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沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述
100T液壓機(jī)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
姓名：楊鵬 班級(jí)：機(jī)制1103
指導(dǎo)教師：于玲
引言
本設(shè)計(jì)為四柱式液壓機(jī)，四柱液壓機(jī)的主機(jī)主要由上梁、導(dǎo)柱、工作臺(tái)、移動(dòng)橫梁、主缸、頂出缸等組成。其中主缸可完成快速下行、慢速加壓、保壓延時(shí)、釋壓換向、快速返回、原位停止的動(dòng)作；頂出缸可實(shí)現(xiàn)向上頂出、停留、向下退回、原位停止的動(dòng)作。本設(shè)計(jì)主機(jī)最大工作負(fù)載為1000KN。通過(guò)對(duì)液壓缸工況分析確定液壓缸負(fù)載的變化，擬定液壓系統(tǒng)圖和電磁鐵動(dòng)作順序。并設(shè)計(jì)主液壓缸，計(jì)算主液壓缸的尺寸和流量，主缸的速度換接與安全行程限制通過(guò)行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制。根據(jù)技術(shù)要求及設(shè)計(jì)計(jì)算選擇液壓泵、GE系列電磁閥等液壓元件。通過(guò)液壓系統(tǒng)壓力損失和溫升的驗(yàn)算，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以滿足液壓機(jī)順序循環(huán)的動(dòng)作要求，設(shè)計(jì)的四柱液壓機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)塑性材料的鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲等成型加工工藝。本液壓系統(tǒng)選用PLC控制系統(tǒng)，通過(guò)泵和油缸及各種液壓閥實(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)。液壓機(jī)采用集中式布置，液壓系統(tǒng)油源與控制調(diào)節(jié)裝置置于主機(jī)之外。
該液壓機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)作靈敏可靠，速度快，能耗小，噪音低，壓力和行程可在規(guī)定的范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，操作簡(jiǎn)單。
一、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據(jù)和意義
液壓機(jī)是一種以液體為工作介質(zhì)，用來(lái)傳遞能量以實(shí)現(xiàn)各種工藝的機(jī)器。液壓機(jī)被廣泛應(yīng)用于機(jī)械工業(yè)的多領(lǐng)域，例如在鍛壓領(lǐng)域中，液壓機(jī)廣泛用于自由鍛造、模鍛、沖壓、擠壓、剪切、拉拔成型及超塑性成型等許多工藝中；而在機(jī)械工業(yè)的其他領(lǐng)域，液壓機(jī)更被應(yīng)用于粉末制品，塑料制品、磨料制品、金剛石成型、校正壓裝、打包以及橡膠注塑成型等不同的工業(yè)領(lǐng)域。
液壓機(jī)是根據(jù)帕斯卡原理制成的，這里假設(shè)液體是不可壓縮的，管道也假設(shè)為絕對(duì)剛性，不發(fā)生彈性變形。液壓機(jī)一般由本體（主機(jī)），動(dòng)力系統(tǒng)以及液壓控制系統(tǒng)三部分組成。最常見(jiàn)的液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)是三梁四柱上傳動(dòng)式。動(dòng)力系統(tǒng)主要提供液壓機(jī)工作時(shí)所需要的高壓液體并接收回程排回的低壓液體。液壓控制系統(tǒng)主要將動(dòng)力系統(tǒng)提供的高壓液體在準(zhǔn)確的時(shí)間和地點(diǎn)輸送到所需要的工作缸處并將各缸排回的低壓液體輸送回動(dòng)力系統(tǒng)。
早在1662年，帕斯卡就發(fā)現(xiàn)了利用液體產(chǎn)生很大力量的可能性，1795年，英國(guó)人Bramah取得了第一個(gè)手動(dòng)液壓機(jī)的專利，但真正液壓機(jī)的發(fā)展歷史不到200年。
隨著西方資本主義的發(fā)展，蒸汽機(jī)的發(fā)明，引發(fā)了工業(yè)革命，具有悠久歷史的鍛造工藝也逐步由手工鍛造轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器鍛造。16世紀(jì)初，出現(xiàn)了第一批水利機(jī)械錘。1893年，第一臺(tái)蒸汽錘出現(xiàn)。此后，伴隨著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，鍛件尺寸越來(lái)越大，鍛錘已做到落下部分超過(guò)100噸，如此笨重的錘，操作困難，振動(dòng)十分巨大。1859~1861年在維也納鐵路工廠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)曼徹斯特首先使用了鍛造鋼錠用的鍛造水壓機(jī)，與鍛錘相比，運(yùn)動(dòng)部件不必那么重，振動(dòng)又小，發(fā)展很快。在1887~1888年間，制造了一系列鍛造水壓機(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120MN鍛造水壓機(jī)。1934年，德國(guó)制造了70000KN模鍛水壓機(jī)；1938~1944年之間，為了第二次世界大戰(zhàn)的需要，又相繼制造了三臺(tái)150MN的鍛造水壓機(jī)和一臺(tái)300MN的大型模鍛水壓機(jī)。美國(guó)在1955年左右先后制造了兩臺(tái)315MN及兩臺(tái)450MN的大型模鍛水壓機(jī)。蘇聯(lián)則在20世紀(jì)50年代中期到60年代初期，先后建造了幾臺(tái)300MN模鍛水壓機(jī)以及世界上最大的750MN模鍛水壓機(jī)。此外，在英國(guó)、法國(guó)、聯(lián)邦德國(guó)也都先后建造過(guò)200~300MN的各種大型模鍛液壓機(jī)。1976年，在法國(guó)投產(chǎn)了西歐最大的650MN模鍛液壓機(jī)。
液壓機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門，種類繁多，發(fā)展迅速，成為機(jī)床行業(yè)的一個(gè)重要組成部分。
在我國(guó)，液壓行業(yè)的發(fā)展僅僅有50年左右。1957~1958年，我國(guó)開(kāi)始自行設(shè)計(jì)，自行制造25000KN的中型鍛造水壓機(jī)。20世紀(jì)60年代初期，在我國(guó)的上海和東北，又各自建立了一臺(tái)120MN級(jí)的大型鍛造水壓機(jī)。中、后期，我國(guó)又先后成套設(shè)計(jì)并自行制造了一批技術(shù)要求更高的大型液壓機(jī)，其中包括300MN有色金屬模鍛液壓機(jī)，120MN有色金屬擠壓液壓機(jī)，80MN黑色金屬模鍛水壓機(jī)。20世紀(jì)70年代，我國(guó)已開(kāi)始向國(guó)外出口了多臺(tái)各種噸位的鍛造液壓機(jī)。其中最大的一臺(tái)為60MN鍛造水壓機(jī)。至此，我國(guó)的液壓機(jī)設(shè)計(jì)與制造行業(yè)，已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的水平。
