Y32-1000T三梁四柱液压机设计开题报告及文献综述.docx

Y32-1000T三梁四柱液压机设计【含开题报告【含8张CAD图纸】

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本科毕业论文(设计)开题报告论 文 题 目: Y32-1000T 四柱压机设计学 院:专 业 、 班 级:学 生 姓 名:(职称): 毕业论文(设计)开题报告要求开题报告既是规范本科生毕业论文工作的重要环节,又是完成高质量毕业论文(设计)的有效保证。为了使这项工作规范化和制度化,特制定本要求。一、选题依据1. 论文(设计)题目及研究领域;2. 论文(设计)工作的理论意义和应用价值;3. 目前研究的概况和发展趋势。二、论文(设计)研究的内容 1.重点解决的问题;2. 拟开展研究的几个主要方面(论文写作大纲或设计思路);3. 本论文(设计)预期取得的成果。三、论文(设计)工作安排1. 拟采用的主要研究方法(技术路线或设计参数);2. 论文(设计)进度计划。四、文献查阅及文献综述学生应根据所在学院及指导教师的要求阅读一定量的文献资料,并在此基础上通过分析、研究、综合,形成文献综述。必要时应在调研、实验或实习的基础上递交相关的报告。综述或报告作为开题报告的一部分附在后面,要求思路清晰,文理通顺, 较全面地反映出本课题的研究背景或前期工作基础。五、其他要求1. 开题报告应在毕业论文(设计)工作开始后的前四周内完成;2. 开题报告必须经学院教学指导委员会审查通过;3. 开题报告不合格或没有做开题报告的学生,须重做或补做合格后,方能继续论文(设计)工作,否则不允许参加答辩;4. 开题报告通过后,原则上不允许更换论文题目或指导教师;5. 开题报告的内容,要求打印并装订成册(部分专业可根据需要手写在统一纸张上,但封面需按统一格式打印)。一、选题依据1. 论文(设计)题目Y32-1000T 四柱压机设计2. 研究领域机械设计制造及其自动化机械设计、液压传动3. 论文(设计)工作的理论意义和应用价值液压机是一种以液体为工作介质,用来传递能量以实现各种工艺的机器。液压机被广泛应用于机械工业的多领域,例如在锻压领域中,液压机广泛应用于自由锻造、模锻、冲压、挤压、剪切、拉拔成型以及超塑性成型等许多工艺中;而在机械工业的其他领域,液压机更被应用于粉末制品、塑料制品、磨料制品、金刚石成型、校正压装、打包以及橡胶注塑成型等不同的工业领域。四柱式液压机主要分为:上缸式四柱液压机、下缸式四柱液压机。液压机与机械压力机相比,具有压力和速度可在广泛的范围内无级调整,可在任意位置输出全部功率和保持所需压力,结构布局灵活,各执行机构动作可很方便地达到所需要的配合关系等许多优点。同时液压元件具有高度的通用化标准化特点,设计和制造均较为简单。所以液压机在国民经济各部门得到了日益广泛的应用。四柱式液压机的特点:三梁四柱结构,经济适用,液压控制采用插装阀集成系统, 减少泄露点,动作可靠,适用寿命长,可实现定压和定程两种成形工艺,具有保压延时功能。由于四柱液压机结构紧凑、操作方便,应用面广,同时四柱液压机的设计遵循一定的步骤,加工企业在面对不同用户的需求时只需在原有系列四柱液压机基础上进行参数调整即可,因此在生产加工领域取得了广泛发展。液压技术的应用实现了从手动到半自动化、自动化的发展,从而也推动了机械工业的向前发展。在整个机械传动工程中,液压传动技术扮演了举足轻重的角色。4. 目前研究的概况和发展趋势早在 1662 年,帕斯卡就现了利用液体产生很大力量的可能性,1795 年,英国人Bramah 取得了第一个手动液压机的专利 。此外,在英国、法国、德国也先后建造过200300MN 的各种大型模锻液压机。1976 年,在法国投产了在西欧最大的 650MN 模锻液压机。我国液压起步较晚,只有 50 年的发展历史,80 年代以后我国液压机开始进入高速发展阶段。目前,我国已建立自己的液压机设计和制造行业。由于液压机的液压系统和整机结构方面已经比较成熟,目前国内外液压机的发展体现在新的方面。