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任 务 书题 目 摩托车轮毂液态模锻液压机液压系统设计 院 部 专业/班级 学生姓名 学 号 指导教师（职称） 下达日期 附表2 一、 主要任务与目标设计题目：摩托车轮毂液态模锻液压机液压系统设计设计目标：完成摩托车轮毂液态模锻液压机液压系统设计，满足表1液压系统设计技术参数。项目参数单位液压系统最高压力25MPa公称出力滑块3150kN顶出1000行程滑块800mm顶出300滑块速度空载下行200mm/s压制8回程150顶出速度顶出20退回112表1液压系统设计技术参数二、主要内容与基本要求1.主要内容（1）液态模锻液压机总体方案设计（2）液态模锻液压机液压系统设计2.基本要求（1）完成液态模锻液压机总体方案设计；（2）绘制液态模锻液压机液压系统原理图；（3）编写液态模锻液压机液压系统设计说明书；（4）绘制液态模锻液压机液压系统液压缸装配图。三、计划进度时 间设计工作内容20XX年12月14日20XX年12月23日下达任务书20XX年02月 29日20XX年03月09 日组织开题答辩，上交开题报告20XX年04月18日20XX 年04月27日中期检查，填写中期检查表20XX年05月16日20XX年05月25日完成设计初稿，呈指导教师审阅20XX年06月01日20XX年06月03日完成设计终稿，呈指导教师审阅20XX年06月06日20XX 年06月08日装订设计终稿，呈指导教师和评阅教师审阅；论文答辩四、主要参考文献 1 张占领，张艳琴阎峰云，刘真镁钛合金摩托车轮毂挤压铸造生产研究J热加工工艺，2007，13：92942 李艳液态模锻液压机的研究开发与设计J机床与液压，2002，06：1601623 徐绍勇，龙思远，廖慧敏压铸镁合金摩托车轮毂缺陷分析及工艺改进措施J热加工工艺，2010，21：1871894 刘振伟，李湛伟液态模锻技术现状及发展趋势J金属材料与冶金工程，2008，05：52555 陶海，赵晓举，黄有成液态模锻的应用和发展J四川有色金属，2002，04：466 宋玉泉，刘助柏液态模锻力学成形理论的确立及其评价J塑性工程学报，1997，03：597 蒋鹏，贺小毛近期国内液态模锻技术的一些研究进展J模具技术，1999，03：49548 周大隽，宋玉泉液态模锻技术的应用及新发展J锻压技术，1993，05：18239 高俊峰我国快锻液压机的发展与现状J锻压技术，2008，06：1510 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，2012，03：21011 范士娟，杨超液压系统故障诊断方法综述J机床与液压，2009，05：18819412 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，2012，03：21013 赵长财，杨盛福，刘培培大型模锻液压机平衡系统原理及其理论研究J机械工程学报，2012，10：828914 F. Yin，G.X. Wang，S.Z. Hong，Z.P. ZengTechnological study of liquid die forging for the aluminum alloy connecting rod of an air compressorJJournal of Materials Processing Tech.，2003，139115 F. Wu，S. T. Li，G. A. Zhang，F. JiangMicrostructural evolution and mechanical properties of hypereutectic Al-Si alloy processed by liquid die forgingJBulletin of Materials Science，2014，375 指导教师签名： 年 月 日 院（部）负责人签名： 年 月 日附表4开题报告课题名称摩托车轮毂液态模锻液压机液压系统设计课题来源指导教师职称学生姓名学号专业/班级一、研究的背景、目的和意义1、研究的背景 液态模锻是一种少切削或无切削的精密成型新工艺，将液态金属直接浇入金属模内，然后以一定压力作用其上使之成型，从而获得所需毛坯或零件。