液压压力机设计.doc

毕业设计（论文）开题报告毕业设计(论文)开题报告题 目： 35吨液压压力机设计 学生姓名： 学 号： 专 业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 2014 年 4月8 日1文献综述1.1液压压力机的发展与研究现状压力机的发展历史只有100年。压力机是伴随着工业革命的的进行而开始发展的，蒸汽机的出现开创了工业革命的时代，传统的锻造工艺和设备逐渐不能满足当时的要求。因此在1839年，第一台蒸汽锤出现了。此后伴随着机械制造业的迅速发展，锻件的尺寸也越来越越大，锻锤做到百吨以上，即笨重又不方便。在1859-1861年维也纳铁路工厂就有了第一批用于金属加工的7000KN、10000KN和12000KN的液压机，1884年英国罗切斯特首先使用了锻造钢锤用的锻造液压机，它与锻锤相比具有很好的优点，因此发展很快，在1887-1888年制造了一系列锻造液压机，其中包括一台40000KN的大型水压机，1893年建造了当时最大的12000KN的锻造水压机。在第二次世界大战后，为了迅速发展航空业。美国在1955年左右先后制造了两台31500KN和45000KN大型模锻水压机。 近二十年来，世界各国在锻造操作机与锻造液压机联动机组，大型模锻液压机，挤压机等各种液压机方面又有了许多新的发展，自动测量和自动控制的新技术在液压机上得到了广泛的应用，机械化和自动化程度有了很大的提高。再来看一下我国的情况，在解放前，我国属于半殖民地半封建社会的国家，没有独立的工业体系，也根本没有液压机的制造工业，只有一些修配用的小型液压机。解放后我国迅速建立独立自主的完整的工业体系，同时仿造并自行设计各种液压机，同时也建立了一批这方面的科研队伍。到了六十年代，我国先后成套设计并制造了一些重型液压机，其中有300000KN的有色金属模锻水压机，120000KN有色金属挤压水压机等。特别是近十年来，又有了一些新的发展。比如，设计并制造了一批较先进的锻造水压机，并已向国外出口，与此相应的，我国也陆续制造了各种液压机的系列及零部件标准。但是，我们也应清楚地意识到我们与发达国家相比还有很大的差距，还不能满足国民经济和国防建设的需要。许多先进的设备和大型机仍需进口，目前应充分发挥我们的优势，加强我国在这方面的竞争力，这不仅是有助于我们从制造业大国向制造业强国的转变也是国家安全的需要。1.2 液压压力机的应用作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压技术在国民经济各领域得到了广泛的应用1。与其他传动控制技术相比，液压技术具有能量密度高配置灵活方便调速范围大工作平稳且快速性好易于控制并过载保护易于实现自动化和机电液一体化整合系统设计制造和使用维护方便等多种显著的技术优势，因而使其成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素2。 液压压力机是压缩成型和压注成型的主要设备，适用于可塑性材料的压制工艺。如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可以从事校正、压装、砂轮成型、冷挤金属零件成型、塑料制品及粉末制品的压制成型。本文根据小型液压机的用途特点和要求，利用液压传动的基本原理，拟定出合理的液压系统图，再经过必要的计算来确定液压系统的参数，然后按照这些参数来选用液压元件的规格和进行系统的结构设计3。小型压力机的液压系统呈长方形布置，外形新颖美观，动力系统采用液压系统，结构简单、紧凑、动作灵敏可靠。该机并设有脚踏开关，可实现半自动工艺动作的循环4。1.3 液压压力机的类型1.3.1 分类（1）油压机按结构形式分类 现主要分为：四柱式油压机（三梁四柱式、五梁四柱式）、双柱式油压机、单柱式油压机（C形结构）、框架式油压机等5。（2） 按油压机的用途分类 主要分为金属成型油压机、折弯油压机、拉伸油压机、冲裁油压机、粉末（金属，非金属）成型油压机、压装油压机、挤压油压机， 挤压成型等。 1.3.2 特点 油压机泵直接传动的油压机有下列特点 1、油压机活动横梁的行程速度取决于泵的供液量，而与工艺过程中的锻件变形阻力无关。若泵的供液量为常量，则油压机的工作速度为定值6。 2、泵的供液压力和所消耗的功率与被加工工件的变形阻力有关，工作变形阻力大，泵的供液压力和所消耗的功率也大，反之则小。 3、可利用活动横梁行程速度恒定和泵供液压力变化的特点，作为操纵分配器的信号，以实现油压机的自动控制7。 