畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告題 目： 35噸液壓壓力機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 2014 年 4月8 日1文獻(xiàn)綜述1.1液壓壓力機(jī)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀壓力機(jī)的發(fā)展歷史只有100年。壓力機(jī)是伴隨著工業(yè)革命的的進(jìn)行而開(kāi)始發(fā)展的，蒸汽機(jī)的出現(xiàn)開(kāi)創(chuàng)了工業(yè)革命的時(shí)代，傳統(tǒng)的鍛造工藝和設(shè)備逐漸不能滿足當(dāng)時(shí)的要求。因此在1839年，第一臺(tái)蒸汽錘出現(xiàn)了。此后伴隨著機(jī)械制造業(yè)的迅速發(fā)展，鍛件的尺寸也越來(lái)越越大，鍛錘做到百?lài)嵰陨希幢恐赜植环奖恪Ｔ?859-1861年維也納鐵路工廠就有了第一批用于金屬加工的7000KN、10000KN和12000KN的液壓機(jī)，1884年英國(guó)羅切斯特首先使用了鍛造鋼錘用的鍛造液壓機(jī)，它與鍛錘相比具有很好的優(yōu)點(diǎn)，因此發(fā)展很快，在1887-1888年制造了一系列鍛造液壓機(jī)，其中包括一臺(tái)40000KN的大型水壓機(jī)，1893年建造了當(dāng)時(shí)最大的12000KN的鍛造水壓機(jī)。在第二次世界大戰(zhàn)后，為了迅速發(fā)展航空業(yè)。美國(guó)在1955年左右先后制造了兩臺(tái)31500KN和45000KN大型模鍛水壓機(jī)。 近二十年來(lái)，世界各國(guó)在鍛造操作機(jī)與鍛造液壓機(jī)聯(lián)動(dòng)機(jī)組，大型模鍛液壓機(jī)，擠壓機(jī)等各種液壓機(jī)方面又有了許多新的發(fā)展，自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)控制的新技術(shù)在液壓機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用，機(jī)械化和自動(dòng)化程度有了很大的提高。再來(lái)看一下我國(guó)的情況，在解放前，我國(guó)屬于半殖民地半封建社會(huì)的國(guó)家，沒(méi)有獨(dú)立的工業(yè)體系，也根本沒(méi)有液壓機(jī)的制造工業(yè)，只有一些修配用的小型液壓機(jī)。解放后我國(guó)迅速建立獨(dú)立自主的完整的工業(yè)體系，同時(shí)仿造并自行設(shè)計(jì)各種液壓機(jī)，同時(shí)也建立了一批這方面的科研隊(duì)伍。到了六十年代，我國(guó)先后成套設(shè)計(jì)并制造了一些重型液壓機(jī)，其中有300000KN的有色金屬模鍛水壓機(jī)，120000KN有色金屬擠壓水壓機(jī)等。特別是近十年來(lái)，又有了一些新的發(fā)展。比如，設(shè)計(jì)并制造了一批較先進(jìn)的鍛造水壓機(jī)，并已向國(guó)外出口，與此相應(yīng)的，我國(guó)也陸續(xù)制造了各種液壓機(jī)的系列及零部件標(biāo)準(zhǔn)。但是，我們也應(yīng)清楚地意識(shí)到我們與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大的差距，還不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的需要。許多先進(jìn)的設(shè)備和大型機(jī)仍需進(jìn)口，目前應(yīng)充分發(fā)揮我們的優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)我國(guó)在這方面的競(jìng)爭(zhēng)力，這不僅是有助于我們從制造業(yè)大國(guó)向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變也是國(guó)家安全的需要。1.2 液壓壓力機(jī)的應(yīng)用作為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)與控制的重要技術(shù)手段，液壓技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用1。