四柱式液壓機(jī)的其類型主要分為：上缸式四柱液壓機(jī)，下缸式四柱液壓機(jī)。液壓機(jī)與機(jī)械壓力機(jī)相比，具有壓力和速度可在廣泛的范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)整，可在任意位置輸出全部功率和保持所需壓力，結(jié)構(gòu)布局靈活，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作可很方便地達(dá)到所希望的配合關(guān)系等很多優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)液壓元件具有高度的通用化標(biāo)準(zhǔn)化特點(diǎn)，設(shè)計(jì)和制造均較為簡(jiǎn)單。所以液壓機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門得到了日益廣泛的應(yīng)用。
二十世紀(jì)八十年代以來(lái)，隨著微電子技術(shù)、液壓技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，液壓機(jī)技術(shù)有了更進(jìn)一步的發(fā)展，眾多機(jī)型采用了 CNC或工業(yè) PC機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，使產(chǎn)品的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率有了極大的提高。
由于四柱液壓機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便，價(jià)格低廉，應(yīng)用面廣，同時(shí)四柱式液壓機(jī)的設(shè)計(jì)基本上遵循一定的步驟，加工企業(yè)在面對(duì)不同用戶的需求時(shí)只需在原有系列四柱液壓機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行參數(shù)調(diào)整即可，比如最常見(jiàn)的是臺(tái)面大小的調(diào)整，壓機(jī)開(kāi)口高度的不同，動(dòng)梁行程的不同等等。因此雖然有人員重復(fù)性設(shè)計(jì)工作較多、設(shè)計(jì)冗余時(shí)間長(zhǎng)、不同的設(shè)計(jì)資料難以通用等缺陷，還是在生產(chǎn)加工領(lǐng)域取得了廣泛的發(fā)展。
四柱式液壓機(jī)的特點(diǎn)：三梁四柱結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，液壓控制采用插裝閥集成系統(tǒng)，減少泄露點(diǎn)，動(dòng)作可靠，使用壽命長(zhǎng)，可實(shí)現(xiàn)定壓和定程兩種成形工藝，具備保壓延時(shí)功能，工作壓力行程可在規(guī)定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，采用按鈕集中控制，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、半自動(dòng)、自動(dòng)三種操作方式。
四柱式液壓機(jī)的功能：本系列液壓機(jī)適用于可塑性材料的壓制工藝，如沖壓、彎曲、翻邊薄拉伸等也可從事校正、壓裝、塑料制品及粉末制品的壓制成型。
二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題
研究的基本內(nèi)容：
⑴選擇合理的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案（工藝方案設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)、液壓站總體布局設(shè)計(jì)）以滿足液壓系統(tǒng)的使用性能和安全性能要求；
⑵技術(shù)設(shè)計(jì)（各組成部分及液壓系統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、閥塊的設(shè)計(jì)、繪制設(shè)計(jì)圖樣和編寫技術(shù)文件）；
⑶通過(guò)液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)對(duì)主機(jī)進(jìn)行動(dòng)作循環(huán)控制，使液壓機(jī)能夠準(zhǔn)確作出如下動(dòng)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；
⑷設(shè)備設(shè)計(jì)達(dá)到布局合理，結(jié)構(gòu)緊湊、工作穩(wěn)定可靠、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、污染小、噪音低、自動(dòng)化程度高等要求；
⑸能夠完成設(shè)計(jì)要求的加工要求，滿足生產(chǎn)需要；
⑹整個(gè)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要滿足拆裝方便，使用維護(hù)簡(jiǎn)單的要求。
需解決的問(wèn)題：相關(guān)資料的查閱，開(kāi)題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述的編寫，設(shè)計(jì)方案的選定，液壓控制系統(tǒng)系統(tǒng)圖的選擇與繪制，參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算，元件的選取、閥塊、泵站、油箱的設(shè)計(jì)及裝配圖的繪制，設(shè)計(jì)說(shuō)明書的編寫。
三、研究步驟、方法及措施
研究步驟：分析、理解設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求→查閱相關(guān)資料→初步擬定設(shè)計(jì)方案→設(shè)計(jì)方案對(duì)比并確定最佳方案→參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算→元件的選取→閥塊的設(shè)計(jì)→泵站的設(shè)計(jì)→完成液壓泵站裝配圖、液壓閥組裝配圖及閥塊裝配圖、油箱裝配圖的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）制圖和手工繪圖→編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。
研究方法：對(duì)比法，根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)，按照已有的成熟的四柱液壓機(jī)液壓控制系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)程序完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。
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