此工艺具有产品质量优良、节能、环保及价廉等优点，是目前汽车、摩托车轮毂生产的主要技术方法。近几年来，国内外对此工艺的研究和应用有新的突破和进展。2、研究的目的 国外已应用多年，但国内应用厂家并不多，规格和数量也有限。目前的市场经济促使更多的企业家关心和大胆采用新技术，使生产出来的金属制品不仅质轻耐用，而且价格低廉，以拥有市场的竞争力。这就为液态模锻的应用和发展提供了一个良好的外部环境，使它有机遇参加市场竞争，对某些采用铸造工艺而难以满足使用性能，采用锻造工艺而又因形状复杂，成形困难的特定产品,改用液态模锻工艺可能是一种上策。3、研究的意义便于实现机械化、自动化、可大大减轻人的劳动强度，改善车间的生产环境。 液态模锻技术作为一项材料成型工艺，已经广泛地应用于航天、航空、军工、民品等方面。就其液态模锻技术发展现状和应用结果来看，它无疑是一种极有用的先进工艺。可以预见，在未来的制造业发展中，液态模锻作为一种有特色的先进制造技术将在制造业中占据重要的一席，因此具有很好的社会意义。液压模锻是模锻和铸锻相结合的一种省力、节能、材料利用率高的先进工艺。液压模锻一般接近工件最终的加工尺寸，铸造成本低，可制件复杂，产品的晶粒细密，组织均匀，力学性能好，成型精度高，因而为越来越多的国家的学者和厂家所接受和应用，因此我觉得液态模锻具有一定的经济意义。二、国内外文献综述1、液态模锻的发展现状、趋势和应用 刘振伟，李湛伟在其文中液态模锻技术发展现状及发展趋势4指出日本在液态模锻技术发展方面，无论是产业规模、技术发展水平和应用上来说都走在世界的前列。在20世纪80年代，日本宇部公司就成功开发了HVSC 和VSC系列挤压铸造机，使液态模锻工艺在日本及欧美得到迅速的发展。该公司的挤压铸造机不仅可以进行半固态挤压铸造，而且挤压铸造过程由计算机编程，并进行精确控制和重要工艺参数显示，确保生产过程全自动进行。日本在液态模锻技术发展方面，无论是产业规模、技术发展水平和应用上来说都是走在世界的前列。近年来日本开发生产的液态模锻新产品主要有：日本宇部公司等用VSC630挤压铸造机为日本日产汽车公司和马自达汽车公司生产了A356合金的重要受力件汽车转向节，用HVSC800机生产了质量为2.7kg的A356合金的下杠杆，以及要求精确成型并要求耐磨、耐压的汽车空调压缩机涡旋盘，用VSC1800挤压铸造机生产了特大型件汽车横梁等。 欧美各国，由于其高品质压铸设备和锻压设备比较强，过去对液态模锻的发展相对不够重视，但近年来有明显改变。大部分的压铸机生产厂家在普通卧式压铸机上推出液态模锻新技术。例如瑞士布勒公司率先在卧式压铸机上实现挤压铸造。其特点是通过低速充型、 实时控制的方法，避免气体的卷入。用加大内浇道和控制模具温度等方法对液态金属实施挤压。与此同时，瑞士布勒公司又开发了新一代实时压射控制机构，能对速度和最终压力曲线进行编程，以适合压铸零件的几何形状，实时控制质量。 在我国，液态模锻的技术理论水平及所开发产品的品种等方面，与一些先进国家水平是相当的。但是，我国挤压铸造的生产批量、铸件的质量档次与日、美等国还有相当的差距。其中最关键的是液态模锻设备的差距。 国内从事液态模锻的企业多半使用普通液压机生产挤压铸件，其中设备的不稳定性对挤压铸件质量影响比较大；由于挤压铸造模具一直处在较高温度下工作，会造成挤压铸造机油温升高，粘度降低，导致设备油路系统内漏，性能不稳定。生产中往往还会造成一些假象，如压力表上的压力显示正常，但实际压力远远没能达到规定要求。另外操作者凭经验来控制某些参数，这样就很难保证制件质量的一致性。最终导致产品的废品率很高，甚至造成成批不合格。 随着科学技术的飞速发展，新的工艺、新的技术不断涌现，传统的制造业正面临着严重的挑战。作为铸、锻结合的先进的液态模锻技术，也要面对更多的技术要求和市场的激烈竞争，对此液态模锻技术也相应的要继续完善和发展。 陶海，赵晓举，黄有成在其文中液态模锻的应用和发展5指出有色金属液锻首先是在车辆发动机用的铝合金活塞上。采用液锻工艺生产的铝合金活塞克服了铸造活塞内部的疏松等缺陷,也克服了模锻活塞所需的重型设备，且缩短了加工周期,提高了金属材料利用率。因而,液锻技术在有色金属的生产中逐渐被应用。钢质液锻技术国外研究的比较早，在20世纪50年代便已有部分零件用于生产。