模锻液压机设计【机械毕业设计含7张CAD图+说明书论文1.4万字50页，开题报告，任务书，中期报告】
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液压机
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!【包含文件如下】【机械设计类】CAD图纸+word设计说明书.doc[14000字，50页]【需要咨询购买全套设计请加QQ97666224】.bat
中期检查报告.doc
工作总结.doc
开题报告.doc
设计任务书 .doc
设计说明书.doc[14000字，50页]
控制电路图.dwg
液压系统原理图.dwg
液压缸部装图.dwg
程序流程图.dwg
立柱零件图.dwg
上横梁零件图.dwg
装配图.dwg
摘 要
本次毕业设计题目是模锻液压机，该液压机主要用于模锻大型铝、镁合金、钛合金以及各种高温合金的模锻件。
模锻液压机的工作原理是根据帕斯卡原理制成的，它利用液体压力来传递能量，以实现各种压力加工工艺要求。通过PLC完成对液压系统中各类液压阀的控制，实现液压机的启动—空程快速下降—工作加压—回程—顶出缸的顶出—退回整个过程。现在的工业生产中，毛坯的锻压大多是通过人工操作来实现对毛坯捶打的动作和捶打的次数，可以说工件的每个制作过程都需要人的参与。因此，通过具有通用性强、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等诸多特点的PLC来控制模锻液压机的各类液压阀，来实现对工作横梁的速度、行程、模锻次数等的控制，大大节约了人力，同时也将发生事故的几率进一步降低。
目录
第1章 绪论 1
1.1 液压传动与控制概述 1
1.2 液压机的概述 1
1.3 液压机的特点 2
1.4 液压机的工作原理 2
1.5 液压机的分类 4
1.6 液压机的发展概况 5
1.7 模锻液压机的概述 6
第2章 模锻液压机参数的设计 7
2.1 公称压力（公称吨位）及其分级 7
2.2 最大净空距（开口高度）H 7
2.3 最大行程S 8
2.4 活动横梁运动速度 8
2.5 顶出缸工作参数 8
第3章 模锻液压机本体部分的设计 9
3.1 机身 9
3.2 立柱 10
3.2.1 立柱的结构及连结形式 10
3.2.2 立柱的强度计算 11
3.3 横梁 12
3.4 主液压缸 13
3.4.1 主液压缸的计算 13
3.4.2 主液压缸的校核 15
3.5 回程液压缸 16
3.5.1回程液压缸的计算 16
3.5.2 回程液压缸的校核 17
3.6 顶出缸 18
3.6.1 顶出缸的计算 19
3.6.2 顶出缸的校核 20
3.7 液压缸其它部件 21
第4章 液压机液压系统的设计 23
4.1 液压控制系统的工作过程 23
4.1.1 启动 23
4.1.2 活动横梁空程快速下降 23
4.1.3 活动横梁慢速下降及工作加压 23
4.1.4 保压 23
4.1.5 卸压回程 24
4.1.6 顶出缸顶出及退回 24
4.1.7 停止 24
4.1.8 其他 24
4.2 液压元件的选择 25
4.2.1 确定液压泵规格 25
4.2.2 电动机的选定 27
4.2.3 阀类元件及辅助元件的选择 27
第5章 液压机的控制系统 28
5.1 控制器的选择 28
5.2 控制流程图 28
5.3 硬件电路的设计 30
5.4 电器元件介绍 32
第6章 总结 33
参考文献 34
致谢 35
附 录 36
- 内容简介：
-
辽宁工业大学 毕业设计（论文） 中期检查报告 题目 模锻液压机 设计 机械工程与自动化学院 院 机械设计制造及其自动化 专业 机电 064班 学生姓名 王 威 学 号 060101107 指导教师 潘 静 2010年 5月 9 日 1 自 检 报 告 (要点 :论文 )工作任务的进展情况 中所遇到的问题 论文） 工作任务的进展情况 在图书馆借了与毕业设计课题相关的书籍和上网下载一些资料 ， 做好了各项准备之后，我便开始了毕业设计。按照指导老师下达的任务书当中每周的进度要求， 我通过查阅机械设计手册先将设计计算和草图部分完成。有了计算尺寸，我开始绘制正式机械系统总装图、液压缸部装图和零件图。在此过程中， 指导教师对我遇到的问题给予了耐心、细致的解答。由于我每天都比较认真地到指定地点进行毕业设计，所以我基本上完成了前十周的任务。 情况如图 1、图 2、图 3、图 4。 图 1 模锻液压机系统总装图 图 2 液压缸部装图 2 图 3 立柱零件图 图 4 上横梁零件图 2. 未按计划完成工作任务的原因 在 完成机械结构图的过程中 ，我考虑到会耽误毕 业设计的进度，所以我的总装图和液压缸部装图的尺寸标注和明细栏这样收尾工作没能及时完成。 我将会在最短时间完成，绝不会影响到接下来的任务。 在设计过程中，我主要在以下几方面遇到了问题。首先，在计算过程中， 由于要根据所选 材料（比如液压缸的选材）才能确定的一些参数，在这方面老师给了我很多帮助；其次，当某些结构需要半剖或者局部剖时，老师在我的空间构想方面也给了诸多指导； 起初， 对于模锻液压机的 某些工作过程我不是特别的清楚，但查阅了 液压机的设计与应用 之后，这方面的问题也得到了解决。 我先用一天的时间将液压机的总装图和部分零件图做最后的完善，然后按照任务书中的要求第十一周绘制液压系统图，十二周进行电气控制部分的设计，十三周、十四周进行程序调试，十五周、十六周完成毕业论文的撰写。 