與其他傳動(dòng)控制技術(shù)相比，液壓技術(shù)具有能量密度高配置靈活方便調(diào)速范圍大工作平穩(wěn)且快速性好易于控制并過(guò)載保護(hù)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和機(jī)電液一體化整合系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造和使用維護(hù)方便等多種顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，因而使其成為現(xiàn)代機(jī)械工程的基本技術(shù)構(gòu)成和現(xiàn)代控制工程的基本技術(shù)要素2。 液壓壓力機(jī)是壓縮成型和壓注成型的主要設(shè)備，適用于可塑性材料的壓制工藝。如沖壓、彎曲、翻邊、薄板拉伸等。也可以從事校正、壓裝、砂輪成型、冷擠金屬零件成型、塑料制品及粉末制品的壓制成型。本文根據(jù)小型液壓機(jī)的用途特點(diǎn)和要求，利用液壓傳動(dòng)的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，再經(jīng)過(guò)必要的計(jì)算來(lái)確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來(lái)選用液壓元件的規(guī)格和進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3。小型壓力機(jī)的液壓系統(tǒng)呈長(zhǎng)方形布置，外形新穎美觀，動(dòng)力系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、動(dòng)作靈敏可靠。該機(jī)并設(shè)有腳踏開(kāi)關(guān)，可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)工藝動(dòng)作的循環(huán)4。1.3 液壓壓力機(jī)的類(lèi)型1.3.1 分類(lèi)（1）油壓機(jī)按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi) 現(xiàn)主要分為：四柱式油壓機(jī)（三梁四柱式、五梁四柱式）、雙柱式油壓機(jī)、單柱式油壓機(jī)（C形結(jié)構(gòu)）、框架式油壓機(jī)等5。（2） 按油壓機(jī)的用途分類(lèi) 主要分為金屬成型油壓機(jī)、折彎油壓機(jī)、拉伸油壓機(jī)、沖裁油壓機(jī)、粉末（金屬，非金屬）成型油壓機(jī)、壓裝油壓機(jī)、擠壓油壓機(jī)， 擠壓成型等。 1.3.2 特點(diǎn) 油壓機(jī)泵直接傳動(dòng)的油壓機(jī)有下列特點(diǎn) 1、油壓機(jī)活動(dòng)橫梁的行程速度取決于泵的供液量，而與工藝過(guò)程中的鍛件變形阻力無(wú)關(guān)。若泵的供液量為常量，則油壓機(jī)的工作速度為定值6。 2、泵的供液壓力和所消耗的功率與被加工工件的變形阻力有關(guān)，工作變形阻力大，泵的供液壓力和所消耗的功率也大，反之則小。 3、可利用活動(dòng)橫梁行程速度恒定和泵供液壓力變化的特點(diǎn)，作為操縱分配器的信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)油壓機(jī)的自動(dòng)控制7。 4、基本投資省，占地面積小，日常維護(hù)和保養(yǎng)簡(jiǎn)單。泵直接傳動(dòng)系統(tǒng)中的液壓泵均按油壓機(jī)的最大工作速度和工作壓力選定，而油壓機(jī)在充液行程、回程、輔助工序和所需工作壓力較小時(shí)，液壓泵都得不到充分利用，尤其是大噸位的油壓機(jī)，其利用系數(shù)很低。因此，油壓機(jī)趨于將工作速度和工作壓力進(jìn)行分級(jí)傳動(dòng)8。1.4 四柱式油壓機(jī)（如圖1所示）圖1 四柱式油壓機(jī)四柱式油壓機(jī)是一種通過(guò)專(zhuān)用液壓油做為工作介質(zhì)，將油壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)械設(shè)備。因其由四個(gè)柱構(gòu)成主要框架，故叫四柱式油壓機(jī)9。主要油壓泵，油壓缸，油壓控制閥和油壓輔助元件組成。由液壓泵作為動(dòng)力源，靠泵的作用力使液壓油通過(guò)液壓管路進(jìn)入油缸內(nèi)的活塞 ，然后油缸中活塞內(nèi)幾組互相配合的密封件產(chǎn)生機(jī)械能，從而產(chǎn)生巨大的壓力10。特別適用于裝填位置小，手工填裝困難的多件一次壓制的場(chǎng)合，如打火機(jī)，鐘表及玩具等行業(yè)。 油壓泵是油壓機(jī)的動(dòng)力源，是靠泵的作用力使液壓油通過(guò)液壓管路進(jìn)入油缸/活塞 油缸/活塞里有幾組互相配合的密封件，不同位置的密封都是不同的，但都起到密封的作用，使液壓油不能泄露。最后通過(guò)單向閥使液壓油在油箱循環(huán)使油缸/活塞循環(huán)做功，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)和輸送，完成各種工藝動(dòng)作的循環(huán)11。