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（2007 屆） 本科生畢業(yè)設計資料 學 院、系： 機械工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名： 彭 勇 班 級： 03-4班 學號 0340510412 指導教師姓名： 羅 中 平 職稱 教 授 最終評定成績： 二○○七年六月 目 錄 第一部分 過程管理資料 一、畢業(yè)設計課題任務書 1 二、本科畢業(yè)設計開題報告 3 三、本科畢業(yè)設計進展情況記錄 9 四、本科畢業(yè)設計中期報告 11 五、畢業(yè)設計指導教師評閱表 12 六、畢業(yè)設計評閱教師評閱表 13 七、畢業(yè)設計答辯及最終成績評定表 14 第二部分 設計說明書 八、設計說明書 - 3 - 2007 屆 本科生畢業(yè)設計資料 第一部分 過程管理資料 2007屆畢業(yè)設計課題任務書 院(系)：機械學院 專業(yè)：機械設計制造及其自動化 指導教師 羅中平 學生姓名 彭 勇 課題名稱 中型四柱式液壓機及液壓系統設計 內 容 及 任 務 一、設計的主要技術參數 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：本液壓機具有調整、手動及半自動三種工作方式，可實現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工藝需要在規(guī)定范圍內調整；可用繼電器控制或PLC控制的電氣控制系統。 主要技術參數：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)設計圖紙 1. 2000KN四柱式萬能液壓機主機總圖； 2. 液壓動力系統原理圖； 3. 液壓動力系統（液壓站）裝配圖； 4. 其它零部件圖。 三、設計說明書 1. 液壓機及液壓系統(與電氣控制系統)工作原理及工藝參數的分析與確定； 2. 液壓動力系統配置、元器件選型與布置設計； 3. 部分液壓元器件結構參數確定； 4. 設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 指 標 1.了解液壓機的現狀和發(fā)展趨勢。 2.掌握液壓機機械設計的一般過程。 a.液壓機及液壓系統與其電氣控制系統方案設計（工藝分析、原理圖設計、總體布局）。 b.技術設計（各組成部分的運動設計、結構設計、材料選擇、零件強度與剛度校核、繪制設計圖樣和編寫技術文件。） c.審核鑒定。 3.了解常用的CAD設計軟件，并能熟練運用一種CAD軟件進行液壓機機械設計。 4.具備較強的自學能力、掌握獨立獲取、消化和應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。 進 度 安 排 起止日期 工作內容 1、2006年12.8-2007年1.12 查資料、寫開題報告 2、2007年1.13-2.20 畢業(yè)實習、翻譯英語資料 3、2007年2.21-4.2 總體方案設計、液壓系統方案設計、元器件結構參數確定、其他參數確定及設計 4、2007年4.3-5.8 2000KN液壓機裝配圖及液壓原理圖、系統配置圖、液壓站總圖與其他零部件圖繪制 5、2007年5.9-5.31 撰寫設計說明書、論文 6、2007年6.1-6.10 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 2004.7 4.何存興主編。液壓與氣壓傳動，武漢：華中科技大學出版社 2000.8 5.李愛華等主編。工程制圖基礎 北京：高等教育出版社，2003.8 6.鐘毅芳等主編。機械設計，武漢：華中科技大學出版社 2001.2 7.朱理主編。機械原理，北京：高等教育出版社，2004.4 8.王伯平主編?；Q性與測量技術基礎，北京：機械工業(yè)出版社 2000.2 9.趙程、楊建民主編。機械工程材料，北京：機械工業(yè)出版社 2003.1 10.秦曾煌主編。電工學，北京：高等教育出版社，2003.2 11.李建興主編.可編程序控制器應用技術. 北京：機械工業(yè)出版社 2004.7 12.李發(fā)海、王巖編著。電機與拖動基礎（第二版）。北京：清華大學出版社.1994 13.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。機械設計手冊 單行本 機械傳動。北京：化學工業(yè)出版社，2004 15.成大先主編。機械設計手冊 單行本 常用設計資料。北京：化學工業(yè)出版社，2004 16.成大先主編。機械設計手冊 單行本 聯接與緊固。北京：化學工業(yè)出版社，2004 17.PLC在改造成型壓力機上的應用。