学生签字： 2010 年 5 月 9 日 3 指导教师意见： 指导教师签字 ： 年 月 日 教研室意见： 教研室主任签字 : 年 月 日 备注 4 辽宁工业大学 毕业设计（论文） 学生工作总结 题目 模锻液压机设计 机械工程与自动化学院 院 机械设计制造及其自动化 专业 机电 064 班 学生姓名 王威 学 号 060101107 指导教师 潘静 2010 年 6月 25日 1 个 人 总 结 看似漫长却又短暂的毕业设计即将结束了，这段时间的学习让我受益匪浅，给 我的大学划上了比较圆满的句号。通过这几个月认真的研究与学习，对于模锻液压机我有了比较深入的了解。 在这次设计的过程中，老师 给了我大力的支持和鼎力相助，因此我才能够顺利完成本次毕业设计 。 通过这次设计，我进一步熟练 了 机械 制图能力的和实际设计的能力，以及把我的综合所学的专业基础知识应用起来，用以解决实际工程问题的能力。当遇到问题的时候，除了向老师请教之外， 我 还 查阅 各种 文献资料、设计手册 和利用网上资源来解决设计中的各种困难，进而也提高了我发现 问题 和解决问题的能力，这都对我以后的工作有了很大的帮助。毕业设计是我大学所学 专业知识的一个总结，所以我非常认真地对待这个过程中的每一个的细节。 与其说毕业设计任务的繁多，还不如说我所收获的更多。在此过程中， 对于许多画法几何方面的知识我得到了重新的了解与认识，加深了我对专业基础课的掌握；同时，还有其他在毕业设计当中所用到的学科知识，比如 机械原理 、 机械设计 、 互换性与测量技术基础 、 工程材料 ，我都有了更为认真地学习；当然，在此过程中， 我最多的收获是来自于机电一体化系统设计。通过将各门学科知识灵活地运用，我循序渐进地完成了毕业设计。 通过毕业设计，我还亲身地感受到一个道理 ，就是当一个“持久战”摆在面前的时候，要将它分成若干个步骤，并且对 每一 个步骤安排适当的时间去完成， 这样既不会让我对大的工作量感到茫然无从下手，同时也让我的设计变得条理清晰。当然，在设计的过程中，有时候我也会对繁重的设计任务感到反感，但是老师谆谆的教导和同学热心的帮助，让我倍感温暖与关怀，这给了我巨大的前进动力，因为我不能够辜负关心我的人。老师按时的指导和督促再加上我端正的态度，使我能够及时有效地完成了本次毕业设计。 此刻，即将离开自己的母校而走上工作岗位的我，真的很怀念大学的学习生活，而大学最后的毕业设计必将成为我人生中一段不可抹去的美好回忆，有了它大学才显得完整 ， 这段时间的学习让我受益匪浅 。毕业设计绝对不是我一个人能够完成的，它也凝聚着老师的辛勤与汗水，在此，也要由衷地感谢老师给予我那么多的帮助。或许，它不是一个结束，而是另一种新的开始，我将会以全新的姿态和饱满的精神 去迎接新的挑战。毕业设计就像是一座丰碑永远屹立在我的心中，当我在前进的道路上遇到荆棘与坎坷的时候，我会用毕业设计所带给我坚强的意志和永不言败的精神直面一 切挑战。无论前方的暴风雨有多猛烈，我都会坚定地走下去的。 2 学生本人签字： 年 月 日 指导教师意见： 指导教师签字 ： 年 月 日 辽宁工业大学 毕业设计（论文） 开题报告 题目 模锻液压机 设计 机械工程与自动化学院 院 机械设计制造及其自动化 专业 机电 064 班 学生姓名 王 威 学 号 060101107 指导教师 潘 静 开题日期： 2010 年 3 月 18日 开 题 报 告 1题目来源及实际应用意义 本次 毕业设计题目 是模锻液压机， 该液压机 主要用于模锻大型铝、镁合金、钛合金以及各种高温合金的模锻件，题目源于东风朝阳柴油机有限公司。 现在的工业生产中，毛坯的锻压大多是通过人工操作来实现 对毛坯捶打的动作和捶打的次数，可以说工件的每个制作过程都需要人的参与 。 显然，这种工作方式在追求“高质、高效”的社会生产理念中逐渐地落后。在信息爆炸的时代，计算机所展现的强大功效正 以势不可挡的趋势席卷各个领域，因此，通过具有 通用性强、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等诸多特点的 控制模锻液压机 的各类液压阀 ， 来实现对工作横梁的速度、行程、模锻次数等的控 制，大大节约了人力，同时也将 发生事故 的几率进一步降低。 2、 题目主要内容及预期达到的目标 模锻液压机的工作原理 是根据帕斯卡原理制成的，它利用液体压力来传递能量，以实现各种压力加工工艺要求。 通过 成对液压系统 中各类液压阀的 控制，实现 液压机的 启动 空程快速下降 工作加压 回程 顶出缸的顶出 退回整个过程。 模锻成形的实质，是通过锻模对毛坯施加外力的作用，毛坯吸收能量，内部产生应力分布，发生材料质点的位移和变形流动；对于热模锻，毛坯还由于被加热而吸收热能，内部产生相应的温度分布；在力能和热能的驱动下，毛坯 产生外观形状尺寸以及内部组织性能的改变。 模锻时，使用特制的、开设有与锻件形状一致或相近的型腔（模膛）的锻模，将锻模安装在锻造设备上，金属毛坯置于锻模的模膛中，锻造设备通过锻模对毛坯施加载荷，使毛坯产生塑性变形，同时变形流动又受到模膛空间的限制。 金属材料通过模锻塑性成形，可以获得形状尺寸精确、表面光洁程度较高的锻件，同时其内部组织能够得到显著改善，使用性能得到提高。 （注）开题报告要点： 1、毕业设计（论文）题目的来源，理论或实际应用意义。 2、题目主要内容及预期达到的目标。3、拟采用哪些方法及手段。 