油壓缸：將油壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能油壓傳動(dòng)是利用液體壓力來(lái)傳遞動(dòng)力和進(jìn)行控制的一種傳動(dòng)方式。 1.5 雙柱式油壓機(jī)（如圖2所示）圖2 雙柱式油壓機(jī)雙柱油壓機(jī)計(jì)算機(jī)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，三粱雙柱式結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用。液壓控制采用插裝閥集成系統(tǒng)，動(dòng)作可靠，使用壽命長(zhǎng)，液壓沖擊小減少了連結(jié)管路與泄漏點(diǎn)。獨(dú)立的電氣控制系統(tǒng)，工作可靠，動(dòng)作直觀，維修方便。采用按鈕集中控制，具有調(diào)整，雙手單次循環(huán)二種操作方式。通過(guò)操作面板選擇，可實(shí)現(xiàn)定程，定壓二種成形工藝，并具有保壓延時(shí)等性能。工作壓力、行程根據(jù)工藝需要在規(guī)定范圍內(nèi)可調(diào)。雙柱油壓機(jī)特點(diǎn)12：1、用雙柱三板型鋼構(gòu)，精度高，剛性好，抗壓強(qiáng)度高；2、油壓回路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便，馬力需求小，維護(hù)保養(yǎng)容易；3、壓力、行程、保壓等可按壓制工藝要求調(diào)整；4、采用進(jìn)口液壓元件及電器元件，經(jīng)久耐用；5、雙手制操作，設(shè)有急停和寸動(dòng)功能，安全高效；6、機(jī)臺(tái)下方配備腳輪座，移動(dòng)輕便，工作平穩(wěn)；雙柱油壓機(jī)性能13（1） 能提供足夠的壓力，并能夠?qū)毫M(jìn)行調(diào)整。同時(shí)要求壓力在一定時(shí)間內(nèi)能夠達(dá)到和保持預(yù)定的壓力。（2） 為了使在安裝壓模、預(yù)壓、分次裝料或在發(fā)生故障時(shí)能進(jìn)行調(diào)節(jié)，模壓機(jī)的活動(dòng)橫梁在行程中的任一位置上均能停止和返回，并能進(jìn)行速度控制和施加工作壓力，以適應(yīng)使用不同高度壓模的要求。（3） 設(shè)有溫度控制裝置，以滿足各種不同塑料的壓制工藝要求。（4） 能進(jìn)行時(shí)間控制、自動(dòng)排氣、定時(shí)減壓、加壓和啟模。雙柱油壓機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)14；液壓回路的基本機(jī)能在于以液體壓力能的形式進(jìn)行容易控制的能量傳遞。從能量傳遞方面看，液壓技術(shù)大致于處于機(jī)械式能量傳遞和電氣式能量傳遞之中間位置，從傳動(dòng)特性看，機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)裝置可以說(shuō)有固的特性，與之相反，液壓傳動(dòng)和電力傳動(dòng)裝置相同。具有無(wú)極變速裝置的特性，除了恒功率外，還容易實(shí)現(xiàn)恒速和恒轉(zhuǎn)矩等特性。雙柱油壓機(jī)計(jì)算機(jī)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，三粱雙柱式結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用。液壓控制采用插裝閥集成系統(tǒng)，動(dòng)作可靠，使用壽命長(zhǎng)，液壓沖擊小減少了連結(jié)管路與泄漏點(diǎn)。獨(dú)立的電氣控制系統(tǒng)，工作可靠，動(dòng)作直觀，維修方便。采用按鈕集中控制，具有調(diào)整，雙手單次循環(huán)二種操作方式。通過(guò)操作面板選擇，可實(shí)現(xiàn)定程，定壓二種成形工藝，并具有保壓延時(shí)等性能。工作壓力、行程根據(jù)工藝需要在規(guī)定范圍內(nèi)可調(diào)。參考文獻(xiàn)1 葉朝輝,閆軍,呂林源;數(shù)控液壓拉伸墊的性能分析J;機(jī)械工人.冷加工;2001年 2 蔡喜;機(jī)械壓力機(jī)中數(shù)控液壓墊的應(yīng)用與分析J;一重技術(shù);2011年04期3 液壓氣動(dòng)與密封 主辦：中國(guó)液壓氣動(dòng)密封件工業(yè)協(xié)會(huì)4 機(jī)床與液壓 主辦：中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì);廣州機(jī)械科學(xué)研究院 5 邱宣懷.機(jī)械設(shè)計(jì)（第四版）M.