对于钢质零件液锻工艺而言,因钢质液锻件的质量比砂型铸件好,且内部组织致密,表面质量接近锻件水平，并能获得较好的经济效益。就目前来说,钢质液锻零件限于一些较为简单的金属铸型零件如螺母、轮盘、端盖、法兰盘等,这是因为钢质液锻的要求较有色金属液锻要高得多。 目前，影响我国液态模锻发展的最大因素仍然是，液态模锻设备性能满足不了液态模锻工艺的要求。由于我国尚未开发出适合液态模锻工艺要求的专用或通用挤压铸造机，在一定程度上制约了液态模锻技术的发展，影响先进工艺技术的实施。而现在国内工作的一百多台液态模锻设备中，近 80%的只是经改装的通用油压机，进口的先进设备只有十几台， 因而在生产效率，产品档次有较大差距。另外，挤压铸件的生产成本也明显高于压铸件。 发展我国液态模锻产业的最关键问题是，应尽快开发和生产自己的高效、低价位挤压铸造机系列。由于国外的挤压铸造机都是有专利的，价格昂贵，大型的又不外卖，因此，我们的挤压铸造机开发还是应走我们自己的路。 液锻技术是一项新的金属成形工艺。但发展较快,已成功地用于汽车、摩托车制造业、航空及五金工具等行业。现阶段，国内外学者除继续推广液锻应用,深入研究液锻机理,发展专用设备和定量浇注用具及模具材料和结构的研究外，对液锻的力学成形理论、模具热应力分析、强韧化材料机理、液锻凝固速度的测试及液态模锻缩孔的计算机模拟研究都做了研究,取得了一定的成效。2、液态模锻液压机的研究开发与设计 李艳在其文中液态模锻液压机的研究开发与设计2指出液态模锻液压机采用四柱式结构有本机器由主机及控制机构两大部分组成如图1。图1 液态模锻液压机的结构示意图1充液系统；2锁紧螺母；3上横梁；4主液压缸；5调整螺母；6滑块；7打料机构；8立柱；9滑块控制机构；10液压站；11按钮站；12工作台；13顶出液压缸；14顶出缸控制机构 主机由上梁、工作台、滑块、立柱、调整螺母、锁紧螺母、打料机构、主缸、顶出缸等组成，机器精度由调整螺母及紧固于上梁上端的锁紧螺母来调整，滑块依靠四立柱导向上下运动有打料机构由打料杆、导套、弹簧等组成，打料杆打料后靠弹簧力自动复位，打料最大行程。图2 液压系统原理图 液压系统原理图如图2所示，工作过程如下。 工作循环过程：主缸（滑块）快速下行主缸（滑块）慢速下行加压主缸（滑块）保压延时顶出缸顶出顶出缸保压延时顶出缸释压主缸释压回程顶出缸顶出取料饼顶出缸退回滑块下降钩扣下模回程打料机器的技术特点如下 (1)本机液压系统采用国内先进的插装阀集成控制系统，电气控制采用“PLC” 控制技术，对成形周期中的每个阶段均能进行有程序的控制，可实现调整和半自动两种操作方式。 (2)本机工作压力、快下速度、滑块行程 、顶出力、顶出速度和顶出行程均可根据工艺需要进行调整，并且主缸和顶出缸均具有保压功能, 保压时间可调，可确保制品质量，提高成品率。 (3)本机具有自动打料机构，顶出缸活塞杆防转机构,独立的油液冷却过滤装置，顶出活塞冷却装置。 (4)顶出缸采用10YCY14 -1B柱塞泵开泵保压,保证了保压精度,确保制件成形质量。3、液压系统故障诊断方法 范士娟，杨超在其文中液压系统故障诊断方法综述11指出液压系统是机、电、液耦合的复杂系统，其故障也是复杂的问题。在传统诊断技术的基础上，人们把液压控制理论、信息理论和电子技术、传感器技术以及识别技术等进行结合并应用于液压系统，形成了很多新的液压故障诊断方法。作者将液压系统故障诊断方法归为三大类:主观诊断法、基于数学模型与信息处理诊断法和智能诊断法。（1） 主观诊断法 主观诊断法是设备维修部门普遍采用的方法，主要是依靠人的感官和简单的诊断仪器，凭借领域专家的实践经验，判断产生故障的部位和原因，并提出相应的排除方法。主观诊断法主要包括感官诊断法、逻辑逼近分析法、参数测量比较法、方框图分析法、鱼刺图分析法等。（2） 基于数学模型与信息处理的诊断法 基于数学模型与信息处理的诊断法随着诊断理论、传感器技术的发展, 其它领域成熟的诊断方法也很快在液压领域中得到应用，逐步形成了基于数学模型与信息处理的诊断法。这种诊断方法是用一定的数学手段描述系统某些可测量特征量在幅值、相位、频率及相关性上与故障源之间的联系，通过测量、分析/处理这些可测量特征量的信号，来判断故障源所在。