随着比例伺服技术展,液压机的停位精度、速度控制精度越来越高,液压机趋向高精度发展。高速化、高效化、低能耗提高了液压机的工作效率,降低生产成本;自动化、智能化、微电子技术的高速发展为液压机的自动化和智能化提供了充分的条件。自动化不仅现在加工,应能够实现对系统的自动诊断好人调整,具有故障预处理的功能;液压元件集成化、标准化,集成的液压系统减少了管路链接,有效的防治了泄露和污染,标准化的元件为机器维修带来了方便。在国际上来看,由于技术发展趋于成熟,国内外机型无较大差距,主要差别在加工工艺和安装方面。良好的工艺使机器在过滤、冷却及防治冲击和震动方面,有比较明显的改善。在油路结构设计方面,国内外液压机都趋向于集成化、封闭式设计,插装阀、叠加阀和复合化原件以及系统在液压系统中得到较广泛的应用。特别是集成块可以得到专业化的生产,其质量好、性能可靠而且设计的周期也特别短。二、论文(设计)研究的内容1. 重点解决的问题(1) 液压机的主机结构设计,(2) 液压机的液压系统设计,主要包括:液压系统的方案设计、液压系统的参数计算、液压元件的选择、液压系统性能验算。2. 拟开展研究的几个主要方面(论文写作大纲或设计思路)( 1 ) 查阅资料,了解做研究课题的研究意义、研究概况和发展趋势;(2) 设计总体方案;(3) 根据设计要求,设计液压控制系统,确定各个液压元件的型号尺寸和液压油(4) 根据拟定方案,进行液压缸各部分的计算和校核,3. 本论文(设计)预期取得的成果通过学习及查阅有关资料掌握四柱液压机的工作原理以及其机构的设计, 了解现在四柱液压机的发展趋势、相关技术的对比及市场前景。通过自主设计并选择最合理的方案设计能够得到以下结果:(1)四柱液压机工作原理及总体方案设计; (2)主要部件的结构设计(装配图、零件图) (3)设计说明书;(4)与四柱液压机相关的一篇外文翻译(2000 字以上)。三、论文(设计)工作安排1. 拟采用的主要研究方法(技术路线或设计参数);技术参数:液体最大压力为 24-28MPa。运行速度:空载上行:78-82mm/s,工作;8-10 mm/s,回程:45-50mm/s。滑块最大行程:880-900mm。技术路线a.查阅资料,了解做研究课题的研究意义、研究概况和发展趋势; b.制定四柱液压机总体方案设计;c.对四柱液压机方案的具体部分进行理论计算; d.进行四柱液压机的结构设计;e.利用计算机辅助设计对方案进行校核。2.论文(设计)进度计划第一周至第二周:审题、查找资料、写出文献综述。第三周:开题报告。第四周至第五周:完成系统的方案设计。第六周:完成系统结构草图,进行运动参数设计计算。第七周至第十周:对 Y32-1000T 四柱压机设计方案进行改进、完善。第十一周至第十二周:完成所有的装配图和零件图。第十三周:总体完善,达到设计要求,完善毕业设计说明书。第十四周:制作 PPT,打印相关文件,准备答辩。四、需要阅读的参考文献1 曾金越.四柱液压机设计分析D.合肥工业大学,2014 年.2 卜匀,龚清华,高艳红.基于有限元分析的 200t 四柱液压机主体设计J.现代机械,2013(02):28-31.3 卜匀,王会刚,刘晓雯.基于有限元分析的 2MN 四柱液压机液压缸设计B.机床与液压,2014 年,第 42 卷(16):101-103.4 刘泽民.三梁四柱式液压机参数化系统设计及优化D.燕山大学,2013 年. 5周伟.锻压技术发展现状及问题研究J.科技风,2014(21):81.6 章文誉.基于 PDM 液压机快速配置系统D.合肥工业大学,2009 年.7 卜匀,龚清华,王晓东.四柱液压机横梁结构设计与有限元特性分析J.装备制造技术,2017(05):7-11.8 金会光.国内外大锻件制造的发展与对比J.金属加工(热加工),2014 年(01) 64-68.9 郑文达,权晓惠,李俊辉.锻造液压机的现状及其展望J.重型机械,2012 年(03):2-10.10 杨联英.浅谈国内外液压技术的现状及发展趋势J.科技创业家,2014 年(03) 93.11王晔,杨明堂.150t 液压机液压系统设计 J.