北京：高等教育出版社，出版年：1997. 6 孫桓.機(jī)械原理（第七版）M.北京：高等教育出版社，出版年：2006. 7 劉鴻文.材料力學(xué)（第四版）M.北京：高等教育出版社，出版年：2004. 8 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室M.理論力學(xué)（第七版）.北京：高等教育出版社，出版年：2009. 9 田培棠.機(jī)械零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，出版年：2011.10 史寶軍.鹿曉陽(yáng)等JL21系列壓力機(jī)機(jī)身強(qiáng)度剛度計(jì)算與分析J鍛壓機(jī)械，1999(4). 11 閔學(xué)熊等我國(guó)鍛壓機(jī)械的現(xiàn)狀與展望J鍛壓機(jī)械，1988(1) 12 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：北京化工工業(yè)出版社，出版年：2007. 13 Nowitzki. Werner.Manipulators with mass division increase throughput and save energy in high-precision forgingJ.MPT Metallurgical Plant and Technology International,2008.12 14 Lange K.Lehrbuch der Umformtechnik.Bandl:Springer-Verlag,19722 本課題要研究的問(wèn)題和擬采用的手段及途徑2.1 本課題要研究的問(wèn)題 設(shè)計(jì)一臺(tái)液壓壓力機(jī)應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)快速下行，慢速加壓，保壓延時(shí)，快速返回及原位停止等動(dòng)作。其中主要包括機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)和液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。技術(shù)要求為：1壓力機(jī)最大輸出壓力為35噸；2工作臺(tái)面為400mm*800mm；3工作行程為500mm；4完全伸出時(shí)間為2min2.2 研究的意義 隨著人們生活水平的提高,金屬壓制和拉伸制品的高檔機(jī)型,這與機(jī)電液一體化,中小批量柔性生產(chǎn)的需求逐年提高,同時(shí),對(duì)產(chǎn)品品種的需求也越來(lái)越發(fā)展趨勢(shì)不相適應(yīng)。多,另一方面產(chǎn)品的生產(chǎn)批量日益縮小。為與中、小在國(guó)內(nèi)外液壓機(jī)產(chǎn)品中,按照控制系統(tǒng),液壓機(jī)可批量生產(chǎn)相適應(yīng),需要能夠快速調(diào)整的加工設(shè)備,這分為三種類(lèi)型一種是以繼電器為主控元件的傳統(tǒng)型液使液壓機(jī)成為理想的成型工藝設(shè)備。特別是當(dāng)液壓機(jī)壓機(jī)，一種是采用可編程控制器控制的液壓機(jī)，第三種系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)具有對(duì)壓力、行程速度單獨(dú)調(diào)整功能后,不是應(yīng)用高級(jí)微處理器或工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的高性能液僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)雜工件以及不對(duì)稱(chēng)工件的加工,而且,壓機(jī)。三種類(lèi)型功能各有差異,應(yīng)用范圍也不盡相同。實(shí)現(xiàn)了極低的廢品率。這種加工方式還適合于長(zhǎng)行程、但總的發(fā)展趨勢(shì)是高速化、智能化。難成型以及高強(qiáng)度的材料?？勺兊膭?dòng)力組合、短的加繼電器控制方式是延續(xù)了幾十年的傳統(tǒng)控制方工時(shí)間、根據(jù)工件長(zhǎng)度的簡(jiǎn)易的壓力行程調(diào)整,這與式,其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,技術(shù)要求不高,成本較低,相應(yīng)控機(jī)械加工系統(tǒng)相比,有其優(yōu)越性。2.3 所采用的研究手段和途徑2.3.1液壓壓力機(jī)的總體結(jié)構(gòu)及其工作順序 本液壓機(jī)采用的結(jié)構(gòu)是三梁四柱式，它由上橫梁，下橫梁，四個(gè)立柱和螺母組成的一個(gè)封閉起來(lái)的框架。 框架受主要工作載荷。