题目：中型四柱式万能液压机及液压系统设计
1.课题任务情况，查阅文献资料，撰写1500～2000字左右的文献综述。
（1）液压传动技术的研究发展动向及应用情况
① 液压传动技术的发展与研究动向
随着科学技术的不断进步，目前液压技术正向着高压、高速、大功率、高效、低噪音、经久耐用、高度集成化的方向发展。由于计算机科学技术的成熟，一些新型液压元件和液压系统的设计都运用了计算机CAD、CAT、CDC、计算机实时控制、计算机仿真与优化等计算机辅助技术，很大程度上提高了产品设计的质量。虽然液压传动技术方便简洁，但是液压传动中存在着一些亟待解决的问题，如：液压系统工作时的稳定性、工作介质的泄漏、液压冲击对设备可靠性的影响等等，这些问题都是液压传动技术需要研究和解决的。任何技术的改革和创新，都必须以稳定、可靠的工作为前提，这样才具有它的实际意义。
② 液压传动技术的应用
液压传动技术发展到今天已经拥有较为完善的理论和实践基础。虽然液压传动还存在一些缺陷，但总体上优点还是盖过了缺点。正因为液压传动具有很多机械传动所不具备的优点，液压传动技术在机械工业的各个领域得到了广泛的应用，如：矿山机械、工程机械、冶金机械、建筑机械、起重机械等。液压技术的应用实现了从手动到半自动化、自动化的逐步发展，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。
（2）液压传动的特点
① 液压传动的优点
液压传动技术与传统的机械传动相比，液压传动操作方便简单，调速范围广，很容易实现直线运动，具有自动过载保护功能。液压传动容易实现自动化操作，采用电液联合控制后，可以实现更高程度的自动控制以及远程遥控。液压传动系统可以灵活布置各个元件，由于工作介质为矿物油，良好的润滑条件延长了元件的使用寿命。
② 液压传动的缺点
由于液压传动的工作介质是流体矿物油，因而沿程、局部阻力损失和泄漏较大，泄漏的矿物油将直接对环境造成污染，有时候还容易引发各种安全事故。液压油受温度的影响很大，因而不能在很高或很低的温度条件下工作。因为液压油存在一定的压缩性，所以液压传动的传动比不恒定，不能保证很高的传动精度。密封状况的好坏对液压传动影响很大，因而液压元件必须具有较高的制造精度。液压传动的故障排除不如机械传动、电气传动那样容易，因此对维护人员有较高的技术水平要求。
（3）四柱液压机的基本情况概述
目前四柱液压机在我国主要用于实现塑性材料的压力加工工艺如：冷挤、校直、弯曲、冲裁、拉伸等。此外液压机还用于粉末冶金、翻边、压装等成型工艺。液压机按工作介质的不同可分为油压机和水压机，前者的压力传导是通过油液来实现，而后者则靠乳化液实现，因工况要求的不同来选择不同类型的液压机。
四柱液压机由电气控制系统、液压控制系统、主机三部分组成，通过液压油管和电气装置的构成统一整体。其中电气控制系统由电控箱、操作箱、电气管道等构成；液压控制系统由动力机构、液压管道、限位装置、液压元件等构成；主机则由机身、主缸、顶出缸等构成。一般情况下液压机完成一次工作循环包括如下主要动作：主缸活塞滑块快速下行→主缸活塞滑块慢速下行并逐渐加压→主缸保压→主缸卸压→主缸活塞滑块快速回程→顶出缸活塞顶出→顶出缸活塞回程。在拉伸薄板时，胚料还需要顶出缸压紧，这样的工况就要求顶出缸保持一定的压紧力并随着主缸一起下行。如果没有达到所需的加工精度，可以通过调节锁紧螺母和调节螺母来调整液压机的加工精度。
（4）四柱液压机的工作原理及过程
① 主缸
◆ 快速下行——按下启动按钮，相应的电磁阀得电吸合，主缸活塞滑块在自重作用下快速下行。此时仅靠液压泵供油是不能满足快速下行的要求的，必须靠位于主缸顶部的辅助油箱供油来补充上腔形成的局部真空。
◆ 慢速加压——当主缸活塞滑块下行到一定位置并压下行程开关时，相应的电磁阀得电，辅助油箱供油结束，转为液压油泵为主的供油形式，完成快速下行向工进的转换。主缸活塞滑块不断下行最终会抵住工件，阻力急剧增大，主缸上腔的压力提高。
◆ 主缸保压——当主缸上腔的油压达到设定压力值后，压力继电器发出信号，相应的电磁阀得电，阀芯回到中位密封上下油腔，靠单向阀完成保压功能。
◆ 主缸卸压——保压一段时间后，保压过程结束，时间继电器发出信号，使相应的电磁阀得电，主缸活塞处于回程状态。由于上腔的压力很高，为了防止液压冲击，应将上腔先卸压再让主缸活塞回程。采用带卸荷小阀芯的液控单向阀将高压油泄回油箱，使主缸上腔的高压油的压力降到较低值，实现主缸活塞的安全快速回程。
