冲压机床液压控制系统设计说明书开题报告

南京理工大学泰州科技学院 毕业设计（论文）开题报告 专 业 ： 机械工程及自动化 学 生 姓 名： 陆辉 学 号： 05010127 设计 (论文 )题目 ： 冲压机床液压控制系统设计 指 导 教 师 : 张卫 2009 年 3 月 22 日 1 开题报告填写要求 1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效； 2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于 15 篇科技论文的信息量，一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量（不包括辞典、手册）； 4有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 94数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯 数字书写。如“ 2009 年 3 月 15 日”或“ 2009 2 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述： 文 献 综 述 摘要 本文 首先 介绍了 四柱式冲压机床 的组成及特点，其次阐述了冲压机床 液压控制系统 的组成及其工作方式 ，最后 总结 了 一液压系统仿真设计方法。 关键词 冲压机床 液压控制 系统 1 冲压机床 冲压技术的真正发展，始于汽车的工业化生产。 20 世纪初，美国福特 汽车的工业化生产大大推动了冲术的研究和发 展 1。 冲压加工是利用金属模具将钢材或坯料分离或变形的工艺方法。具有操作简单、生产效率高、尺寸和形状精度高、能冲制复杂零件、容易实现机械化和自动化等优点。广泛应用于汽车、拖拉机、电机、电器仪表、轻工等制造行业中。 其中 便携式多功能手动铝合金冲压机床具有结构简单、紧凑、体积小、重量轻、便于携带、使用方便、成本低、应用范围广等特 点 2。 冲压机床种类繁多，四柱式冲压机床一般 特点是在底座上设置有冲槽和冲孔凹槽，在底座上还设置有两个的导向立板，曲轴设置在导向立板的孔中，曲 轴的偏心部分限位在两个导向立板之间，曲轴偏心部分的外侧装有导向滑块，在导向滑块上镶嵌有与冲槽和冲孔凹槽相对应的冲槽和冲孔凸模。 冲压机床包括机械结构，液压机，电控设备等。其中，液压机的结构形式很多，以四柱式液压机最为常见。液压机是一种可用于加工金属，塑料，木材，皮革，橡胶等各种材料的压力加工机械，能完成锻压，冲压，折边，冷挤，校直，弯曲，成形，打包等多种工艺，具有压力和速度可大范围无级调整，可在任意位置输出全部功率和保持所需压力等许多优点，因而用途十分广 泛 6。 2 冲压机床液压控制系统 3 冲压机 床液压控制系统组成 执行元件采用液压元件，用液体作传递能量的工作介质的控制系统称做液压控制系统。液压压力机（简称液压机）是压力机的一种类型，它通过液压系统产生很大的静压力实现对工件进行挤压、校直、冷弯等加工。液压机的结构类型有单柱式、三柱时、四柱式等形式，其中以四柱式液压机最为典型，它主要由横梁、导柱、工作台、上滑块和下滑块顶出机构等部件组成 3711。 冲压机床液压机工作方式 液压机的主要运动是上滑块机构和下滑块顶出机构的运动，上滑块机构由主液压缸(上缸 )驱动，顶出机构由辅助液压缸 (下 缸 )驱动。液压机的上滑块机构通过四个导柱导向、主缸驱动，实现上滑块机构“快速下行慢速加压保压延时快速回程原位停止”的动作循环。下缸布置在工作台中间孔内，驱动下滑快顶出机构实现“向上顶出向下退回”或“浮动压边下行停止顶出”的两种动作循环。液压机液压系统以压力控制为主，系统具有高压、大流量、大功率的特点。如何提高系统效率，防止系统产生液压冲击是该系统设计中需要注意的问题 48。 常见冲压机床液压控制系统设计 床的滑块由液压缸驱动，用于工件的冲剪加工，可以实现滑块快 速下降 冲剪下降 快速上升 停止的工作循环 67。 液压机的液压控制系统原理图如图 1 所示。 上滑块由主缸驱动实现加压，下滑块由下缸驱动实现顶出。系统有两个泵，主泵为恒功率变量泵，最高工作压力由溢流阀 8 的远程调压阀 9 调定。