本科畢業(yè)設(shè)計開題報告（2007 屆）學 院、系： 機械工程學院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學 生 姓 名： 彭 勇 班 級： 學號 指導教師姓名： 職稱 題目：中型四柱式萬能液壓機及液壓系統(tǒng)設(shè)計- 1 -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(shù)的研究發(fā)展動向及應用情況① 液壓傳動技術(shù)的發(fā)展與研究動向隨著科學技術(shù)的不斷進步，目前液壓技術(shù)正向著高壓、高速、大功率、高效、低噪音、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。由于計算機科學技術(shù)的成熟，一些新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的設(shè)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(shù)，很大程度上提高了產(chǎn)品設(shè)計的質(zhì)量。雖然液壓傳動技術(shù)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(tǒng)工作時的穩(wěn)定性、工作介質(zhì)的泄漏、液壓沖擊對設(shè)備可靠性的影響等等，這些問題都是液壓傳動技術(shù)需要研究和解決的。任何技術(shù)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(shù)的應用液壓傳動技術(shù)發(fā)展到今天已經(jīng)擁有較為完善的理論和實踐基礎(chǔ)。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(shù)在機械工業(yè)的各個領(lǐng)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(shù)的應用實現(xiàn)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(shù)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(shù)與傳統(tǒng)的機械傳動相比，液壓傳動操作方便簡單，調(diào)速范圍廣，很容易實現(xiàn)直線運動，具有自動過載保護功能。液壓傳動容易實現(xiàn)自動化操作，采用電液聯(lián)合控制后，可以實現(xiàn)更高程度的自動控制以及遠程遙控。液壓傳動系統(tǒng)可以靈活布置各個元件，由于工作介質(zhì)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(zhì)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(shù)水平要求。- 3 -（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(xiàn)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(zhì)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(xiàn)，而后者則靠乳化液實現(xiàn)，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(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、主機三部分組成，通過液壓油管和電氣裝置的構(gòu)成統(tǒng)一整體。其中電氣控制系統(tǒng)由電控箱、操作箱、電氣管道等構(gòu)成；液壓控制系統(tǒng)由動力機構(gòu)、液壓管道、限位裝置、液壓元件等構(gòu)成；主機則由機身、主缸、頂出缸等構(gòu)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(diào)節(jié)鎖緊螺母和調(diào)節(jié)螺母來調(diào)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(guān)時，相應的電磁閥得電，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的轉(zhuǎn)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(shè)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(jié)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。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。- 4 -◆ 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(tǒng)的特點及應用范圍① 四柱式液壓機系統(tǒng)的優(yōu)點★ 該液壓系統(tǒng)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(tǒng)能夠準確控制并完成零件的壓力加工，加工質(zhì)量可以通過調(diào)節(jié)設(shè)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(jié)構(gòu)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(gòu)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(xiàn)調(diào)整、手動、半自動等操作工藝，簡單明了。② 四柱式液壓機系統(tǒng)存在的不足▲ 液壓機屬于高壓工作設(shè)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(shè)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(xiàn)故障不容易及時找到并排除，給維護帶來很大的技術(shù)難題和不便；▲ 液壓機工作時會形成液壓沖擊、氣蝕等現(xiàn)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。- 5 -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(shù)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(jù)、主要研究內(nèi)容、研究思路及方案。（1）選題依據(jù)① 主要技術(shù)要求參數(shù)：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(nèi)容和所要實現(xiàn)的設(shè)計目標① 選擇合理的液壓系統(tǒng)設(shè)計方案（工藝方案設(shè)計、液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計、液壓站總體布局設(shè)計、總體布局設(shè)計）滿足液壓系統(tǒng)的使用性能和安全要求；② 技術(shù)設(shè)計（各組成部分及液壓系統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇、零件強度與剛度校核、繪制設(shè)計圖樣和編寫技術(shù)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(tǒng)的設(shè)計要滿足拆裝方便，便于運輸?shù)囊螅虎?通過液壓傳動控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)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(shè)備設(shè)計達到布局合理，結(jié)構(gòu)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(shè)計的基本思路、方案分析、理解設(shè)計任務書的要求→查閱相關(guān)資料→初步擬訂設(shè)計方案→設(shè)計方案對比并確定最佳方案→參數(shù)的設(shè)計計算→零件設(shè)計→裝配圖草圖→零件草圖→繪制零件圖→繪制裝配圖→編寫設(shè)計說明書結(jié)語：四柱液壓機解決了塑性材料的產(chǎn)品成型問題。高的工作壓力是該設(shè)備工作時的- 8 -特點，泄漏的液壓油將污染環(huán)境，液壓沖擊現(xiàn)象將影響設(shè)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(shè)計、液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計、液壓元件參數(shù)確定及選取，其他參數(shù)確定及設(shè)計。2007 年 4.3～5.8 四柱液壓機裝配圖、液壓系統(tǒng)原理圖、電氣系統(tǒng)控制圖以及其他零部件圖繪制。2007 年 5.9～5.31 撰寫設(shè)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