4、 完成题目所需要的实验或实习条件。 5、完成题目的工作计划等。（开题报告不够用时可另附同格式 ） 1 开 题 报 告 3、方法及手段 该设备主要包括机械部分、控制部分和液压系统。 械部分 图 1 所示为模锻液压机示意图。模锻液压机的机械部分主要由机架 、 工作液压缸 、顶出液压缸 、 导向 装置 等组成 。在活动横梁上安装不同模具，可以实现对不同锻件的加工。 图 1 模锻液压机示意图 1 工作缸 2 上横梁 3 立柱 4 活动横梁 5 下横梁 6 顶出缸 工艺要 求和外形尺寸是影响液压机本体结构形式的主要因素，由于在不同液压机上完成的工艺是多种多样的，因此液压机的本体结构形式也必然是多种多样的。 液压机本体结构设计时应考虑一下三个基本原则： 1） 尽可能好地满足工艺要求、便于操作。 2） 具有合理的强度与刚度，使用可靠，不易损坏。 3） 具有很好的经济性，重量轻，制造维修方便。 2 开 题 报 告 考虑到以上几点要求，模锻液压机采用组合框架式机架。在大、中型液压机中，由于整体机架的尺寸和重量都很大，会给铸造、焊接、热处理及机械加工带来很多困难，因此往往采用该结构，即将上 、下横梁和两侧立柱分别制造，再用大型螺栓组合在一起。 在大、中型液压机中，常用的立柱连结形式，每根立柱用四个内、外螺母与上、下横梁紧固在一起，这种形式的加工、安装与维修都比较方便，因此普遍采用。但由于液压机处于多次反复加在的工作情况，使用久了，螺母易松动，需要及时紧固。 大型液压机横梁由于受铸造、加工能力和运输能力的限制，设计成分块组合结构。又由于它们外形轮廓尺寸很多，重量也大，占液压机本体总重的绝大部分，为了节约金属和减轻重量，一般将横梁做成箱形，在安装各种缸、柱塞及立柱的地方做成圆筒形，中间加设筋板，承 载大的地方筋板较密，以提高刚度，降低局部应力。 图 2 为系统程序流程图， 需要说明的是，每次开始和结束工作之前，都需要确定顶出缸的活塞是否处于原始位置，即最低位置。 图 2 程序流程图 3 开 题 报 告 制部分 由于 有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点，液压机的控制由 成。 通过 实现对液压系统的控制，进而实现模锻液压机活动横梁的运行速度、工作行程、锻压次数等的控制，基本实现对毛坯的全自动加工。 活动横梁运动 时触碰到各个行程开关，行程开关将信息反馈给控制系统，横梁的运动速度会得到精确的控制；运动速度的准确控制进一步保证了活动横梁位移的精确性，从而使加工出来的工件的外形尺寸更加符合标准。有些形状相对复杂的工件需要多次捶打时，通过 程还会实现液压机对毛坯捶打次数的控制，大大降低了生产成本，又满足了安全生产的要求，控制系统框图如图 3 所示。 图 5 控制系统框图 4 开 题 报 告 4、完成题目所需要的实验和实习条件 （ 1）在机电实验室进行 程实验。 （ 2）到图书馆查阅相关资料。 （ 3）在互联网上找相关的资料。 （ 4）东风朝阳柴油机有限公司车间实习。 5 开 题 报 告 毕业设计（论文）课题进度计划： 起讫日期 工 作 内 容 第 1 周第 3 周 实习、调研、收集资料、整理资料 原理方案设计，整理开题报告，开题 第 4 周第 9 周 机械结构计算与设计 第 10 周第 11 周 绘制程序流程图和 液压传动系统图 第 12 周第 14 周 电气控制部分设计和 程序调试 第 15 周第 16 周 写论文等文字材料 第 17 周 准备答辩 6 开 题 报 告 1张建民 高等教育出版社 7 2尹志强 机械工业出版社 5 3毛谦德，李振清 机械工业出版社 4孙志礼，冷兴聚，魏延刚，曾海泉 东北大学出版社 5贾伯年，俞朴，宋爱国 东南大学出版社 6贾民平，张洪亭，周剑英 高等教育出版社 2 7王 积伟 机械工业出版社 . 8王文斌 9张进秋 例 10马小军 东南大学出版社 11 俞新陆 机械工业出版社 2 7 8 指导教师意见： (对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计结果的预测 ) 指导教师签字： 年 月 日 教研室意见： 教研室主任签字： 年 月 日 开 题 须 知 一、学生要认真填写开题报告。在毕业设计（论文）答辩时学生须向答辩委员会（或答辩小组）提交开题报告，作为答辩评分的参考材料，没有开题报告不能参加答辩。如果丢失要及时办理补交手续。学生毕业后，开题报告与学生毕业设计（论文）一并存档备案。 二、毕业设计（论文）题目一经确定，指导教师要给学生下达毕业设计（ 论文）任务书，学生根据任务书的要求进行开题，一般安排在毕业设计（论文）正式开始的第二周至第三周进行。 三、开题报告的审查由各专业教研室主持，每个学生的报告时间为 10 15 分钟。开题通过后学生才能正式获得毕业设计（论文）的资格。 四、学生要充分理解毕业设计（论文）题目的内容和要求，在指导教师的指导下制定切实可行的工作计划，并且要具备进行毕业设计（论文）所要求的实验或实习（调研）条件。 五、学生要按照指导教师所下达的毕业设计（论文）任务书的要求，认真进行文献资料的检索、搜集和查阅，并做好记录。 六、开题审查不合格的学生，必须在一周内重新进行开题。 