǎn)品廢品率較低。液壓機(jī)根據(jù)加工工件的不同性質(zhì)，還可進(jìn)行適當(dāng)?shù)膲毫π谐陶{(diào)整，滿(mǎn)足產(chǎn)品的加工要求。液壓機(jī)主要由主機(jī)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)三部分組成。液壓機(jī)的整個(gè)工作過(guò)程的實(shí)現(xiàn)，首先是由電氣系統(tǒng)來(lái)控制液壓系統(tǒng)，然后再由液壓系統(tǒng)控制主機(jī)主缸和頂出缸的順序動(dòng)作。31.2.1液壓機(jī)的分類(lèi) 按照功能和用途可得分為：粉末成型液壓機(jī)、汽車(chē)重梁液壓機(jī)、非金屬專(zhuān)用液壓機(jī)、機(jī)械修理液壓機(jī)、炭素制品液壓機(jī)、麿料制品液壓機(jī)、陶瓷制品液壓機(jī)等。4 2.按照類(lèi)型又可以分為：四柱式、單柱式（C型）、臥式、立式框

4、架、萬(wàn)能液壓機(jī)等。3.按照噸位大小分為：63噸液壓機(jī)、100噸液壓機(jī)、150噸液壓機(jī)、200噸液壓機(jī)、250噸液壓機(jī)、300噸液壓機(jī)、315噸液壓機(jī)、500噸液壓機(jī)、630噸液壓機(jī)、800噸液壓機(jī)等。1.2.2液壓機(jī)特點(diǎn) 液壓機(jī)作為在板金成型生產(chǎn)制作中應(yīng)用最為廣泛的機(jī)械設(shè)備之一, 其之所以能夠成為最為理想的成型工藝設(shè)備, 不僅僅是因?yàn)槠淠軌蚋鶕?jù)實(shí)際加工的需求, 進(jìn)行自身的快速調(diào)整, 還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)雜工件以及不對(duì)稱(chēng)工件的加工生產(chǎn), 降低了廢品率。因此,可以說(shuō)液壓生產(chǎn)加工技術(shù)與其他機(jī)械加工技術(shù)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(diǎn)，滿(mǎn)足工藝要求并節(jié)省能耗； 能夠

5、準(zhǔn)確控制并完成零件的壓力加工，加工質(zhì)量可以通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)備來(lái)保證； 主缸活塞滑塊的快速下行靠自重作用來(lái)完成，通過(guò)輔助油箱補(bǔ)充油液來(lái)填充局部真空。這樣的快速運(yùn)動(dòng)回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)用的液壓元件少；5 系統(tǒng)性能可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修、維護(hù)方便。71.2.3液壓機(jī)結(jié)構(gòu)組成及工作原理（1）液壓機(jī)結(jié)構(gòu)組成（如下圖） 四柱液壓機(jī)主要由主機(jī)、液壓控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)三部分組成。 其中主機(jī)包括工作臺(tái)、導(dǎo)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(dòng)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(kāi)關(guān)、電器控制柜等組成。81-滑塊 2-導(dǎo)柱 3-工作臺(tái) 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(jī)主機(jī)組成簡(jiǎn)圖（2）液壓機(jī)工作原理 主缸 快速下行按下啟動(dòng)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(shí)僅靠液壓泵供油是不能滿(mǎn)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(lái)補(bǔ)充上腔形成的局部真空。 慢速加壓當(dāng)主缸活塞滑塊下行到一定位置并壓下行程開(kāi)關(guān)時(shí)，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(jìn)的轉(zhuǎn)換。主缸活塞滑塊不斷下行最終會(huì)抵住工件，阻力急劇增大，主缸上腔的壓力提高。 主缸保壓當(dāng)主缸上腔的油壓達(dá)到設(shè)定壓力值后，壓力繼電器發(fā)出信號(hào)，相應(yīng)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(shí)間后，保壓過(guò)程結(jié)束，時(shí)間繼電器發(fā)出信號(hào)，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(shí)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(yīng)的電磁閥得電，這時(shí)頂出缸下腔進(jìn)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(jìn)油，活塞下降，回程完成。 浮動(dòng)壓邊在進(jìn)行薄板拉伸時(shí)，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(dòng)壓邊可滿(mǎn)足薄板拉伸時(shí)的壓緊要求。101.1.2.4液壓機(jī)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(duì)液壓系統(tǒng)反饋?zhàn)龀龇磻?yīng)。（1）氣動(dòng)系統(tǒng)的組成：氣源裝置由空壓機(jī)、壓縮空氣的凈化儲(chǔ)存設(shè)備（后冷卻器、油水分離器、儲(chǔ)氣罐、干燥器及輸送管道）、氣動(dòng)三聯(lián)件（分水過(guò)濾器、油霧器及減壓閥）組成，還有一些必要的輔件，如自動(dòng)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(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)能源裝置的基本要求是：能源裝置外觀(guān)應(yīng)美觀(guān)，色澤應(yīng)與主機(jī)協(xié)調(diào)；能源裝置上所裝元件的排列布置應(yīng)勻稱(chēng)，維護(hù)方便簡(jiǎn)易；能源裝置應(yīng)節(jié)能；能源裝置應(yīng)工作平穩(wěn)，產(chǎn)生振動(dòng)小，噪聲小12；和電氣、電