工作缸固定在上橫梁上，活動(dòng)橫梁以四立柱為導(dǎo)向在上下橫梁之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活動(dòng)橫梁下面固定有上工作臺(tái)，下工作臺(tái)面固定于下橫梁之上，立柱之間的距離可根據(jù)下橫梁的尺寸和工作要求確定，活動(dòng)橫梁的上下移動(dòng)距離可根據(jù)設(shè)計(jì)給定的工作行程確定，本次設(shè)計(jì)給定的工作行程500mm，考慮到加工過(guò)程中需要安裝夾具的設(shè)備，因此確定為600mm。當(dāng)高壓液體進(jìn)入工作缸后，對(duì)活塞桿施加很大的壓力推動(dòng)活塞桿?；钊麠U與活動(dòng)橫梁連在一起，因此推動(dòng)活動(dòng)橫梁及工作臺(tái)向下運(yùn)動(dòng)，使工作臺(tái)間物體產(chǎn)生塑性變形或保持一定時(shí)間的壓力，達(dá)到工作要求實(shí)現(xiàn)加工目的。液壓機(jī)的壓制工藝要求液壓工的工作循環(huán)為：第一工序：快速下行?；钊麠U推動(dòng)上工作臺(tái)面快速的向下移動(dòng)。第二工序：保壓延時(shí)。當(dāng)活塞桿完全伸出時(shí)保持2min。第三工序：快速返回。工作完成后迅速上移。第四工序：原位停止。完成后回到原位。2.3.2液壓系統(tǒng)根據(jù)工作機(jī)械傳動(dòng)要求，將一定數(shù)量和種類(lèi)的液壓元件按一定方式組合起來(lái)，就成為液壓系統(tǒng)。壓力機(jī)的液壓系統(tǒng)屬于閉式系統(tǒng)，泵站由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。傳動(dòng)裝置采用液壓方式具有重大效益，但太復(fù)雜的液壓系統(tǒng)可能導(dǎo)致可靠性的下降和維修空間的減小。因此，液壓系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)實(shí)用而簡(jiǎn)單，對(duì)故障的識(shí)別也比較容易，對(duì)簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)（無(wú)液壓馬達(dá)），無(wú)需采用先導(dǎo)操縱控制。本系統(tǒng)既有控制油路又有主回油路，因此可采用雙本結(jié)構(gòu)，一個(gè)泵的油用于提供控制回路的油液，另一個(gè)泵用于為主回路提供油液，這樣在保壓延時(shí)時(shí)可將主泵停止，比較節(jié)約資源，也可以采用一個(gè)變量泵，在不工作時(shí)卸荷，只提供控制油液，在工作時(shí)同時(shí)提供兩個(gè)回路，簡(jiǎn)單方便；兩個(gè)方法各有優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)采用單個(gè)伺服變量泵供油。2.3.3機(jī)械控制系統(tǒng) 液壓壓力機(jī)的主要用途對(duì)工件進(jìn)行壓力加工，使其產(chǎn)生一定的塑性變形，達(dá)到設(shè)計(jì)者的要求。液壓壓力機(jī)在完成一個(gè)工件的加工時(shí)，必須經(jīng)歷幾個(gè)工作階段來(lái)完成一個(gè)工作過(guò)程。這幾個(gè)工作階段完全有壓力加工的特點(diǎn)和液壓缸活塞桿的運(yùn)動(dòng)形式所決定。壓力加工的特點(diǎn)是固有的，即給工件一定的壓力，使其達(dá)到一定的變形量后再將其取出。在這里要控制的就是活塞的行程和速度，讓其適應(yīng)這一壓力及特點(diǎn)。對(duì)于工件來(lái)說(shuō)，速度并不能決定其變形量，速度之決定了一個(gè)工作工程所用的時(shí)間，所以速度控制不需要特別精確，而這里更重要的是位置控制。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，決定是位置控制，速度控制還是壓力控制主要原則是傳感器的選擇。在此設(shè)計(jì)中采用位置傳感器，所以此設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)為位置控制系統(tǒng)。這也適應(yīng)壓力機(jī)的要求。指導(dǎo)教師意見(jiàn)：XXX同學(xué)閱讀了液壓壓力機(jī)的相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)國(guó)內(nèi)外目前的產(chǎn)品現(xiàn)狀和技術(shù)水平有了基本的了解，所做開(kāi)題報(bào)告擬采取的技術(shù)手段和技術(shù)路線合理。開(kāi)題報(bào)告符合要求，通過(guò)開(kāi)題。 指導(dǎo)教師： 2014 年 4月 21日 11