4、基本投资省，占地面积小，日常维护和保养简单。泵直接传动系统中的液压泵均按油压机的最大工作速度和工作压力选定，而油压机在充液行程、回程、辅助工序和所需工作压力较小时，液压泵都得不到充分利用，尤其是大吨位的油压机，其利用系数很低。因此，油压机趋于将工作速度和工作压力进行分级传动8。1.4 四柱式油压机（如图1所示）图1 四柱式油压机四柱式油压机是一种通过专用液压油做为工作介质，将油压能转化为机械能的机械设备。因其由四个柱构成主要框架，故叫四柱式油压机9。主要油压泵，油压缸，油压控制阀和油压辅助元件组成。由液压泵作为动力源，靠泵的作用力使液压油通过液压管路进入油缸内的活塞 ，然后油缸中活塞内几组互相配合的密封件产生机械能，从而产生巨大的压力10。特别适用于装填位置小，手工填装困难的多件一次压制的场合，如打火机，钟表及玩具等行业。 油压泵是油压机的动力源，是靠泵的作用力使液压油通过液压管路进入油缸/活塞 油缸/活塞里有几组互相配合的密封件，不同位置的密封都是不同的，但都起到密封的作用，使液压油不能泄露。最后通过单向阀使液压油在油箱循环使油缸/活塞循环做功，实现能量的转换，调节和输送，完成各种工艺动作的循环11。油压缸：将油压能转化为机械能油压传动是利用液体压力来传递动力和进行控制的一种传动方式。 1.5 双柱式油压机（如图2所示）图2 双柱式油压机双柱油压机计算机优化结构设计，三粱双柱式结构，简单、经济、实用。液压控制采用插装阀集成系统，动作可靠，使用寿命长，液压冲击小减少了连结管路与泄漏点。独立的电气控制系统，工作可靠，动作直观，维修方便。采用按钮集中控制，具有调整，双手单次循环二种操作方式。通过操作面板选择，可实现定程，定压二种成形工艺，并具有保压延时等性能。工作压力、行程根据工艺需要在规定范围内可调。双柱油压机特点12：1、用双柱三板型钢构，精度高，刚性好，抗压强度高；2、油压回路设计简便，马力需求小，维护保养容易；3、压力、行程、保压等可按压制工艺要求调整；4、采用进口液压元件及电器元件，经久耐用；5、双手制操作，设有急停和寸动功能，安全高效；6、机台下方配备脚轮座，移动轻便，工作平稳；双柱油压机性能13（1） 能提供足够的压力，并能够对压力进行调整。同时要求压力在一定时间内能够达到和保持预定的压力。（2） 为了使在安装压模、预压、分次装料或在发生故障时能进行调节，模压机的活动横梁在行程中的任一位置上均能停止和返回，并能进行速度控制和施加工作压力，以适应使用不同高度压模的要求。（3） 设有温度控制装置，以满足各种不同塑料的压制工艺要求。（4） 能进行时间控制、自动排气、定时减压、加压和启模。双柱油压机技术的特点14；液压回路的基本机能在于以液体压力能的形式进行容易控制的能量传递。从能量传递方面看，液压技术大致于处于机械式能量传递和电气式能量传递之中间位置，从传动特性看，机械传动和液压传动装置可以说有固的特性，与之相反，液压传动和电力传动装置相同。具有无极变速装置的特性，除了恒功率外，还容易实现恒速和恒转矩等特性。双柱油压机计算机优化结构设计，三粱双柱式结构，简单、经济、实用。液压控制采用插装阀集成系统，动作可靠，使用寿命长，液压冲击小减少了连结管路与泄漏点。独立的电气控制系统，工作可靠，动作直观，维修方便。采用按钮集中控制，具有调整，双手单次循环二种操作方式。通过操作面板选择，可实现定程，定压二种成形工艺，并具有保压延时等性能。工作压力、行程根据工艺需要在规定范围内可调。参考文献1 叶朝辉,闫军,吕林源;数控液压拉伸垫的性能分析J;机械工人.冷加工;2001年 2 蔡喜;机械压力机中数控液压垫的应用与分析J;一重技术;2011年04期3 液压气动与密封 主办：中国液压气动密封件工业协会4 机床与液压 主办：中国机械工程学会;广州机械科学研究院 5 邱宣怀.机械设计（第四版）M.北京：高等教育出版社，出版年：1997. 6 孙桓.机械原理（第七版）M.北京：高等教育出版社，出版年：2006. 7 刘鸿文.材料力学（第四版）M.北京：高等教育出版社，出版年：2004. 8 哈尔滨工业大学理论力学教研室M.理论力学（第七版）.北京：高等教育出版社，出版年：2009. 9 田培棠.机械零部件结构设计手册M.北京：国防工业出版社，出版年：2011.10 史宝军.鹿晓阳等JL21系列压力机机身强度刚度计算与分析J锻压机械，1999(4). 11 闵学熊等我国锻压机械的现状与展望J锻压机械，1988(1) 12 成大先. 机械设计手册M.