9、子控制結(jié)合使用時(shí)，能遠(yuǎn)程控制動(dòng)源裝置以符合主機(jī)對(duì)所需 的工作變化要求。13（3）氣動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行元件：執(zhí)行元件是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的元件，該系統(tǒng)的執(zhí)行元件是氣缸，它驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，輸入為壓力和流量，輸出為力和速度14。 （4）氣動(dòng)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(diǎn)是換向簡(jiǎn)單，進(jìn)氣和回氣回路簡(jiǎn)單，安裝時(shí)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(jìn)氣節(jié)流。氣缸內(nèi)的緩沖結(jié)構(gòu)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(xiàn)1 邊海岸. 四柱式萬(wàn)能液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理研究. 鄭州：中船重工集團(tuán)第713 研究所第六研究室，2007,(3)：13-15.

10、2 朱釩等. 國(guó)內(nèi)外液壓機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì). 機(jī)床與液壓，2000（1）:11-12.3 謝為民等. 液壓機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的研究. 機(jī)床與液壓，1996（2）:42-26.4 楊聯(lián)英. 高速液壓機(jī)智能控制方法研究.黑龍江鍛壓機(jī)床廠(chǎng)有限公司，2014 （5）:25-30.5 張利平. 現(xiàn)代液壓傳動(dòng)技術(shù)的新方向-純水液壓傳動(dòng). 工程機(jī)械，2010（1）: 16-20.6 陳松楷. 機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè). 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(jī)床與液壓，2001（1）:51-53.8 張利平. 現(xiàn)代機(jī)床液壓站設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)選型. 制

11、造技術(shù)與機(jī)床，2010（10）:22-25.9 李紹林等. 實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè). 上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1998,（1）:112-117.10 章洪甲等. 液壓傳動(dòng). 機(jī)械工業(yè)出版社，2011,（3）:33-36.11 薛祖德. 液壓傳動(dòng). 中央廣播電視大學(xué)出版社，1995,(1):45-55.12 法費(fèi)桑迪. 液壓機(jī)構(gòu)，1965,(1):70-75.13 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. 鍛壓 裝備及控制技術(shù)，2010,（4）77-80.14 2004年機(jī)床行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析匯總. 中國(guó)機(jī)床工具協(xié)會(huì)，2005（4）:33-40.15 徐剛，魯潔，黃才元.