9 辽宁工业大学 毕业设计（论文 ） 任务 书 题目 模锻液压机 设计 机械工程与自动化学院 院 机械设计制造及其自动化 专业 机电 064班 学生姓 名 王 威 学 号 060101107 指导教师 (签字 ) 设计 (论文 )工作 自 2010年 3 月 2 日至 2010年 6 月 26 日 发任务书日期： 2010 年 3 月 2 日 任务书填写要求 1毕 业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经教研室负责人审查、院（系）领导签字后生效。此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周内填好并发给学生； 2 任务书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（可从教务处网址上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴； 3 任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及院（系）分管领导审批后方可重新填写； 4 任务书内有关“院（系）”、“专业”等名称的填写，应写中文全称， 不能写数字代码。学生的“学号”要写全号，不能只写最后 2 位或1 位数字； 5 任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标 714 87文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性； 6 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“ 2004 年 4 月 2 日”或“ 2004 1 1、本毕业设计（论文）课题应达到的目的： 本毕业设计的题目为 模锻液压机 ，设计过程中所涉及的内容有机械制造、液压传动和电器控 制三个方面的知识，通过本次毕业设计将使学生受到一次机电一体化产品开发和设计能力的锻炼，希望通过本次设计能够使其将大学所学的基础知识与专业知识结合起来，真正应用到实际中去，从而提高学生的知识运用能力和解决工程实际问题的能力。 2、本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求： 题目内容： 要求设计的 模锻液压机 能够 通过 自动化 控制最终实现 一次或多次锻压毛坯， 获得形状尺寸精确、表面光洁程度较高的锻件。 主要参数： 公称压力 15 工作行程 800开口高度 1400活动横梁速度60 ， 顶出缸顶出力 1000顶出行程 250工作量： 本题目主要完成模锻液压机 机械结构 总体设计、 液压系统 设计和 控制系统 设计。 1) 模锻液压机系统 总装 图 1 张 0# 2) 液压缸部装图 1 张 1# 3) 零件图 2 张 2# 4) 液压控制系统图 1 张 1# 5) 电气控制原理图 1 张 1# 6) 程序流程图及程序 1 张 1# 7) 撰写 15000 字毕业设计（论文）一份 8) 完成不少于 2000 个单词的外文资料译文一份 2 3、主要参考文献： 1张建民 高等教育出版社 7 2尹志强 机械工业出 版社 5 3毛谦德，李振清 机械工业出版社 4孙志礼，冷兴聚，魏延刚，曾海泉 东北大学出版社 5贾伯年，俞朴，宋爱国 东南大学出版社 6贾民平，张洪亭，周剑英 高等教育出版社 2 7王积伟 机械工业出版社 . 8王文斌 机械工业出版社 . 9张进秋 例 10马小军 东南大学出版社 11 俞新陆 机械工业出版社 2 4、毕业设计 （论文）的实习（调研）基本要求： （ 1）了解模锻液压机系统的结构组成和控制方式； （ 2）了解模锻液压机工作过程； （ 3）了解可编程控制器使用； （ 4）运行所编写的程序； （ 5） 东风朝阳柴油机有限公司车间实习，了解模锻液压机的工作过程。 3 5、毕业设计（论文）课题进度计划： 起讫日期 工 作 内 容 第 1、 2、 3 周 第 4、 5、 6 周 第 7、 8、 9 周 第 10 周 第 11 周 第 12 周 第 13、 14 周 第 15、 16 周 第 17 周 实习、 借阅收集各种 资料、整 理毕业实习手册、论证和确定总体方案、撰写开题报告并开题 绘制 机械结构总成草图 及设计计算 绘制正式机械结构图及部分零件图 液压传动系统图 绘制程序流程图 电气控制部分设计 程序调试 撰写 15000 字毕业设计（论文） 打印输出毕业设计资料，准备毕业答辩 教研室审查意见： 教研室主任签字： 年 月 日 院（系）意见： 院 (系 )负责人签字： 年 月 日 本科生毕业设计（论文） I 摘 要 本次毕业设计题目是模锻液压机， 该液压机主要用于模锻大型铝、镁合金、钛合金以及各种高温合金的模锻件。 模锻液压机的工作原理 是根据帕斯卡原理制成的，它利用液体压力来传递能量，以实现各种压力加工工艺要求。通过 成对液压系统中各类液压阀的控制，实现液压机的启动 空程快速下降 工作加压 回程 顶出缸的顶出 退回整个过程。 现在的工业生产中，毛坯的锻压大多是通过人工操作来实现对毛坯捶打的动作和捶打的次数，可以说工件的每个制作过程都需要人的参与。因此，通过具有 通用性强、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编 程简单等诸多特点的控制模锻液压机的各类液压阀，来实现对工作横梁的速度、行程、模锻次数等的控制，大大节约了人力，同时也将发生事故的几率进一步降低。 