液压与传动;2010 年(08):57-60.12 刘飞. 双缸四柱液压机同步控制系统仿真与研究D.上海工程技术大学,2016 13周鹏.模锻压力机液压系统的设计J.锻压技术,2017 年,(06)166-169. 12张凤志,毛忠义.一小型液压机液压系统设计J.电子制作,2014 年(10):13-14. 13俞新露.液压机的设计与应用M.机械工业出版社,2006 年 12 月:166-169. 14徐红旗,孙成波,马庆国,石罗.1100MN 锻造液压机液压系统设计研究J.液压与气动,2010 年(11):56-58.15 闫莉敏,郑雪苹.四柱液压升降机液压控制系统设计B 机床与液压,2015 年43 卷(22):188-189.16 Liu Zhongwei. The design of the Giant die forging hydraulic press synchronous control system and its dynamic simulationA. Shanghai Normal University、Guilin University of Aerospace Technology、Aerospace Industries Association of Guangxi 、 Central South University 、 Tsinghua University.Proceedings of the 3nd International Conference on Digital Manufacturing & Automation(ICDMA2012)C.Shanghai Normal University、Guilin University of Aerospace Technology、Aerospace Industries Association of Guangxi、Central South University、Tsinghua University:,2012:6.17 Jin Yu. Simulation and analysis on main synchronized hydraulic cylinder of huge hydraulic pressA. Chinese Association of Fluid Power Control Engineering.Fluid Dynamic and Mechanical & Electrical ControlEngineeringC.Chinese Association of Fluid Power Control Engineering:,2012:4.附:文献综述或报告一、引言液压机是一种以液体为工作介质,用来传递能量以实现各种工艺的机器。液压机被广泛应用于机械工业的许多领域,例如在锻压(塑性加工)领域中,液压机被广泛应用于自由锻造、模锻、冲压(板料成形)、挤压、剪切、拉拔成形及超塑性成形等许多工艺中;而在机械工业的其他领域,液压机被应用于粉末制品、塑料制品、磨料制品、金刚石成形、校正压装、打包、压砖、橡胶注塑成形、海绵钛加工、人造板热压,乃至炸药模压等十分广泛的不同工业领域。二、课题国内外现状国内液压机的研究成果在我国,液压起步较晚,液压行业的发展只有 50 年左右。文献【1】对四柱液压机的设计进行了分析综述。液压机作为是一种重要的工业生产设备,其主机结构是液压机结构设计的关键,因为主机结构往往决定性的影响其制造成本、技术性能和使用寿命等,所以目前针对液压机结构设计分析方法主要是对主机机架结构的设计分析。现在对主机机架结构设计分析方法由最初材料力学方法 (许用应力法)、发展为有限元分析法、模块化和可适应设计以及还在研究中极限状态分析方法。材料力学分析法:1)以平面框架简化代替对称的空间框架。2) 立柱与上、下横梁为刚性连接。3) 以集中力或均勾力代表工作紅对上横梁或其他结构的传递力。4) 横梁可以等简化惯性矩的梁。