12、金屬成形（鍛壓）機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì). 鍛壓裝備及控 制技術(shù)，2011,（3）:55-59.2. 選題依據(jù)、主要研究?jī)?nèi)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(qiáng)度、降低生產(chǎn)成本等方面具有明顯的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)領(lǐng)域尤其是汽車(chē)工業(yè)中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。對(duì)于空心變截面結(jié)構(gòu)件，傳統(tǒng)的制造工藝是先沖壓成形兩個(gè)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(gòu)件截面有變化的空心結(jié)構(gòu)件。2.2 主要研究?jī)?nèi)容 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及其方法，首先要對(duì)機(jī)械設(shè)備主機(jī)的工況進(jìn)行詳細(xì)分析，明確主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)提出的要求：液壓機(jī)技術(shù)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(qū)動(dòng)方式為油壓驅(qū)動(dòng)，控制方式為PLC控制。2、2、1方案總體設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）主機(jī)的用途、主要結(jié)構(gòu)、布置方式、空間位置情況；（2）執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方式（直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)）動(dòng)作循環(huán)及其范圍； 2、2、2液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）外界載荷的大小、性質(zhì)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(dòng)作之間的順序、轉(zhuǎn)換和互鎖要求；（3）對(duì)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(shè)計(jì)內(nèi)容電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括在控制室內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)該滑塊運(yùn)行速度的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)定壓、定程兩種加工工藝，

14、并且能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)、半自動(dòng)、自動(dòng)三種操作方式。根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)不同電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和不同電氣控制系統(tǒng)之間的關(guān)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(shè)計(jì)內(nèi)容本次仿真運(yùn)用宇龍仿真軟件將液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)仿真。實(shí)現(xiàn)通過(guò)不同電氣元件控制不同液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)滑塊的動(dòng)作，以及各控元件的動(dòng)作順序及互鎖情況。 通過(guò)仿真解決已有設(shè)計(jì)中存在的不足和問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計(jì)。 2.3 研究思路及方案2、3、1總體設(shè)計(jì)方案（1）主機(jī)：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）通過(guò)液壓總站和輔助油箱實(shí)現(xiàn)主缸的快速下行慢速下行主缸保壓-主缸泄壓的動(dòng)作（3）采

15、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(dòng)、半自動(dòng)三種工作方式，可實(shí)現(xiàn)定壓、定程兩種加工工藝；2、3、2液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)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(duì)液壓機(jī)快進(jìn)時(shí)供油不足以及工進(jìn)時(shí)的高壓特性，系統(tǒng)設(shè)有補(bǔ)油和卸壓裝置； (3）液壓回路設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)內(nèi)容 電氣控制的實(shí)現(xiàn)主要通過(guò)三菱PLC結(jié)合相應(yīng)開(kāi)關(guān)，采用PLC控制，PLC要接收各種信號(hào)的輸入，向各執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令。機(jī)器中配備多種傳感器等信號(hào)器來(lái)監(jiān)視機(jī)器中每一執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行情況，經(jīng)判斷后發(fā)出下一步的執(zhí)行指令。人

16、機(jī)界面用來(lái)顯示機(jī)器的運(yùn)行情況、運(yùn)行記錄，以及用來(lái)由操作者向機(jī)器發(fā)指令。 電氣元件根據(jù)具體的液壓設(shè)計(jì)和指導(dǎo)書(shū)要求進(jìn)行選擇； 通過(guò)急停、限位控制等安全措施進(jìn)行安全保護(hù)。2、3、4液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)方案 根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求和電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，將相應(yīng)系統(tǒng)通過(guò)仿真系統(tǒng)建立起來(lái)； 按照指導(dǎo)書(shū)要求進(jìn)行電氣控制觀(guān)察液壓系統(tǒng)動(dòng)作，驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性、動(dòng)態(tài)性和可行性等； 記錄所遇到的問(wèn)題進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)，解決仿真過(guò)程中遇到的問(wèn)題和不足，達(dá)到有優(yōu)化設(shè)計(jì)。3.工作進(jìn)度及具體安排。起止日期工作內(nèi)容2014年底完成開(kāi)題報(bào)告第八學(xué)期第1-4周畢業(yè)實(shí)習(xí)第5-6周(1)閱讀和研究設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，明確設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求，分析設(shè)計(jì)題目，了解原始數(shù)據(jù)和工作條件；(2)通過(guò)調(diào)查研究，收集有關(guān)資料并進(jìn)一步熟悉課題；(3)閱讀有關(guān)內(nèi)容，明確設(shè)計(jì)過(guò)程中和制訂設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃、提出設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行比較和選擇