辅助泵 2 是低压小流量定量泵，用于供应液动阀的控制油。 各个行程的动作如下： （ 1）启动 液压泵电机启动时，全部换向阀的电磁铁处于断电状态，泵输出的油经三位四通电液换向阀 10（中位）及阀 4（中位）流回油箱，泵空载启动。 活动横梁空程快速下降 ， 电磁铁 1 5电，阀 10 及阀 11 换至 右位，控制油经电磁换向阀 11（右位），打开液控单向阀 12，主工作腔下腔油经阀 12、阀 10（右位）及阀 4（中位）排回邮箱，动梁在重力作用下快速下降，此时主工作缸上腔形成负压，上部油箱的低压油经充液阀 14 向主缸上腔充液，同时泵输出的油也经阀 10 及单向阀 15进入主缸上腔。 4 进油路：泵 3 阀 10 右位 阀 15 主缸上腔 回油路：主缸下腔 阀 12 阀 10 右位 阀 4 中位 油箱 1 2 3 4、 10 5、 7、 8 6 9 11、 15阀 12 13 14 16 17图 1 3150阀式一般用途液压机液压控制系统图 活动横梁慢速下降及工作加压 ， 活动横梁下降至一定位置，触动行程开关 2s，使5电，阀 11 复位，液控单向阀 12 关闭，主缸下腔油须经支承阀 13 排回油箱，活动横梁不再靠重力作用下降，必须依靠泵输出的压力油对活塞加压，才能使活动横梁下降，活动横梁下降速度减慢，此时，活动横梁的速度取决于泵的供油量，改变泵的流量即可调节活动横梁的运动速度。在工作加压过程中，主工作缸内 油压取决于工件的变形阻力。 进油路：泵 3 阀 10 右位 阀 15 主缸上腔 回油路：主缸下腔 阀 13 阀 10 右位 阀 4 中位 油箱 （ 2） 保压 电磁铁 6电，阀 15 接通油箱； 1电，利用单向阀 15 及充液阀14 之锥面，对主缸上腔油密封，依靠油液及机架的弹性进行保压。 若主缸上腔油压降低，低到一定值时，压力继电器 16 发出讯号，使电磁铁 1 5 电，泵向主缸上腔供油，使油压升高，保持保压压力。而当油压超过一定值时，压力继电器 16 又发讯号，使 1电，液压泵停止向主缸上腔供油，油压不再升高。 （ 3） 快速回程 电磁铁 6， 2电，阀 10 换至左位，压力油经阀 10（左位）使充液阀 14 开启，主缸上腔油经阀 14 排回油箱，压力油经阀 12 进入主缸下腔，推动活塞上行，活动横梁快速回程。 进油路：泵 3 阀 10 左位 阀 12 主缸下腔 回油路：主缸上腔 阀 14 油箱 （ 4） 浮动压边 当需要利用顶出缸为板料拉伸进行压边时，可先令电磁铁 3电，阀 4 换至左位，压力油经阀 10（中位）及阀 4（左位）进入顶出缸下腔。顶出缸上腔油经阀 4（左位）排回油箱，顶出活塞上行，当压靠压边圈后，令 3电。 坯料进行反拉伸时，顶出缸活塞在动梁 压力作用下，随动梁一起下降。顶出缸下腔油经节流阀 6 及溢流阀 5 排回油箱，由于节流阀 6 存在一定节流阻力，因而产生一定油压，相应使顶出缸活塞上产生一定的压边力。调节溢流阀 5 即可改变此浮动压边力。顶出器顶出及退回 ， 电磁铁 3电，阀 4 换至左位，顶出缸活塞上行，顶出。 进油路：泵 3 阀 10 中位 阀 4 左位 顶缸下腔 回油路：顶缸上腔 阀 4 左位 油箱 而电磁铁 4电，阀 4 换至右位，则顶出缸活塞下行，退回。 进油路：泵 3 阀 10 中位 阀 4 右位 顶缸上腔 回油路：顶缸下腔 阀 4 左位 油箱 （ 6） 停止 全部电磁铁处于断电状态，阀 4 和阀 10 处于中位，液压泵 3 输出的油经阀 10（中位）及阀 4（中位）排回油箱，泵卸荷。液控单向阀 12 将主工作缸下腔封闭，支承活动横梁悬空，停止不动。 （ 7） 其他 溢流阀 8 及远程调压阀 9 作为系统安全调压用，溢流阀 7 则作为顶出缸下腔安全限压用 14。 3 液压控制系统仿真设计方法 作为一种多学科领域复杂系统建模仿真解决方案， of 供 了一个系统工程设计的完整平台，使用户得以建立复杂的多学科领域系统的模型，并在此基础上进行仿真计算 6 和深入的分析。用户可以在 台上研究任何元件或系统的稳态和动态性能，如在燃油喷射、制动系统、动力传动、机电系统和冷却系统中的应用。