電腦開發(fā)與應用??2002年第05期 教研室 意見 簽名： 年 月 日 院(系)主管領導意見 簽名： 年 月 日 湖 南 工 業(yè) 大 學 本科畢業(yè)設計開題報告 （2007屆） 學 院、系： 機械工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名： 彭 勇 班 級： 4班 學號 0340510412 指導教師姓名： 羅中平 職稱 教 授 2007年 1 月 10 日 - 3 - 題目：中型四柱式萬能液壓機及液壓系統設計 1.課題任務情況，查閱文獻資料，撰寫1500～2000字左右的文獻綜述。 （1）液壓傳動技術的研究發(fā)展動向及應用情況 ① 液壓傳動技術的發(fā)展與研究動向 隨著科學技術的不斷進步，目前液壓技術正向著高壓、高速、大功率、高效、低噪音、經久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。由于計算機科學技術的成熟，一些新型液壓元件和液壓系統的設計都運用了計算機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，很大程度上提高了產品設計的質量。雖然液壓傳動技術方便簡潔，但是液壓傳動中存在著一些亟待解決的問題，如：液壓系統工作時的穩(wěn)定性、工作介質的泄漏、液壓沖擊對設備可靠性的影響等等，這些問題都是液壓傳動技術需要研究和解決的。任何技術的改革和創(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 液壓傳動技術的應用 液壓傳動技術發(fā)展到今天已經擁有較為完善的理論和實踐基礎。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，液壓傳動技術在機械工業(yè)的各個領域得到了廣泛的應用，如：礦山機械、工程機械、冶金機械、建筑機械、起重機械等。液壓技術的應用實現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 液壓傳動技術與傳統的機械傳動相比，液壓傳動操作方便簡單，調速范圍廣，很容易實現直線運動，具有自動過載保護功能。液壓傳動容易實現自動化操作，采用電液聯合控制后，可以實現更高程度的自動控制以及遠程遙控。液壓傳動系統可以靈活布置各個元件，由于工作介質為礦物油，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水平要求。 （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，而后者則靠乳化液實現，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、液壓控制系統、主機三部分組成，通過液壓油管和電氣裝置的構成統一整體。其中電氣控制系統由電控箱、操作箱、電氣管道等構成；液壓控制系統由動力機構、液壓管道、限位裝置、液壓元件等構成；主機則由機身、主缸、頂出缸等構成。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，可以通過調節(jié)鎖緊螺母和調節(jié)螺母來調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）四柱液壓機系統的特點及應用范圍 ① 四柱式液壓機系統的優(yōu)點 ★ 該液壓系統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； ★ 該液壓系統能夠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； ★ 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，可實現調整、手動、半自動等操作工藝，簡單明了。 ② 四柱式液壓機系統存在的不足 ▲ 液壓機屬于高壓工作設備,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； ▲ 液壓機出現故障不容易及時找到并排除，給維護帶來很大的技術難題和不便； ▲ 液壓機工作時會形成液壓沖擊、氣蝕等現象，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。 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、主要研究內容、研究思路及方案。 （1）選題依據 ① 主要技術要求參數：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）主要研究的內容和所要實現的設計目標 ① 選擇合理的液壓系統設計方案（工藝方案設計、液壓系統原理圖設計、液壓站總體布局設計、總體布局設計）滿足液壓系統的使用性能和安全要求； ② 技術設計（各組成部分及液壓系統的控制系統設計、電氣控制系統設計、結構設計、材料選擇、零件強度與剛度校核、繪制設計圖樣和編寫技術文件）； ③ 選擇合理的材料、液壓元件和制造加工工藝； ④ 整個液壓機系統的設計要滿足拆裝方便，便于運輸的要求； ⑤ 通過液壓傳動控制系統和電氣控制系統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 設備設計達到布局合理，結構緊湊、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）設計的基本思路、方案 分析、理解設計任務書的要求→查閱相關資料→初步擬訂設計方案→設計方案對比并確定最佳方案→參數的設計計算→零件設計→裝配圖草圖→零件草圖→繪制零件圖→繪制裝配圖→編寫設計說明書 結語： 四柱液壓機解決了塑性材料的產品成型問題。