中型四柱式液壓機及其液壓系統(tǒng)設計【含CAD圖紙和文檔】
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本科畢業(yè)設計開題報告 (2007屆)學 院、系: 機械工程學院 專 業(yè): 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名: 彭 勇 班 級: 學號 指導教師姓名: 職稱 - 3 -題目:中型四柱式萬能液壓機及液壓系統(tǒng)設計1.課題任務情況,查閱文獻資料,撰寫15002000字左右的文獻綜述。(1)液壓傳動技術的研究發(fā)展動向及應用情況 液壓傳動技術的發(fā)展與研究動向隨著科學技術的不斷進步,目前液壓技術正向著高壓、高速、大功率、高效、低噪音、經久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。由于計算機科學技術的成熟,一些新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的設計都運用了計算機CAD、CAT、CDC、計算機實時控制、計算機仿真與優(yōu)化等計算機輔助技術,很大程度上提高了產品設計的質量。雖然液壓傳動技術方便簡潔,但是液壓傳動中存在著一些亟待解決的問題,如:液壓系統(tǒng)工作時的穩(wěn)定性、工作介質的泄漏、液壓沖擊對設備可靠性的影響等等,這些問題都是液壓傳動技術需要研究和解決的。任何技術的改革和創(chuàng)新,都必須以穩(wěn)定、可靠的工作為前提,這樣才具有它的實際意義。 液壓傳動技術的應用液壓傳動技術發(fā)展到今天已經擁有較為完善的理論和實踐基礎。雖然液壓傳動還存在一些缺陷,但總體上優(yōu)點還是蓋過了缺點。正因為液壓傳動具有很多機械傳動所不具備的優(yōu)點,液壓傳動技術在機械工業(yè)的各個領域得到了廣泛的應用,如:礦山機械、工程機械、冶金機械、建筑機械、起重機械等。液壓技術的應用實現(xiàn)了從手動到半自動化、自動化的逐步發(fā)展,從而也推動了機械工業(yè)的向前發(fā)展。在整個機械傳動工程中,液壓傳動技術扮演了舉足輕重的角色。 (2)液壓傳動的特點 液壓傳動的優(yōu)點液壓傳動技術與傳統(tǒng)的機械傳動相比,液壓傳動操作方便簡單,調速范圍廣,很容易實現(xiàn)直線運動,具有自動過載保護功能。液壓傳動容易實現(xiàn)自動化操作,采用電液聯(lián)合控制后,可以實現(xiàn)更高程度的自動控制以及遠程遙控。液壓傳動系統(tǒng)可以靈活布置各個元件,由于工作介質為礦物油,良好的潤滑條件延長了元件的使用壽命。 液壓傳動的缺點由于液壓傳動的工作介質是流體礦物油,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環(huán)境造成污染,有時候還容易引發(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。因為液壓油存在一定的壓縮性,所以液壓傳動的傳動比不恒定,不能保證很高的傳動精度。密封狀況的好壞對液壓傳動影響很大,因而液壓元件必須具有較高的制造精度。液壓傳動的故障排除不如機械傳動、電氣傳動那樣容易,因此對維護人員有較高的技術水平要求。 (3)四柱液壓機的基本情況概述目前四柱液壓機在我國主要用于實現(xiàn)塑性材料的壓力加工工藝如:冷擠、校直、彎曲、沖裁、拉伸等。此外液壓機還用于粉末冶金、翻邊、壓裝等成型工藝。液壓機按工作介質的不同可分為油壓機和水壓機,前者的壓力傳導是通過油液來實現(xiàn),而后者則靠乳化液實現(xiàn),因工況要求的不同來選擇不同類型的液壓機。四柱液壓機由電氣控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、主機三部分組成,通過液壓油管和電氣裝置的構成統(tǒng)一整體。其中電氣控制系統(tǒng)由電控箱、操作箱、電氣管道等構成;液壓控制系統(tǒng)由動力機構、液壓管道、限位裝置、液壓元件等構成;主機則由機身、主缸、頂出缸等構成。一般情況下液壓機完成一次工作循環(huán)包括如下主要動作:主缸活塞滑塊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,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。如果沒有達到所需的加工精度,可以通過調節(jié)鎖緊螺母和調節(jié)螺母來調整液壓機的加工精度。(4)四柱液壓機的工作原理及過程 主缸 快速下行按下啟動按鈕,相應的電磁閥得電吸合,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充上腔形成的局部真空。 慢速加壓當主缸活塞滑塊下行到一定位置并壓下行程開關時,相應的電磁閥得電,輔助油箱供油結束,轉為液壓油泵為主的供油形式,完成快速下行向工進的轉換。主缸活塞滑塊不斷下行最終會抵住工件,阻力急劇增大,主缸上腔的壓力提高。 主缸保壓當主缸上腔的油壓達到設定壓力值后,壓力繼電器發(fā)出信號,相應的電磁閥得電,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間后,保壓過程結束,時間繼電器發(fā)出信號,使相應的電磁閥得電,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,實現(xiàn)主缸活塞的安全快速回程。 