本科生毕业设计（论文） he is a A is of it to in to of to in to of to of in in of is a of of to to a LC to of to of in at be 本科生毕业设计（论文） 录 第 1 章 绪论 . 1 液压传动与控制概述 . 1 液压机的概述 . 1 液压机的特点 . 2 液压机的工作原理 . 2 液压机的分类 . 4 液压机的发展概况 . 5 模锻液压机的概述 . 6 第 2 章 模锻液压机参数的设计 . 7 公称压力（公称吨位）及其分级 . 7 最大净空距（开口高度） H. 7 最大行程 S . 8 活动横梁运动速度 . 8 顶出缸工作参数 . 8 第 3 章 模锻 液 压机本体部分的设计 . 9 机身 . 9 立柱 . 10 立柱的结构及连结形式 . 10 立柱的强度计算 . 11 横梁 . 12 主液压缸 . 13 主液压缸的计算 . 13 主液压缸的校核 . 15 回程液压缸 . 16 程液压缸的计算 . 16 回程液压缸的校核 . 17 顶出缸 . 18 顶出缸的计算 . 19 顶出缸的校核 . 20 液压缸其它部件 . 21 本科生毕业设计（论文） 4 章 液压机液压系统的设计 . 23 液压控制系统的工作过程 . 23 启动 . 23 活动横梁空程快速下降 . 23 活动横梁慢速下降及工作加压 . 23 保压 . 23 卸压回程 . 24 顶出缸顶出及退回 . 24 停止 . 24 其他 . 错误 !未定义书签。 液压元件的选择 . 25 确定液压泵规格 . 25 电动机的选定 . 27 阀类元件及辅助元件的选择 . 27 第 5 章 液压机的控制系统 . 28 控制器的选择 . 28 控制流程图 . 28 硬件电路的设计 . 30 电器元件介绍 . 32 第 6 章 总结 . 32 参考文献 . 32 致谢 . 32 附 录 . 32 本科生毕业设计（论文） 1 第 1 章 绪论 液压传动与控制概述 液压传动 与控制是以液体（油、高水基液压油、合成液体）作为介质来实现各种机械量的输出（力、位移或速度等）的。它与单纯的机械传动、电气传动和气压传动相比，具有传递功率大，结构小、响应快等特点，因而被广泛的应用于各种机械设备及精密的自动控制系统。液压传动技术是一门新的学科技术，它的发展历史虽然较短，但是发展的速度却非常之快。自从 1795 年制成了第一台压力机起，液压技术进入了工程领域； 1906 年开始应用于国防战备武器。 第二次世界大战期间，由于军事工业迫切需要反应快、精度高的自动控制系统，因而出现了液压伺服控制系统。从 60 年代起，由于原子能、空间技术、大型船舰及电子技术的发展，不断地对液压技术提出新的要求，从民用到国防，由一般的传动到精确度很高的控制系统，这种技术得到更加广泛的发展和应用。 在国防工业中：海、陆、空各种战备武器均采用液压传动与控制。如飞机、坦克、舰艇、雷达、火炮、导弹及火箭等。 在民用工业中：有机床工业、冶金工业、工程机械、农业方面，汽车工业、轻纺工业、船舶工业。 另外，近几年又出现了太阳跟踪系统、海浪模拟装置、飞机驾驶模拟、船舶驾驶模拟器、地震再现、火箭助飞发射装置、宇航环境模拟、高层建筑防震系统及紧急刹车 装置等，均采用了液压技术。总之，一切工程领域，凡是有机械设备的场合，均可采用液压技术。它的发展如此之快，应用如此之广，其原因就是液压技术有着优异的特点，归纳起来 液压 动力传动方式 具有 显著的 优点：其单位重量的输出功率和单位尺寸输出功率 大； 液压传动装置体积小 、 结构紧凑、布局灵活 ，易实现无级调速，调速范围宽，便于与电气控制相配合 实现自动化 ； 易实现过载保护与保压，安全可靠；元件易于实现系列化、标准化、通用化 ； 液压易与微机控制等新技术相结合，构成 “机 液 一体化便于实现数字化。 液压机的概述 液压机具有广泛的 通用性适用于各种塑性材料的加工和成形，如挤压、弯曲、折边、拉伸等；同时也可用于各种塑料、粉末制品的压制成形。此外还可以用于制品的校正、压装和整形等。液压成形具有独特的工艺特点和技术、经济优 本科生毕业设计（论文） 2 势。近 15 年来，在汽车工业得到了迅速的推广和应用，对汽车轻量化的发展进程产生了良好的推动作用，同时也带来了明显的经济和社会效益。 液压机油泵把液压油输送到集成插装阀块，通过各个单向阀和溢流阀把液压油分配到油缸的上腔或者下腔，在高压油的作用下，使油缸进行运动。液压机是利用液体来传递压力的设备，液体在密闭的容器中传递压力时是 遵循帕斯卡定律。 液压成形也被称为“内高压成形”，它的基本原理是以管材作为坯料，在管材内部施加超高压液体同时，对管坯的两端施加轴向推力，进行补料。在两种外力的共同作用下，管坯材料发生塑性变形，并最终与模具型腔内壁贴合，得到形状与精度均符合技术要求的中空零件。对于空心变截面结构件，传统的制造工艺是先冲压成形两个半片 ，然后再焊接成整体，而液压成形则可以一次整体成形沿构件截面有变化的空心结构件。 液压机按结构形式现主要分为：四柱式、单柱式（ C 型）、卧式、立式框架等；按 用途主要分为金属成型、折弯、拉伸、冲裁、粉末（金属，非金属）成型、压装、挤压等。尽管液压机类型繁多，但机器的结构组成一般均由机器的本体部分、控制部分和动力部分三个基本部分组成。 液压机的特点 基于液压传动的原理，执行元件（缸及柱塞或活塞）结构简单，结构上易于实现很大的工作压力、较大的工作空间和较长的工作行程，因此适应性强，便于压制大型或较长较高的制件。 (1)在行程的任何位置均可产生压力机额定的最大压力。 (2)可以用简单的方法（各种阀）在一个工作循环中调压或限压，不易超载，模具容易得到保 护。 (3)滑块的总行程可以在一定范围内任意改变，滑块行程的下转换点可以根据压力或行程位置来控制和改变。 (4)滑块速度可以在一定范围内进行调节，从而可以适应各种工艺对滑块速度的不同要求。 (5)工作平稳，撞击、振动和噪声较小，对工人健康、厂房基础、周围环境及设备本身都有很大好处。 液压机的工作原理 液压机是根据帕斯卡原理制成的，它利用液体压力来传递能量，以实现各种压力加工工艺要求。 本科生毕业设计（论文） 3 液压机的工作原理如图 1个充满工作液体的具有柱塞或活塞的容腔由管道相连接。当小柱 塞上作用的力为 1F 时，根据帕斯卡原理：在密闭的容器中，液体压力在各个方向上是相等的，则压力将传递到容腔的每一点。因此，在大柱塞 2上将产生向上的作用力 2F ，迫使制件 3 变形，且 1212 / 。 1A ， 2A 分别为小柱塞 1 和大柱塞 2 的工作面积。 图 1压机工作原理图 本科生毕业设计（论文） 4 液压机的分类 1. 按工作介质分类 按不同的工作介质，液压机可分为两类。采用乳化液的一般称为水压机，采 用油的称为油压机，两者统称为液压机。乳化液由 2的乳化脂和 98的软水搅拌而成，它应具有较好的防腐蚀和防锈性能，并有一定的润滑作用。乳化液价格便宜，不燃烧，不易污染场地，故耗液量大的以及热加工用 的液压机多采用乳化液作为工作介质。我国 300锻水压机即采用乳化液作为工作介质。油压机中应用最广的是机械油，有时也采用透平油或其他类型液压油。油在防腐蚀、防锈和润滑性能方面部比乳化液好，油的粘度比较大，也容易密封。因此，近年来，采用油为工作介质的越来越多。但是油的成本高，易污染场地。 2. 按用途分类 液压机广泛应用于国民经济的各个部门，是一种主要的锻压设备。作为锻压 设备的一类，液压机采用通用锻压机械型号。锻压机械共分为八类，类别代号用 汉语拼音字母表示。液压机的类别代号为正楷大写“ Y。液压机下面 按其用途分 为十个组别： (1)手动液压机：为小型液压机，主要用于试压、压装等要求力量不大的手工工序； (2)锻造液压机：用于自由锻造、钢锭开坯以及有色与黑色金属模锻； (3)冲压液压机：用于各种薄、厚板材冲压； (4)一般用途液压机：各种万能式通用液压机； (5)校正、压装用液压机：用于零件校形及装配； (6)层压液压机：用于胶合板、刨花板、纤维板及绝缘材料板的压制； (7)挤压、拉伸、穿孔液压机：分别用于挤压各种有色金属及黑色金属的线材、管材、棒材及型材，工件的拉伸及穿孔工艺； (8)压制液压机：用于各 种粉末制品的压制成形，如人造金刚石、耐火砖及碳极等的压制成形，塑胶及硫化橡胶的压制等： (9)打包、压块液压机：用于将金属切屑及废料压块与打包，非金属料的打包等； 3. 按工艺用途分类 本科生毕业设计（论文） 5 液压机按工艺用途不同可分为自由锻造液压机和模锻液压机。自由锻造液压机一般以钢锭为原材料，采用自由锻工艺生产各种大型锻件；模锻液压机以钢坯、锻坯为毛坯，采用不同模锻工艺生产各种模锻件。 液压机的发展概况 十七世纪中叶，法国科学家帕斯卡提出了著名的静压传递原理，并且迅速应用在工业上。 1795 年，第一台液压机在英国诞生 了。到今天为止，液压机发展的历史只有二百年左右。随着西方资本主义的发展，蒸汽机的出现，引起了工业生产的革命。现代化的大工业逐步代替了工场手工业，具有悠久历史的锻造工艺也逐步由手工锻造转变为机器锻造。 1859在维也纳铁路工场就有了第一批用于金属加工的 7 12压机。 1884 年在英国曼彻斯特首先使用了锻造钢锭用的锻造水压机。在 1887制造了一系列锻造水压机，其中包括一台 40大型水压机。1893 年建造了当时最大的 120造水压机。因而大钢锭的锻造 工作逐步就由使用锻锤过渡到使用锻造水压机，大型自由锻锤逐渐被淘汰，目前只保留了 5 吨以下的中小型自由锻锤。 十九世纪末，由于军备扩张的需要，锻造和模锻液压机有了迅速发展。 1934年德国制造了 70锻水压机， 1938,944 年相继建造了三台 159造水压机和一台 300锻水压机。第二次世界大战后，为了迅速发展航空工业，美国在 1955 年左右，先后制造了二台 315二台 450型模锻水压机；而苏联则在 1955 年到 1960 年之间，先后制造了四台 390二台 750 心大型模锻水压机。 近几 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、挤压液压机等各种液压机方面又有了很多新的发展，自动量测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。而 随着微电子技术、液压技术等的发展，液压机有了更进一步的发展，其高技术含量增多，众多机型己采用 来控制，提高了产品的加工质量和生产率。 本科生毕业设计（论文） 6 模锻液压机的概述 模锻液压机是通过使用特制的、开设有与锻件形状一致或相近的型腔（模膛）的锻模，将锻模安装在锻造设备上，金属毛坯置于锻模的模膛中 ，锻造设备通过锻模对毛坯施加载荷，使毛坯产生塑性变形，同时变形流动又受到模膛空间的限制。 模锻成形的实质，是通过锻模对毛坯施加外力的作用，毛坯吸收能量，内部产生应力分布，发生材料质点的位移和变形流动；对于热模锻，毛坯还由于被加热而吸收热能，内部产生相应的温度分布；在力能和热能的驱动下，毛坯产生外观形状尺寸以及内部组织性能的改变。 