工程设计师完全可以应用集成的一整套 用库来设计一个系统，所有这些来自不同物理领域的模型都是经过严格测试和实验验证的， 让工程师迅速达到建模仿真的最终目标，使用户从繁琐和高度专业的数学建模中解放出来，从而专注于物理系统本身的设计 69。 处于不断的快速发展中， 件目前在中国销售的主要产品模块有：4 个操作平台、 1 个三维动画前后处理工具、 28 个应用模型库（共有 3,500 个模型）、 5个接口工具、 1 个优化设计工具包以及 10 个实时仿真代码生成功能。现有的应用模型库有：机械库、信号控制库、液压库（包括管道模型）、液压元件设计库、液阻库、注油库 （如润滑系统）、气动库 （包括管道模型）、气动元件设计库、热库、热液压库、热液压元件设计库、热气动库、冷却系统库、二相流库、空气调节库、电磁库、电机及驱动库、 车性能库 /驾驶库、 动机 库、 放库、 3D 三维燃烧计算功能、平面机构库、动力传动库、车辆动力学库、换热器布置工具库、混合气体库、湿空气库。作为在设计过程中的一个主要工具， 具有与其它软件包丰富的接口，例如 等 1012。 4 总结 本课题即针对 3150柱式冲压机床液压控制系统设计需求，基于 行冲压机床液压控制系统设计并对关键部件进行数字建模仿真，完成 动态 仿真实验，实现帮助 企业实现冲压机床液压系统优化的目的。 7 参 考 文 献 1 郭成，储家佑 . 现代冲压技术手册 M. 北京 : 中国标准出版社， 2005. 2 程燕军，柳舟通 . 冲压与塑料成型设备 M. 北京 : 科学出版社， 2005. 3 李永堂，雷步芳，高雨茁 . 液压系统建模与仿真 M. 北京 : 冶金工业出版社，2003. 4 张利平 . 液压控制系统及设计 M. 北京：化学工业出版社， 2006. 5 李华聪，李吉 . 机械 /液压系统建模仿真软件 . 计算机仿 真 , 2006，(12): 2946 王平 , 叶晓苇 . 冲床加工设备及自动化 M. 武汉：华中科技大学出版社，2006. 7 俞新陆，杨津光 . 液压机的结构与控制 M. 北京：机械工程出版社， 1997. 8 俞新陆 . 液压机的设计与应用 M. 北京 : 机械工业出版社 , 2006. 9 付永领，祁晓野 . 统建模和仿真 从入门到精通 M. 北京：北京航天航空大学出版社， 2006. 10 苏东海，于江华 应用 J程 11):35 11 卢长耿 , 李金良 . 液压控制系统的分析与设计 M. 北京 :煤炭工业出版社 , 1991. 12 刘海丽，李华聪 其应用 J2006， (6):12413 边海岸 , 戴双献 . 四柱式万能液压机液压系统原理研究 J 2007, (7): 92 14 王积伟 , 章宏甲 . 液压与气压传动 M2007. 15 李玉琳 . 液压元件与系统设计 M :北京航空航天大学出版社 ,2002. 8 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 本课题针对企业需求，首先研究 3150柱式冲压机床液压控制系统的组成，进而基于 行冲压机床液压控制系统设计并对关键部件进行数字建模仿真，并完成 动态 仿真实验，实现帮助企业实现冲压机床液压系统优化的目的。 原始数据 具体要求如下 ： 3150压机基本参数为： 公称力： 3150出力： 630体最大工作压力： 25块行程： 800出行程： 300口高度： 1250作台面有效尺寸左右前后：基型 1120 1120术要求 具体要求如下 ： 滑块行程速度：快速下行 50mm/s，慢速下行 25mm/s，工作 s，回程 0mm/s，顶缸顶出及退回速度 0mm/s 工作要求具体要求如下 ： （ 1） 对 3150柱式 液压控制系统进行需求分析并进行总体设计； （ 2） 进行机床液压控制系统系统的详细设计 ，计算并确定液压系统各部分的尺寸，其中主要包括油缸尺寸和液压泵规格的确定和各个阀的选 型 ； （ 3） 运用 件对所设计的 机床液压控制系统进行仿真调试，解决 换向压力冲击大和回程速度慢的问题 ； （ 4） 按要求提供设计文档及毕业设计论文。 9 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 指导教师意见 ： 1对“文献综述”的评语： 该生通过阅读与本课题相关