頂出缸 活塞頂出主缸活塞滑塊回程完畢后,按下頂出按鈕,相應的電磁閥得電,這時頂出缸下腔進油,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,上腔進油,活塞下降,回程完成。 浮動壓邊在進行薄板拉伸時,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。浮動壓邊可滿足薄板拉伸時的壓緊要求。(5)四柱液壓機系統(tǒng)的特點及應用范圍 四柱式液壓機系統(tǒng)的優(yōu)點 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,滿足工藝要求并節(jié)省能耗; 該液壓系統(tǒng)能夠準確控制并完成零件的壓力加工,加工質量可以通過調節(jié)設備來保證; 主缸活塞滑塊的快速下行靠自重作用來完成,通過輔助油箱補充油液來填充局部真空。這樣的快速運動回路結構簡單,運用的液壓元件少; 液壓機運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成泄壓回路,完成主缸的卸壓; 液壓機的主缸與頂出缸運動互鎖。即主缸運動時頂出缸是不能夠運動的,反過來也一樣。這樣可以提高液壓機工作中的安全性和穩(wěn)定性; 液壓機的液壓和電氣控制采用按鈕集中控制,可實現(xiàn)調整、手動、半自動等操作工藝,簡單明了。 四柱式液壓機系統(tǒng)存在的不足 液壓機屬于高壓工作設備,進行零件的壓力加工時,隨著壓力的不斷升高泄漏也會不斷增大,這樣不利于保證零件的加工精度,同時對環(huán)境也造成污染; 液壓機壓力加工完成后,卸壓時存在很大的液壓沖擊,對設備損害很大; 按下液壓機啟動按鈕后,執(zhí)行部件并不能夠立刻動作,還需有一段“反映時間”,動作靈敏性不及電氣控制; 液壓機出現(xiàn)故障不容易及時找到并排除,給維護帶來很大的技術難題和不便; 液壓機工作時會形成液壓沖擊、氣蝕等現(xiàn)象,形成了噪音,不利于營造好的工作環(huán)境。 四柱液壓機的應用液壓機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1 GB9166-88.四柱液壓機精度.北京:國家標準局2 JB3915-85.液壓機安全技術條件.北京:中華人民共和國機械工業(yè)部3 許福玲、陳堯明主編.液壓與氣壓傳動(第二版).北京:機械工業(yè)出版社4 章宏甲、黃誼、王積偉主編. 液壓與氣壓傳動.機械工業(yè)出版社2.選題依據、主要研究內容、研究思路及方案。(1)選題依據 主要技術要求參數(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, 滑塊距工作臺最大距離1100mm。 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)主要研究的內容和所要實現(xiàn)的設計目標 選擇合理的液壓系統(tǒng)設計方案(工藝方案設計、液壓系統(tǒng)原理圖設計、液壓站總體布局設計、總體布局設計)滿足液壓系統(tǒng)的使用性能和安全要求; 技術設計(各組成部分及液壓系統(tǒng)的控制系統(tǒng)設計、電氣控制系統(tǒng)設計、結構設計、材料選擇、零件強度與剛度校核、繪制設計圖樣和編寫技術文件); 選擇合理的材料、液壓元件和制造加工工藝; 整個液壓機系統(tǒng)的設計要滿足拆裝方便,便于運輸?shù)囊螅?通過液壓傳動控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)對主機進行動作循環(huán)控制,使液壓機能夠準確如下動作: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; 設備設計達到布局合理,結構緊湊、工作穩(wěn)定可靠、操作簡單、維護方便、污染小、噪音低、自動化程度高等要求; 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)設計的基本思路、方案分析、理解設計任務書的要求查閱相關資料初步擬訂設計方案設計方案對比并確定最佳方案參數(shù)的設計計算零件設計裝配圖草圖零件草圖繪制零件圖繪制裝配圖編寫設計說明書結語:四柱液壓機解決了塑性材料的產品成型問題。高的工作壓力是該設備工作時的特點,泄漏的液壓油將污染環(huán)境,液壓沖擊現(xiàn)象將影響設備安全穩(wěn)定的工作。這些不足之處將是液壓機今后值得進一步研究和改進的問題。3.工作進度及具體安排。2006年12.82007年1.12 完成開題報告,上交指導老師。2007年1.132.20 查閱資料,翻譯英語資料。2007年2.214.2 衡陽起重運輸機械有限公司實習;四柱液壓機總體方案設計、液壓系統(tǒng)原理圖設計、液壓元件參數(shù)確定及選取,其他參數(shù)確定及設計。2007年4.35.8 四柱液壓機裝配圖、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5.95.31 撰寫設計說明書、論文并打印,完成初步裝訂工作。2007年6.16.10 修改完善,準備答辯。4.指導教師意見指導教師: 年 月 日- 5 -
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