模锻液压机的工作原理 是根据帕斯卡原理制成的，它利用液体压力来传递能量，以实现各种压力加工工艺要求。通过 成对液压系统中各类液压阀的控制，实现液压机的启动 空程快速下降 工作加压 回程 顶出缸的顶出 退回整个过程。金属材料通过模锻塑性成形，可以获得形状尺寸精确、表面光洁程度较高的锻件，同时其内部组织能够得到显著改善，使用性能得到提高。 模锻液压机 主要用于模锻大型铝、镁合金、钛合金以及各种高温合金的模锻件，题目源于东风朝阳柴油机有限公司。 本科生毕业设计（论文） 7 第 2 章 模锻 液压机参数的设计 基本参数是液压机的基本技术数据，是根据液压机的用途及结构类型来确定的，它反映了液压机的工作能力及特点，也基本上确定了液压机的轮廓尺寸及本体总质量。 公称压力（公称吨位）及其分级 公称压力是指液压机名义上能产生的最大力量，在数值上等于工作液体压力和工作柱塞总工作面积的乘积，它反映了液压机的主要工作能力， 15F 。 最大净空距（开口高度） H 最大净空距 H 是指活动横梁停止在上限位置时，从工作台上表面到活动横梁下表面的距离，如图 2示。最大净空距反映了液压机高度方向上工作空间的大小， 1400H m m 。 图 2液压机示意图 本科生毕业设计（论文） 8 最大行程 S 最大行程 800S 。 活动横梁运动速度 工作 行程 速度， 6 0 /V m m s工 行，回程速度， 1 5 0 /V m m s回 程。 顶出缸工作参数 顶出缸 顶出力， 1000F K N顶， 顶出缸行程 250S 。 本科生毕业设计（论文） 9 第 3 章 模锻 液压机本体部分的设计 工艺要求和外形尺寸是影响液压机本体结构形式的主要因素，由于在不同液压机上完成的工艺是多种多样的，因此液压机的本体结构形式也必然是多种多样的。 液压机本体结构设计时应考虑一下三个基本原则： 1） 尽可能好地满足工艺要求、便于操作。 2） 具有合理的强度与刚度，使用可靠，不易损坏。 3） 具有很好的经济性，重量轻，制造维修方便。 机身 考虑到以上几点要求，模锻液压机采用组合框架式机架。在大、中型液压机中，由于整体机架的尺寸和重量都很大，会给铸造、焊接、热处理及机械加工带来很多困难，因此往往采用该结构，即将上、下横梁和两侧立柱分别制造，再用大型螺栓组合在一起， 如图 3 液压机的各个部件都安装在机身上，其中上横梁的中间孔安装工作缸。活动横梁靠四个角上的孔套装在四立柱上，上方与工作缸的活塞相连接，由其带动上下运动。为防止活动横梁过分降落，导致工作活塞撞击工作缸的密封装置，在四根立柱上各安装一个限位套，限制活动横梁下行的最低位置。上、下横梁结构相似，采用铸造方法，铸成箱体结构。下横梁的台面上开有 T 型槽，供安装模具用。 机身在液压机工作过程中承受全部工作载荷，立柱是重要的受 力构件，又兼作活动横梁的运行导轨用，所以要求机身应具有足够的刚度、强度和制造精度。 本科生毕业设计（论文） 10 图 3组合框架式机架 1 2 3 4 5柱 立柱的结构及连结形式 立柱式机架是常见的机架形式，一般由 4根立柱通过螺母将上下横梁紧固地连结在一起，组成一个刚性的空间框架。在这个框架中，既安装了液压机本体的主要零件，又在液压机工作时，承受液压机的全部工作载荷，并作为液压机运动部分的导向。整个 机架的刚度与精度，在很大程度上取决于立柱与上、下横梁的连接形式与连接的紧固程度。 在大、中型液压机中，常用的立柱连结形式，每根立柱用四个内、外螺母与上、下横梁紧固在一起，这种形式的加工、安装与维修都比较方便，因此普遍采用。但由于液压机处于多次反复加在的工作情况，使用久了，螺母易松动，需要及时紧固 ，如图 3 本科生毕业设计（论文） 11 图 3立柱连结形式 立柱的强度计算 按照下立柱 承受 中心载荷 情况下 强度计算 ，且假设横梁为绝对刚性，全部立柱平均承受拉伸载荷，有公式 22010 0 . 7 8 5g（ 3 式中 P 液压机公称力（ N）； 0D 立柱最小直径（ n 立柱数量； 立柱材料许用拉伸应力，对 45 钢， 可取为 50 80里取50 带入 公 式 （ 3 2222001 0 1 0 1 5 0 0 0 0 0 0 500 . 7 8 5 0 . 7 8 5 4PD n D 0D 本科生毕业设计（论文） 12 横梁 大型液压机横梁由于受铸造、加工能力和运输能力的限制，设计成分块组合结构 ，如图 3又由于它们外形轮廓尺寸很多，重量也大，占液压机本体总重的绝大部分，为了节约金属和减轻重量，一般将横梁做成箱形，在安装各种缸、柱塞及立柱的地方做成圆筒形，中间加设筋板，承载大的地方筋板较密，以提高刚度，降低局部应力。 活动横梁是立式液压机的运动部件，它位于液压机本体的中间。为了减轻重量又能满足强度的要求，采用 铸成箱体结构，其中间的圆柱形孔用来与上面的工作活塞连接，四角的圆柱形孔内装有导向套，在工作活塞的带动下，靠立柱导向作上下运动。在活动横梁的底面同样开有 T 行槽，用来安装模具。 图 3组合式横梁 本科生毕业设计（论文） 13 主液压缸 由于活塞式液压缸使用于中、小型液压机 ，而该模锻液压机所需要主液压缸的尺寸较大，缸筒内壁精加工比较困难，所以主液压缸 采用 柱塞式液压缸。 靠缸口凸肩与螺母紧固在上横梁内。在工作缸上部装有充液阀和充液油箱。 主液压缸下部缸 端盖装有导向套和密封装置，并借法兰压紧，以保证 油腔 的密封。 柱塞 下端 做成阶梯形状 ，靠 法兰盘 与活动横梁刚性连接。 当压力油从 通油口 进入时， 柱塞 带动活动横梁向下运动，其速度较慢，压力较大。