设计者通常根据原始设计要求,参考同类型结构的技术资料以及个人的经验,适当改变某些设计参数或需要时制造一定比例的样机模型试验。不断反复分析计算结果或样机模型实验试验数据资料以后,直到获得需要的设计为止。有限元分析法:有限元分析作为求解数理方程的一种近似数值方法,利用计算机数学技术,可以计算节点的多元线性代数方程,从而给出构件节点内部的应力及变形。侯晓望对某型冲压液压机主要结构静态有限元分析以及相应的结构优化,改进结构布局、改善应力分布以及降低了液压机机架的整体重量。吴生富综合运用有限元分析、人工神经网络和实验测试等多种手段系统研究某大型液压机本体结构。首次考虑对大型液压机进行全预紧的有限元分析以及下梁整体性优化,分析了活动横梁与立柱间接触影响,最后制造了样机模型验证并分析的合理性。模块化设计、可适应设计: 模块化设计、可适应设计都是近些年兴起的设计方法。前者主要是指把产品在一定的范围内合理划分创建一系列功能模块的设计方法;后者是强调产品幵始设计时就应该考虑其衍生、扩展、提升等适应能力。徐燕申为克服液压机传统设计周期较长的局限,应用以 CAD、CAE 技术为中心广义模块化设计思想,较好的改进结构设计的不足,改善了液压机设计的经济性、可靠性等。钟伟弘根据液压机框架结构的特点,结合液压机实例和产品快速设计中柔性模块、虚拟柔性模块技术, 建立编码系统的液压机产品数据库,实现液压机设计制造模块化的管理。徐铭章针对液压机可适应平台设计,研究液压机产品族优化设计的数学模型。提出了整体框架式液压机柔性模块的结构构型模式,基于CAD/CAE 的液压机可适应设计优化系统,为探讨了整机拼装结构设计提供一个新方向。耿文轩针对某重型液压机的特点,以活动横梁为例,研究了液压机参数化产品平台的建立流程,确定了主要结构部件的参数,建立可适应产品模块库。陈黎卿等提出对某型汽车分动器适应性重构分析。结合某三维绘图软件,开发汽车分动器可适应性的设计系统,提高产品的设计工作效率和经济性。极限状态分析法:自前苏联科学家在 20 世纪初提出了金属结构设计时应考虑结构破损前塑性性能。针对传统的许用应力法的局限性以及对材料、载荷的研究,新的金属结构设计方法在不断探索中。之后,科学家又根据载荷、材料、结构及工况等具体情况,综合破坏阶段和许用应力法的研究,提出按极限状态的结构设计法。到了 20 世纪中后期,以数理统计概率论为基础的极限状态设计法,是国际在工程金属结构设计方法的发展方向。目前极限状态设计法有半概率法、近似概率法以及全概率法等大致三个分析方法。其中由于近似概率法对结构的计算方便,在实际工程设计中较为被工程技术人员运用。极限状态设计法在水利桥梁、起重机金属结构以及其他机构零部件的设计中广泛应用,是被广大工程设计所认可一种优秀的结构设计分析方法。郭云智运用极限状态法计算某型起重机结构强度、稳定性,证明其分的结果优于以前的设计方法。建立大型框式液压机上横梁强度、刚度极限状态数学函数方程,计算分析强度、刚度的可靠度以及偏心距与强度、刚度关系。确定了回转支承构件应力、强度的影响因素以及分布类型,建立了回转支承装置的极限状态方程,计算了回转支承构件的可靠度。滕媛媛和张青分别建立重机金属结构极限状态方程,以载荷类别、材料性能、构件几何等为概率统计量并给出了实用设计公式。建立机械系统结构可靠性设计数学模型,在此基础上探讨关于 PSO、GA 的机械系统结构可靠性研究方法,说明了 6 优化的优越性。文献4对四柱液压机总体结构设计。三梁四柱预紧力组合式是最常用的一种, 本文则针对三梁四柱式结构进行参数化设计。上横梁、下横梁以及四根立柱构成一 个封闭框架,活动横梁两侧各安放一个回程缸,回程时两个回程缸工共同工作,拉 动活动横梁回程。液压机采用拉杆和立柱组合式,活动横梁由方柱导向而上下运动, 方柱在预紧状态下受压应力作用,拉杆上下两端各有螺母产生的预紧力将上横梁、 方柱和下横梁预紧在一起。液压机采用三个工作缸结构设计,中间为主缸,两侧各 为侧缸,单独主缸工作时产生一级压力,两个侧缸同时工作时产生二级压力,三个 缸同时工作时产生三级压力。