基于数学模型与信息处理的故障诊断方法通常有状态估计方法、参数估计方法、时域分析法、频域分析法、时频域分析法、多传感器信息融合法等。 （3）智能诊断法 液压故障的多样性、突发性、成因的复杂性和进行故障诊断所需要的知识对领域专家实践经验和诊断策略的依赖，使研制智能化的液压故障诊断系统成为当前的趋势。智能诊断技术在知识层次上实现了辨证逻辑与数理逻辑的集成、符号逻辑与数值处理的统一、推理过程与算法过程的统一、知识库与数据库的交互等功能,为构建智能化的液压故障诊断系统提供了坚实的基础。目前基于智能技术的故障诊断法主要有基于神经网络的诊断法、 基于专家系统的诊断法、基于模糊逻辑的诊断法、基于故障树分析的诊断法和基于实例推理的诊断法等。（4）液压系统故障诊断方法的综合应用 任何一种诊断方法，不论多么先进，总存在一定的局限性;所以,在实际应用中，为了保证诊断结果的准确性，往往是通过综合运用多种方法来对液压系统的故障进行诊断。4、结束语 液态模锻液压机是一种新型的锻压设备，具有很大的发展前途和广泛的市场需求。该机质量稳定,性能可靠，功能齐全,使用方便，深受广大用户的欢迎。随着理论和应用研究的不断完善和发展，液态模锻技术在理论探索方面将会更加深入和完善，对有色金属、高温合金和复合材料成型将会起到越来越重要的作用。液态模锻技术作为一项材料成型工艺，已经广泛地应用于航天、航空、军工、民品等方面。就其液态模锻技术发展现状和应用结果来看，它无疑是一种极有用的先进工艺。可以预见，在未来的制造业发展中，液态模锻作为一种有特色的先进制造技术将在制造业中占据重要的一席。 液压系统故障具有隐蔽性、复杂性、随机性、模糊性及分散性等特点,尽管国内外学者对液压系统故障诊断进行了深入广泛的研究，但实际诊断过程中仍面临许多问题。随着相关学科的新技术、新理论的不断引入和融合，结合传统诊断方法，探索和发展更多的智能诊断 技术，液压系统的故障诊断技术必将得到进一步完善和发展。将多种智能诊断方法相互融合，相互取长补短，并结合与多媒体技术、网络技术、多传感器信息融合技术、虚拟现实技术等技术，对液压系统故障进行综合评判和诊断，将是今后液压系统故障诊断技术发展的趋势。 三、研究的主要内容和拟采用的研究方法1、主要内容（1）液态模锻液压机总体方案设计（2）液态模锻液压机液压系统设计2、研究方法（1）明确系统设计要求 主机的用途、主要结构、总体布局；主机的工艺流程或工作循环；液压执行元件的负载和运动速度的大小及其范围；液压执行元件的动作顺序或互锁要求，各动作的同步要求及同步精度；对液压系统工作性能、工作效率、自动化程度等方面的要求；液压系统的工作环境和工作条件；其他方面的要求 。 （2） 分析系统工况，确定系统的主要参数 分析系统工况，确定主要参数。（3）制定基本方案，拟定液压系统原理图 确定系统类型，选择液压回路和集成液压系统。（4） 选择液压元件 液压泵的选择；阀类元件的选择；油管；油箱。（5）液压系统的性能验算 回路液压损失验算；发热温升验算；冲击消振验算；动态性能验算。（6）绘制工件图，编制技术文件。四、研究进度安排 第12周（2月29日3月14日） 上交开题报告，组织开题答辩； 第3周（3月15日3月21日） 明确系统设计要求； 第4周（3月22日3月28日) 分析系统工况，确定系统的主要参数； 第56周（3月29日4月11日） 制定基本方案，拟定液压系统原理图； 第7周（4月12日4月18日） 选择液压元件； 第8周（4月19日4月25日） 液压系统的性能验算； 第9周（4月26日5月2日） 中期检查，填写中期检查表； 第10-11周（5月3日5月16日） 绘制工件图，编制技术文件 第1213周（5月17日5月26日） 完成毕业设计初稿； 第14周（5月27日6月2日） 完成毕业设计终稿； 第15周（6月3日6月8日） 指导老师和评阅老师评审论文。