当压力油从 回程缸通油口 进入时， 主液压 缸的油液便进入油箱， 主液压缸柱塞 向上运动，其运动速度较快，压力较小，这正好符合一般慢速压制和快速回程的工艺要求，并提高生产率。 液压机的工作缸在液压机工作时承受很高的压力，因而必须具有足够的强度和韧性，同时还要求组织致密。目前常用的材料有 锻钢、 铸钢、球墨铸铁或合金钢，直径较小的液压缸还可以采用 无缝钢管。 由于主液压缸所承受的压力较大，所以选用锻钢。 主液压缸的计算 该液压机的主液压缸选择柱塞缸。由于液压机的工作行程 S=1600塞运动时，由缸盖上的导向套来导向，因此，缸筒内壁不需要精加工。它特别适用于行程较长的场合。 1. 液压缸内径 D 的计算 根据载荷力的大小和选定的系统压力来计算 内径 23 . 5 7 1 0 FD p （ 3 式中 F 液压缸推力（即公称力 F=15； P 选定的系统 压力（ 即工 作液体压力 32； 带入公式 （ 3得 32 1 5 1 03 . 5 7 1 032D =本科生毕业设计（论文） 14 2. 柱塞直径 d 的计算 柱塞式液压缸：缸内径 D=柱塞直径 +间隙 Z。 间隙 Z 数值取决于制造工艺水平，一般对于锻造缸取 Z=1015于铸造缸可取 Z=2535的缸取较大值，短的取较小值。在此取 Z=30则柱塞直径 d=7242 3. 缸筒壁厚的计算 对于中高压系统，液压缸缸筒厚度按厚壁筒计算。 当缸体有脆性材料制造时，缸筒厚度按第二强度理论计算 0 . 4( 1 )2 1 . 3（ 3 式中 D 液压缸内径（ m）； n 安全系数 ， n=,一般取 n=5； 缸体材料的许用应力（ 本液压缸缸体材料选择锻钢， =100 120 =120 试验压力 （ ，工作压力 p 16，作压力p 16， 则有 0 . 7 4 2 1 2 0( 1 )2 1 2 0 1 . 7 3 1 . 2 5 3 2 =液压 缸体外径1 2= 4. 液压缸缸底厚度的计算 由公式计算，得 本科生毕业设计（论文） 15 1 . 2 5 3 20 . 4 3 3 0 . 4 3 3 7 7 2 0 . 1 9 3 1 2 0 m 主液压缸 的 校核 1. 验算缸壁强度 缸壁内的应力 按下式计算 221 . 3 0 . 41p （ 3 式中 缸体内外径之比1则 =1 入公式，得 221 . 3 0 . 4 0 . 6 145 1 0 . 6 1 = =140主液压 缸缸壁符合强度要求。 2. 验算缸底强度 缸底 应力 按下式计算 20 . 1 8 8 ( )（ 3 式中 h 缸底厚度（ m） d 柱塞直径（ m） 带入公式 （ 3得 20 8 ( )dp h = 20 . 7 4 20 . 1 8 8 3 2 ( )0 . 1 9 3 = =140 主液压缸 缸底符合强度要求。 3. 验算柱塞强度 对于只受压缩的实心柱塞，按下式核算其挤压强度 d =2320 5 0 2 =74 =150本科生毕业设计（论文） 16 式中 p 工作压力（ d 柱塞直径（ m） 其中 铸 钢 =150故柱塞满足强度要求。 回程液压缸 该模锻液压机的回程液压缸仍选择柱塞缸。由于液压机的工作行程S=1600回程液压缸的行程等于液压机的工作行程，所以回程液压缸也选择柱塞缸。 程液压缸的计算 1. 回程缸内径 D 根据载荷力的大小和选定的系统压力来计算 内径 ， 同样 公式（ 3 23 . 5 7 1 0 FD p 式中 F 液压缸推力（ ； p 选定的工作压力（ ； 带入公式 （ 3得 322 1 . 5 1 03 . 5 7 1 0 3 . 5 7 1 032 =阅机械设计手册 4，圆整得 D =240 2. 柱塞直径 d 柱塞式液压缸 :缸内径 D=柱塞直径 +间隙 Z， 间隙 Z 对于铸造缸取 2535里取 Z=30则柱塞直径 d=4010阅机械设计手册 4，圆整得 d =210 3. 缸体壁厚 本科生毕业设计（论文） 17 回程 缸选用 铸 钢 , b=600安全系数 n=4（一般 ） ， 则缸体由脆性材料制造时，缸筒厚度应按第二强度理论 （ 3计算 0 . 4( 1 )2 1 . 3式中 试验压力，工作压力 16，作压力 16， 32=40 0 . 4 0 . 2 2 4 1 2 0 0 . 4 4 0( 1 ) ( 1 )2 1 . 3 2 1 2 0 1 . 3 4 0 = 90 4. 缸体外径 回程缸 缸体外径 1D=D+2 =2=. 缸底厚度 由公式计算，得 1 . 2 5 3 20 . 4 3 3 0 . 4 3 3 2 4 0 0 . 0 6 1 2 0 m 回程液压缸的校核 1. 验算回程缸 缸壁强度 缸壁内的应力 ， 按 公式（ 3计算 221 式中 缸体内外径之比 1本科生毕业设计（论文） 18 带入 公式（ 3 221 . 3 0 . 4 0 . 5 845 1 0 . 5 8 = =150 回程缸 缸壁满足强度要求。 2. 验算缸底强度 缸底 应力 按 公式（ 3计算 = ) d 挤压缸内径 （ m）； h 缸底厚度 （ m）； 代入 公式 （ 3得 = )20 . 2 40 . 1 8 8 3 2 ( )0 . 0 6= =150 回程缸 缸底满足强度要求。 对于只受压缩的实心 柱塞，按 公式（ 3核算其挤压强度 p （ 3 式中 缸体 内外径比 则 p =2
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