液压机整体结构如图所示。图 1 液压机总体结构图文献237是对四柱液压机主机进行分析设计。液压缸设计四柱式液压机包括主液压缸和顶出液压缸,采用活塞式结构。主液压缸缸体依靠缸口台肩及大锁紧螺母紧固于上横梁内,活塞下端用锁紧螺母与活动横梁相连接,活塞头部起导向作用,采用铸铁材料,活塞头部外圆处有密封环,内圆装有 “O”形圈,使液压缸内形成上下两腔,缸 口部分同样装有密封 环及“O”形密封圈,借助法兰锁紧,保证下腔密封。顶出缸装于工作台中心孔内,用锁紧螺母加以固定,结构与主缸相同。立柱的设计 从图 1 液压机本体结构可以看出:立柱的受力情况是由液压机结构、工艺过程的受力和预紧状态下的受力状态决定的。因此,应仔细分析以上各因素的影响,选择合适的计算方法。一般有下面几种情况:第一,立柱顶紧状态下的受力分析和强度计算。第二,中心裁荷下立柱的受力分析和强度计算。第三,偏心负荷状态下,对活塞式油缸、立柱和导套间隙均等状态下,立柱的受力分析和强度计算。第四,偏心负荷状态下,对活塞式油缸、立柱和导向间隙不等,因此,仅一侧立往承受偏心负荷产生的水平力时,立柱的受力分析和强度计算。Y32-100 四柱液压机上横梁结构设计及分析上横梁安装工作油缸,液压机加压工作时,从图 2 中可以看出,该液压机上横梁为一种典型的箱型结构。它是由一块顶板 1003/1、一块底板 1003/9、各两块侧板 1003/5 和 1003/6、各四个弯板 1003/7 以及筋板 1003/4 等等组成。上横梁顶、底板间沿径向分布有四个支撑筋板,以提高其强度和刚度。上横梁中 箱体中间焊接一个方形围板,和四块“米”字筋板一起承受油缸工作时载荷。 在上横梁四个角上有四个直径80mm 的立柱孔,用于左右和前后方向的定位立柱,每个立柱孔的上下两个端面分别安装有螺母,用于对上横梁进行垂直方向 的定位。由于在上横梁的四个角安装了立柱,为提高横梁的强度和便于装配螺 母,所以设计了弯板结构,在上横梁四个角和两边的侧板一起形成了四个中空 的柱体。横梁的立柱中心距和安装液压缸的圆筒中心孔精度要求较高,提出了 相应的公差要求,需在制造中重点保证。图 2Y32-100 液压机上横梁结构图文献11121315是对四柱液压机的液压系统进行分析设计.液压缸通过液压 控制系统,使活塞杆缩回或伸出,带动钢丝绳通过定滑轮和动滑轮使平台上升或下降, 成升降工作。导向轮和安全制动装置的导向部分通过立柱进行导向,以防止平台在上升或下降时发生倾斜。平台下降到地面时,落到缓冲装置上,减缓冲击。它的制动装置是安全防下滑机构,保证在停电、钢丝绳突然断裂等意外情况下,平台固锁在 4 根立柱上,在排除故障后,启动液压系统平台才可正常工作。图 3 四柱液压升降机液压控制系统原理图国外液压机的研究成果1795 年英国工程家布拉默根据帕斯卡原理制成了世界上第一个可以使用的水压机,随后欧美等国在液压机的研发上加大了资金投入,研发制造了一些吨位较大的液压机。20 世纪初,伴随着工业和科技的发展,液压机的压制吨位慢慢提高,其应用场合也变得十分广泛,至二战结束已经出现 150MN 和 300MN 的大型液压机。为了推动航空工业的发展,美国在 1955 年前后,研制出了两台 315MN 和 450MN 大吨位压机。在 1955 年至 1960 年期间前苏联也研制出了几台大吨位水压机,其吨位最高为700MN。另外,在当时的欧洲各工业强国中也先后研制出了 3 万吨左右的液压机。法国在 2001 年对购买前苏联 650MN 液压机的操作系统进行了升级,采用油控水技术提高了系统控制精度和自动化水平。并且 2007 年法国成功制造了 40000 吨梁柱模锻液压机,成为发达国家中最新投产的 40000 吨级以上的液压机。三、发展趋势同类产品的发展趋势1) 专门化,设计软件能针对某一类型机床形成专门的设计系统,比如三梁四柱式液压机 CAD 系统,C 型框架液压机设计系统等。该设计系统基本能涵盖此类型机床主要
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