中型四柱式液壓機(jī)及其液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙和文檔】

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隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前液壓技術(shù)正向著高壓、高速、大功率、高效、低噪音、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。由于計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的成熟，一些新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都運(yùn)用了計(jì)算機(jī)CAD、CAT、CDC、計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制、計(jì)算機(jī)仿真與優(yōu)化等計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，很大程度上提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量。雖然液壓傳動(dòng)技術(shù)方便簡潔，但是液壓傳動(dòng)中存在著一些亟待解決的問題，如：液壓系統(tǒng)工作時(shí)的穩(wěn)定性、工作介質(zhì)的泄漏、液壓沖擊對(duì)設(shè)備可靠性的影響等等，這些問題都是液壓傳動(dòng)技術(shù)需要研究和解決的。任何技術(shù)的改革和創(chuàng)新，都必須以穩(wěn)定、可靠的工作為前提，這樣才具有它的實(shí)際意義。 ② 液壓傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用 液壓傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展到今天已經(jīng)擁有較為完善的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。雖然液壓傳動(dòng)還存在一些缺陷，但總體上優(yōu)點(diǎn)還是蓋過了缺點(diǎn)。正因?yàn)橐簤簜鲃?dòng)具有很多機(jī)械傳動(dòng)所不具備的優(yōu)點(diǎn)，液壓傳動(dòng)技術(shù)在機(jī)械工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如：礦山機(jī)械、工程機(jī)械、冶金機(jī)械、建筑機(jī)械、起重機(jī)械等。液壓技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了從手動(dòng)到半自動(dòng)化、自動(dòng)化的逐步發(fā)展，從而也推動(dòng)了機(jī)械工業(yè)的向前發(fā)展。在整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)工程中，液壓傳動(dòng)技術(shù)扮演了舉足輕重的角色。 （2）液壓傳動(dòng)的特點(diǎn) ① 液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) 液壓傳動(dòng)技術(shù)與傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)相比，液壓傳動(dòng)操作方便簡單，調(diào)速范圍廣，很容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，具有自動(dòng)過載保護(hù)功能。液壓傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，采用電液聯(lián)合控制后，可以實(shí)現(xiàn)更高程度的自動(dòng)控制以及遠(yuǎn)程遙控。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)可以靈活布置各個(gè)元件，由于工作介質(zhì)為礦物油，良好的潤滑條件延長了元件的使用壽命。 ② 液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn) 由于液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)是流體礦物油，因而沿程、局部阻力損失和泄漏較大，泄漏的礦物油將直接對(duì)環(huán)境造成污染，有時(shí)候還容易引發(fā)各種安全事故。液壓油受溫度的影響很大，因而不能在很高或很低的溫度條件下工作。因?yàn)橐簤河痛嬖谝欢ǖ膲嚎s性，所以液壓傳動(dòng)的傳動(dòng)比不恒定，不能保證很高的傳動(dòng)精度。密封狀況的好壞對(duì)液壓傳動(dòng)影響很大，因而液壓元件必須具有較高的制造精度。液壓傳動(dòng)的故障排除不如機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)那樣容易，因此對(duì)維護(hù)人員有較高的技術(shù)水平要求。 （3）四柱液壓機(jī)的基本情況概述 目前四柱液壓機(jī)在我國主要用于實(shí)現(xiàn)塑性材料的壓力加工工藝如：冷擠、校直、彎曲、沖裁、拉伸等。此外液壓機(jī)還用于粉末冶金、翻邊、壓裝等成型工藝。液壓機(jī)按工作介質(zhì)的不同可分為油壓機(jī)和水壓機(jī)，前者的壓力傳導(dǎo)是通過油液來實(shí)現(xiàn)，而后者則靠乳化液實(shí)現(xiàn)，因工況要求的不同來選擇不同類型的液壓機(jī)。 四柱液壓機(jī)由電氣控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、主機(jī)三部分組成，通過液壓油管和電氣裝置的構(gòu)成統(tǒng)一整體。其中電氣控制系統(tǒng)由電控箱、操作箱、電氣管道等構(gòu)成；液壓控制系統(tǒng)由動(dòng)力機(jī)構(gòu)、液壓管道、限位裝置、液壓元件等構(gòu)成；主機(jī)則由機(jī)身、主缸、頂出缸等構(gòu)成。一般情況下液壓機(jī)完成一次工作循環(huán)包括如下主要?jiǎng)幼鳎褐鞲谆钊瑝K快速下行→主缸活塞滑塊慢速下行并逐漸加壓→主缸保壓→主缸卸壓→主缸活塞滑塊快速回程→頂出缸活塞頂出→頂出缸活塞回程。在拉伸薄板時(shí)，胚料還需要頂出缸壓緊，這樣的工況就要求頂出缸保持一定的壓緊力并隨著主缸一起下行。如果沒有達(dá)到所需的加工精度，可以通過調(diào)節(jié)鎖緊螺母和調(diào)節(jié)螺母來調(diào)整液壓機(jī)的加工精度。 （4）四柱液壓機(jī)的工作原理及過程 ① 主缸 ◆ 快速下行——按下啟動(dòng)按鈕，相應(yīng)的電磁閥得電吸合，主缸活塞滑塊在自重作用下快速下行。此時(shí)僅靠液壓泵供油是不能滿足快速下行的要求的，必須靠位于主缸頂部的輔助油箱供油來補(bǔ)充上腔形成的局部真空。 ◆ 慢速加壓——當(dāng)主缸活塞滑塊下行到一定位置并壓下行程開關(guān)時(shí)，相應(yīng)的電磁閥得電，輔助油箱供油結(jié)束，轉(zhuǎn)為液壓油泵為主的供油形式，完成快速下行向工進(jìn)的轉(zhuǎn)換。主缸活塞滑塊不斷下行最終會(huì)抵住工件，阻力急劇增大，主缸上腔的壓力提高。 ◆ 主缸保壓——當(dāng)主缸上腔的油壓達(dá)到設(shè)定壓力值后，壓力繼電器發(fā)出信號(hào)，相應(yīng)的電磁閥得電，閥芯回到中位密封上下油腔，靠單向閥完成保壓功能。 ◆ 主缸卸壓——保壓一段時(shí)間后，保壓過程結(jié)束，時(shí)間繼電器發(fā)出信號(hào)，使相應(yīng)的電磁閥得電，主缸活塞處于回程狀態(tài)。由于上腔的壓力很高，為了防止液壓沖擊，應(yīng)將上腔先卸壓再讓主缸活塞回程。采用帶卸荷小閥芯的液控單向閥將高壓油泄回油箱，使主缸上腔的高壓油的壓力降到較低值，實(shí)現(xiàn)主缸活塞的安全快速回程。 ② 頂出缸 ◆ 活塞頂出——主缸活塞滑塊回程完畢后，按下頂出按鈕，相應(yīng)的電磁閥得電，這時(shí)頂出缸下腔進(jìn)油，活塞上升將工件頂出。 ◆ 活塞回程——工件頂出后，按下回程按鈕，使控制回程的電磁閥得電，上腔進(jìn)油，活塞下降，回程完成。 ◆ 浮動(dòng)壓邊——在進(jìn)行薄板拉伸時(shí)，要求頂出缸有一定的壓力將胚料壓住并隨主缸活塞滑塊一起下行。浮動(dòng)壓邊可滿足薄板拉伸時(shí)的壓緊要求。 （5）四柱液壓機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍 ① 四柱式液壓機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) ★ 該液壓系統(tǒng)采用的液壓泵具有高壓、大流量、恒功率、變量等特點(diǎn)，滿足工藝要求并節(jié)省能耗； ★ 該液壓系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確控制并完成零件的壓力加工，加工質(zhì)量可以通過調(diào)節(jié)設(shè)備來保證； ★ 主缸活塞滑塊的快速下行靠自重作用來完成，通過輔助油箱補(bǔ)充油液來填充局部真空。這樣的快速運(yùn)動(dòng)回路結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)用的液壓元件少； ★ 液壓機(jī)運(yùn)用單向閥完成主缸的保壓功能，采用帶有卸荷小閥芯的液控單向閥構(gòu)成泄壓回路，完成主缸的卸壓； ★ 液壓機(jī)的主缸與頂出缸運(yùn)動(dòng)互鎖。即主缸運(yùn)動(dòng)時(shí)頂出缸是不能夠運(yùn)動(dòng)的，反過來也一樣。這樣可以提高液壓機(jī)工作中的安全性和穩(wěn)定性； ★ 液壓機(jī)的液壓和電氣控制采用按鈕集中控制，可實(shí)現(xiàn)調(diào)整、手動(dòng)、半自動(dòng)等操作工藝，簡單明了。 ② 四柱式液壓機(jī)系統(tǒng)存在的不足 ▲ 液壓機(jī)屬于高壓工作設(shè)備,進(jìn)行零件的壓力加工時(shí),隨著壓力的不斷升高泄漏也會(huì)不斷增大,這樣不利于保證零件的加工精度，同時(shí)對(duì)環(huán)境也造成污染； ▲ 液壓機(jī)壓力加工完成后，卸壓時(shí)存在很大的液壓沖擊，對(duì)設(shè)備損害很大； ▲ 按下液壓機(jī)啟動(dòng)按鈕后，執(zhí)行部件并不能夠立刻動(dòng)作，還需有一段“反映時(shí)間”，動(dòng)作靈敏性不及電氣控制； ▲ 液壓機(jī)出現(xiàn)故障不容易及時(shí)找到并排除，給維護(hù)帶來很大的技術(shù)難題和不便； ▲ 液壓機(jī)工作時(shí)會(huì)形成液壓沖擊、氣蝕等現(xiàn)象，形成了噪音，不利于營造好的工作環(huán)境。 ③ 四柱液壓機(jī)的應(yīng)用 液壓機(jī)主要用于可塑性材料的壓制，如：沖壓、拉伸、彎曲、翻邊、熱擠壓、校正、壓裝成型、粉末制品壓制成型、磨料制品壓制成型以及塑料制品的壓制成型等壓力加工工藝。 參考文獻(xiàn) [1] GB9166-88.四柱液壓機(jī)精度.北京:國家標(biāo)準(zhǔn)局 [2] JB3915-85.液壓機(jī)安全技術(shù)條件.北京:中華人民共和國機(jī)械工業(yè)部 [3] 許福玲、陳堯明主編.液壓與氣壓傳動(dòng)（第二版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社 [4] 章宏甲、黃誼、王積偉主編. 液壓與氣壓傳動(dòng).機(jī)械工業(yè)出版社 2.選題依據(jù)、主要研究內(nèi)容、研究思路及方案。 （1）選題依據(jù) ① 主要技術(shù)要求參數(shù)：公稱力（最大壓力）2000KN，回程力400 KN，頂出力350KN，液體最大工作壓力25 Mpa，拉伸滑塊行程700mm, 頂出活塞最大行程250mm, 滑塊距工作臺(tái)最大距離1100mm。 ② 主要用途：用于可塑性材料的壓制工藝，如粉末制品成型、塑料制品成型、冷熱擠壓金屬成型、薄板拉伸、沖壓、彎曲、翻邊、校正等工藝。 （2）主要研究的內(nèi)容和所要實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)目標(biāo) ① 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)、總體布局設(shè)計(jì)）滿足液壓系統(tǒng)的使用性能和安全要求； ② 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)、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇、零件強(qiáng)度與剛度校核、繪制設(shè)計(jì)圖樣和編寫技術(shù)文件）； ③ 選擇合理的材料、液壓元件和制造加工工藝； ④ 整個(gè)液壓機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要滿足拆裝方便，便于運(yùn)輸?shù)囊螅? ⑤ 通過液壓傳動(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； ⑥ 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、操作簡單、維護(hù)方便、污染小、噪音低、自動(dòng)化程度高等要求； ⑦ 能夠完成沖壓、冷擠、校直、彎曲、粉末冶金壓制成型、薄板拉伸、壓裝成型等加工工藝要求。 （3）設(shè)計(jì)的基本思路、方案 分析、理解設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求→查閱相關(guān)資料→初步擬訂設(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→零件設(shè)計(jì)→裝配圖草圖→零件草圖→繪制零件圖→繪制裝配圖→編寫設(shè)計(jì)說明書 結(jié)語： 四柱液壓機(jī)解決了塑性材料的產(chǎn)品成型問題。高的工作壓力是該設(shè)備工作時(shí)的特點(diǎn)，泄漏的液壓油將污染環(huán)境，液壓沖擊現(xiàn)象將影響設(shè)備安全穩(wěn)定的工作。這些不足之處將是液壓機(jī)今后值得進(jìn)一步研究和改進(jìn)的問題。 3.工作進(jìn)度及具體安排。 2006年12.8～2007年1.12 完成開題報(bào)告，上交指導(dǎo)老師。 2007年1.13～2.20 查閱資料，翻譯英語資料。 2007年2.21～4.2 衡陽起重運(yùn)輸機(jī)械有限公司實(shí)習(xí)； 四柱液壓機(jī)總體方案設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)、液壓元件參數(shù)確定及選取，其他參數(shù)確定及設(shè)計(jì)。 2007年4.3～5.8 四柱液壓機(jī)裝配圖、液壓系統(tǒng)原理圖、電氣系統(tǒng)控制圖以及其他零部件圖繪制。 2007年5.9～5.31 撰寫設(shè)計(jì)說明書、論文并打印，完成初步裝訂工作。 2007年6.1～6.10 修改完善，準(zhǔn)備答辯。 4.指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師： 年 月 日 - 5 -