五、主要参考文献 1 张占领，张艳琴阎峰云，刘真镁钛合金摩托车轮毂挤压铸造生产研究J热加工工艺，2007，13：92942 李艳液态模锻液压机的研究开发与设计J机床与液压，2002，06：1601623 徐绍勇，龙思远，廖慧敏压铸镁合金摩托车轮毂缺陷分析及工艺改进措施J热加工工艺，2010，21：1871894 刘振伟，李湛伟液态模锻技术现状及发展趋势J金属材料与冶金工程，2008，05：52555 陶海，赵晓举，黄有成液态模锻的应用和发展J四川有色金属，2002，04：466 宋玉泉，刘助柏液态模锻力学成形理论的确立及其评价J塑性工程学报，1997，03：597 蒋鹏，贺小毛近期国内液态模锻技术的一些研究进展J模具技术，1999，03：49548 周大隽，宋玉泉液态模锻技术的应用及新发展J锻压技术，1993，05：18239 高俊峰我国快锻液压机的发展与现状J锻压技术，2008，06：1510 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，2012，03：21011 范士娟，杨超液压系统故障诊断方法综述J机床与液压，2009，05：18819412 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，2012，03：21013 赵长财，杨盛福，刘培培大型模锻液压机平衡系统原理及其理论研究J机械工程学报，2012，10：828914 F. Yin，G.X. Wang，S.Z. Hong，Z.P. ZengTechnological study of liquid die forging for the aluminum alloy connecting rod of an air compressorJJournal of Materials Processing Tech.，2003，139115 F. Wu，S. T. Li，G. A. Zhang，F. JiangMicrostructural evolution and mechanical properties of hypereutectic Al-Si alloy processed by liquid die forgingJBulletin of Materials Science，2014，375. 指导教师意见： 指导教师签字: 年 月 日 院（部）领导审核意见： 学院负责人签字： 学院盖章： 年 月 日 课题来源：1.科 (教) 研项目；2.实验；3.生产实习；4.工程实践；5.社会调查；6.其它摩托车轮毂液态模锻液压机液压系统设计,姓名： 指导老师： 班级：,液态模锻液压系统设计主要内容,一、液态模锻液压机总体方案设计 1、液态模锻液压机的结构和工艺流程 2、明确液压系统设计要求 3、分析系统工况，确定系统的主要参数 4、选定设计的方案，设计液压控制系统 二、液态模锻液压机液压系统设计 1、液压系统基本参数计算，液压元件的设计 2、验算液压系统性能,液态模锻液压机总体方案设计,1、液态模锻液压机的结构和工艺流程 液态模锻液压机是由控制机构和主机这两个部分组成，主机是由工作台、上横梁、4根立柱、滑块、锁紧螺母、打料机构、调整螺母、主液压缸和顶出液压缸等部分组成。 液态模锻液压机的工作内容主要包括4个部分：熔化、浇注、加压和顶出。,液态模锻液压机,2、明确液压系统设计要求 本设计主要是设计的3150kN液态模锻液压机的液压系统，用于生产摩托车轮毂。 主要满足主缸快进下行速度为0.2m/s, 工进加压速度为0.008m/s，回程速度为0.15m/s，顶出缸顶出速度为0.02m/s，退回速度为0.112m/s。主缸行程为800mm，顶出缸行程为300mm。,3、分析系统工况，确定系统的主要参数 液压缸实际所受的外负载要比工作负载大，对液压缸进行分析可知，惯性负载、工作负载和摩擦阻力负载之和等于液压缸所受的外界负载。通过计算得出液压缸所受的外界负载，画出液压缸的负载和速度图。,4、选定设计的方案，设计液压控制系统 液态模锻液压机在工进时工作负载达到最大，液压缸工进加压时的速度特别慢，然而其它阶段的负载要比工进加压时的负载小的多，但是速度要比工进加压时快的多。 液压缸所需要的油液的体积在单位时间内要不断的变化，因此使用变量泵，因为空载下行的速度比较快，系统属于高压系统，因此采用多泵供油的方式。为了使工况的不断的切换，采用行程开关换接方式。,液态模锻液压机液压系统是应用插装集成控制系统进行控制的，这个控制系统的优点：密封性能良好、系统的压力损失小、容易集成等。该液压系统为高压系统，液压系统工作压力为25MPa，因此系统中油液温度比较高，液压系统中加入冷却器。液压系统工作中，液压油液中都会有杂