北京：北京化工工业出版社，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 本课题要研究的问题和拟采用的手段及途径2.1 本课题要研究的问题 设计一台液压压力机应能够实现快速下行，慢速加压，保压延时，快速返回及原位停止等动作。其中主要包括机械系统设计和液压控制系统设计。技术要求为：1压力机最大输出压力为35吨；2工作台面为400mm*800mm；3工作行程为500mm；4完全伸出时间为2min2.2 研究的意义 随着人们生活水平的提高,金属压制和拉伸制品的高档机型,这与机电液一体化,中小批量柔性生产的需求逐年提高,同时,对产品品种的需求也越来越发展趋势不相适应。多,另一方面产品的生产批量日益缩小。为与中、小在国内外液压机产品中,按照控制系统,液压机可批量生产相适应,需要能够快速调整的加工设备,这分为三种类型一种是以继电器为主控元件的传统型液使液压机成为理想的成型工艺设备。特别是当液压机压机，一种是采用可编程控制器控制的液压机，第三种系统实现具有对压力、行程速度单独调整功能后,不是应用高级微处理器或工业控制计算机的高性能液仅能够实现对复杂工件以及不对称工件的加工,而且,压机。三种类型功能各有差异,应用范围也不尽相同。实现了极低的废品率。这种加工方式还适合于长行程、但总的发展趋势是高速化、智能化。难成型以及高强度的材料。可变的动力组合、短的加继电器控制方式是延续了几十年的传统控制方工时间、根据工件长度的简易的压力行程调整,这与式,其电路结构简单,技术要求不高,成本较低,相应控机械加工系统相比,有其优越性。2.3 所采用的研究手段和途径2.3.1液压压力机的总体结构及其工作顺序 本液压机采用的结构是三梁四柱式，它由上横梁，下横梁，四个立柱和螺母组成的一个封闭起来的框架。 框架受主要工作载荷。工作缸固定在上横梁上，活动横梁以四立柱为导向在上下横梁之间往复运动，活动横梁下面固定有上工作台，下工作台面固定于下横梁之上，立柱之间的距离可根据下横梁的尺寸和工作要求确定，活动横梁的上下移动距离可根据设计给定的工作行程确定，本次设计给定的工作行程500mm，考虑到加工过程中需要安装夹具的设备，因此确定为600mm。当高压液体进入工作缸后，对活塞杆施加很大的压力推动活塞杆。活塞杆与活动横梁连在一起，因此推动活动横梁及工作台向下运动，使工作台间物体产生塑性变形或保持一定时间的压力，达到工作要求实现加工目的。液压机的压制工艺要求液压工的工作循环为：第一工序：快速下行。活塞杆推动上工作台面快速的向下移动。第二工序：保压延时。当活塞杆完全伸出时保持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液压系统根据工作机械传动要求，将一定数量和种类的液压元件按一定方式组合起来，就成为液压系统。压力机的液压系统属于闭式系统，泵站由电动机驱动。传动装置采用液压方式具有重大效益，但太复杂的液压系统可能导致可靠性的下降和维修空间的减小。因此，液压系统强调实用而简单，对故障的识别也比较容易，对简单的液压系统（无液压马达），无需采用先导操纵控制。本系统既有控制油路又有主回油路，因此可采用双本结构，一个泵的油用于提供控制回路的油液，另一个泵用于为主回路提供油液，这样在保压延时时可将主泵停止，比较节约资源，也可以采用一个变量泵，在不工作时卸荷，只提供控制油液，在工作时同时提供两个回路，简单方便；两个方法各有优点。本设计采用单个伺服变量泵供油。2.3.3机械控制系统 液压压力机的主要用途对工件进行压力加工，使其产生一定的塑性变形，达到设计者的要求。液压压力机在完成一个工件的加工时，必须经历几个工作阶段来完成一个工作过程。这几个工作阶段完全有压力加工的特点和液压缸活塞杆的运动形式所决定。压力加工的特点是固有的，即给工件一定的压力，使其达到一定的变形量后再将其取出。在这里要控制的就是活塞的行程和速度，让其适应这一压力及特点。对于工件来说，速度并不能决定其变形量，速度之决定了一个工作工程所用的时间，所以速度控制不需要特别精确，而这里更重要的是位置控制。在自动控制系统中，决定是位置控制，速度控制还是压力控制主要原则是传感器的选择。在此设计中采用位置传感器，所以此设计的控制系统为位置控制系统。这也适应压力机的要求。指导教师意见：XXX同学阅读了液压压力机的相关文献，对国内外目前的产品现状和技术水平有了基本的了解，所做开题报告拟采取的技术手段和技术路线合理。开题报告符合要求，通过开题。 指导教师： 2014 年 4月 21日 11