高的工作壓力是該設備工作時的特點，泄漏的液壓油將污染環(huán)境，液壓沖擊現象將影響設備安全穩(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計、液壓系統原理圖設計、液壓元件參數確定及選取，其他參數確定及設計。 2007年4.3～5.8 四柱液壓機裝配圖、液壓系統原理圖、電氣系統控制圖以及其他零部件圖繪制。 2007年5.9～5.31 撰寫設計說明書、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 - 9 - 本科畢業(yè)設計進展情況記錄 畢業(yè)設計題目： 中型四柱式液壓機及液壓系統設計 班級： 03-4__學號：_0340510412_ 學生：_ 彭 勇__指導教師： 羅中平 時 間 任務完成情況 指導教師意見 第七學期 第 14 周 至 第 18 周 指導教師簽名： 年 月 日 第七學期 第 19 周 至 第 20 周 指導教師簽名： 年 月 日 第八學期 第 5 周 至 第 9 周 指導教師簽名： 年 月 日 第八學期 第 10 周 至 第 12 周 指導教師簽名： 年 月 日 第八學期 第 13 周 至 第 14 周 指導教師簽名： 年 月 日 第八學期 第 15 周 至 第 周 指導教師簽名： 年 月 日 - 10 - 本科畢業(yè)設計中期報告 填表日期：2007年 5 月8日 院（系） 機械工程學院 班 級 機設03-4 學生姓名 彭 勇 課題名稱： 中型四柱式液壓機及液壓系統設計 課題主要任務： ① 主機工作原理分析、總體方案設計、零部件設計； ② 液壓系統工作原理分析和總體方案設計； ③ 液壓系統參數計算、液壓元件型號的選擇、液壓站布局設計，重要液壓元件的具體設計； ④ 電氣控制系統設計。 1、簡述開題以來所做的具體工作和取得的進展或成果 ① 查閱相關的資料； ② 外文資料翻譯； ③ 實習報告、實習日記； ④ 液壓機總體方案設計、液壓系統設計、電氣系統設計； ⑤ 零部件設計； ⑥ 完成一部分零部件圖的繪制； 2、下一步的主要研究任務，具體設想與安排 ① 完善液壓系統和電氣控制系統的控制方案設計； ② 設計說明書的撰寫； ③ 零、部件設計圖紙的繪制。 3、存在的具體問題 ① 電氣控制系統中控制電路的設計； ② 主機總體裝配圖。 4、指導教師對該生前期研究工作的評價 指導教師簽名： 日 期： - 12 - 本科畢業(yè)設計 - 14 - 畢業(yè)設計指導教師評閱表 院（系）：機械工程學院 學生姓名 彭 勇 學 號 0340510412 班 級 03-4 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 指導教師 姓 名 羅中平 課題名稱 中型四柱式液壓機及液壓系統設計 評語： 是否同意參加答辯： 是□ 否□ 指導教師評定成績 分值： 指導教師簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計評閱教師評閱表 院、系： 機械工程學院 學生姓名 彭 勇 學 號 0340510412 班 級 03-4 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 課題名稱 中型四柱式液壓機及液壓系統設計 評語： 針對課題內容給設計者（作者）提出3個問題，作為答辯時參考。 1. 2. 3. 評 分： 是否同意參加答辯 是□ 否□ 評閱人簽名： 年 月 日 畢業(yè)設計答辯及最終成績評定表 院、系（公章）：機械工程學院 學生姓名 彭 勇 學號 0340510412 班級 03-4 答辯 日期 課題名稱 中型四柱式液壓機及液壓系統設計 指導 教師 羅中平 成 績 評 定 分值 評 定 教師 1 教師 2 教師 3 教師 4 教師 5 小計 課題介紹 思路清晰，語言表達準確，概念清楚，論點正確，實驗方法科學，分析歸納合理，結論嚴謹，設計（論文）有應用價值。 30 答辯 表現 思維敏捷,回答問題有理論根據，基本概念清楚，主要問題回答準確大、深入,知識面寬。 70 合 計 100 答 辯 評 分 分值：78 答辯小組長簽名： 答辯成績a： 78×30％＝23.40 指導教師評分 分值：82 指導教師評定成績b： 82×50％＝41.00 評閱教師評分 分值：84 評閱教師評定成績c： 84×20％＝16.80 最終評定成績： 分數： 81 等級：良 答辯委員會主任簽名： 年 月 日 2007屆 本科生畢業(yè)設計資料 第二部分 設計說明書