1、長沙學院畢業(yè)設計開題報告（2015 屆）部:機電工程系業(yè):機械設計制造及其自動化XXX名: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、砂輪成型、冷擠金屬零件成型、塑料制品及粉末制品的壓

2、制成 型工藝。1.2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TV L - i -r快的發(fā)展，在工業(yè)生產中已經有了廣泛的應用，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)圖1液壓機性、控制精度、產品質量有了保證，同 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、彎曲、沖裁、拉伸等。此外液

3、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。1.2.1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。2.按照類型又可以分為：四柱式、單柱式（C型）、臥式、立式框架、萬能液壓機等。3.按

4、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;能夠準確控制并完成零件的壓力加工，加工質量可

5、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5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;7系統(tǒng)性能可靠，結構簡單，維修、維護方便。1.2.3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8器、接觸器、按鈕、行程開關、電器控制柜等組成。nnimnii 一一.irmi1-滑塊 2-導柱3-工作臺4-安裝地基5-頂出缸6-主缸 7-上

6、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一一按下啟動按鈕，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。慢速加壓一一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

7、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。頂出缸活塞頂出一一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。1.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。1.124液壓機電氣系統(tǒng)活塞回程一一工件頂出后，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。浮動壓邊一一在進

8、行薄板拉伸時，要求頂出缸有一定的壓力將胚料壓住并10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 0(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、電子控制結合使

9、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 0(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。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) : 13-15.234朱

10、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. 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.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. 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.制造技術與機床，2010 (10):

11、22-25.:112-117.章洪甲等.液壓傳動.機械工業(yè)出版社，2011, (3):33-36. 薛祖德.液壓傳動.中央廣播電視大學出版社，1995,(1):45-55.法費桑迪.液壓機構，1965,(1):70-75.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)10111213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.金屬成形(鍛壓)機床的發(fā)展趨勢.鍛壓裝備及控 制技術，2

12、011, (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：工作液體壓力20MPa最高壓制力200T，最大行程710

13、mm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;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，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)

14、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)主缸的快速下行一慢速下行一主缸保壓 主缸泄壓的動作(3 )采用液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)相結合的控制方式。具有調整、手動

15、、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，經判斷后發(fā)出下一步的執(zhí)行指令。人機界 面用來顯示機器的運行情況、運行記錄，以及

16、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(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；第5-6周(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、提岀設計方案并進