② 顶出缸
◆ 活塞顶出——主缸活塞滑块回程完毕后，按下顶出按钮，相应的电磁阀得电，这时顶出缸下腔进油，活塞上升将工件顶出。
◆ 活塞回程——工件顶出后，按下回程按钮，使控制回程的电磁阀得电，上腔进油，活塞下降，回程完成。
◆ 浮动压边——在进行薄板拉伸时，要求顶出缸有一定的压力将胚料压住并随主缸活塞滑块一起下行。浮动压边可满足薄板拉伸时的压紧要求。
（5）四柱液压机系统的特点及应用范围
① 四柱式液压机系统的优点
★ 该液压系统采用的液压泵具有高压、大流量、恒功率、变量等特点，满足工艺要求并节省能耗；
★ 该液压系统能够准确控制并完成零件的压力加工，加工质量可以通过调节设备来保证；
★ 主缸活塞滑块的快速下行靠自重作用来完成，通过辅助油箱补充油液来填充局部真空。这样的快速运动回路结构简单，运用的液压元件少；
★ 液压机运用单向阀完成主缸的保压功能，采用带有卸荷小阀芯的液控单向阀构成泄压回路，完成主缸的卸压；
★ 液压机的主缸与顶出缸运动互锁。即主缸运动时顶出缸是不能够运动的，反过来也一样。这样可以提高液压机工作中的安全性和稳定性；
★ 液压机的液压和电气控制采用按钮集中控制，可实现调整、手动、半自动等操作工艺，简单明了。
② 四柱式液压机系统存在的不足
▲ 液压机属于高压工作设备,进行零件的压力加工时,随着压力的不断升高泄漏也会不断增大,这样不利于保证零件的加工精度，同时对环境也造成污染；
▲ 液压机压力加工完成后，卸压时存在很大的液压冲击，对设备损害很大；
▲ 按下液压机启动按钮后，执行部件并不能够立刻动作，还需有一段“反映时间”，动作灵敏性不及电气控制；
▲ 液压机出现故障不容易及时找到并排除，给维护带来很大的技术难题和不便；
▲ 液压机工作时会形成液压冲击、气蚀等现象，形成了噪音，不利于营造好的工作环境。
③ 四柱液压机的应用
液压机主要用于可塑性材料的压制，如：冲压、拉伸、弯曲、翻边、热挤压、校正、压装成型、粉末制品压制成型、磨料制品压制成型以及塑料制品的压制成型等压力加工工艺。
参考文献
[1] GB9166-88.四柱液压机精度.北京:国家标准局
[2] JB3915-85.液压机安全技术条件.北京:中华人民共和国机械工业部
[3] 许福玲、陈尧明主编.液压与气压传动（第二版）.北京：机械工业出版社
[4] 章宏甲、黄谊、王积伟主编. 液压与气压传动.机械工业出版社
2.选题依据、主要研究内容、研究思路及方案。
（1）选题依据
① 主要技术要求参数：公称力（最大压力）2000KN，回程力400 KN，顶出力350KN，液体最大工作压力25 Mpa，拉伸滑块行程700mm, 顶出活塞最大行程250mm, 滑块距工作台最大距离1100mm。
② 主要用途：用于可塑性材料的压制工艺，如粉末制品成型、塑料制品成型、冷热挤压金属成型、薄板拉伸、冲压、弯曲、翻边、校正等工艺。
（2）主要研究的内容和所要实现的设计目标
① 选择合理的液压系统设计方案（工艺方案设计、液压系统原理图设计、液压站总体布局设计、总体布局设计）满足液压系统的使用性能和安全要求；
② 技术设计（各组成部分及液压系统的控制系统设计、电气控制系统设计、结构设计、材料选择、零件强度与刚度校核、绘制设计图样和编写技术文件）；
③ 选择合理的材料、液压元件和制造加工工艺；
④ 整个液压机系统的设计要满足拆装方便，便于运输的要求；
⑤ 通过液压传动控制系统和电气控制系统对主机进行动作循环控制，使液压机能够准确如下动作：主缸活塞滑块快速下行、主缸活塞滑块慢速加压、主缸保压、主缸卸压、主缸活塞滑块回程、顶出缸活塞顶出、顶出缸活塞退回；
⑥ 设备设计达到布局合理，结构紧凑、工作稳定可靠、操作简单、维护方便、污染小、噪音低、自动化程度高等要求；
⑦ 能够完成冲压、冷挤、校直、弯曲、粉末冶金压制成型、薄板拉伸、压装成型等加工工艺要求。
（3）设计的基本思路、方案
分析、理解设计任务书的要求→查阅相关资料→初步拟订设计方案→设计方案对比并确定最佳方案→参数的设计计算→零件设计→装配图草图→零件草图→绘制零件图→绘制装配图→编写设计说明书
结语：
四柱液压机解决了塑性材料的产品成型问题。高的工作压力是该设备工作时的特点，泄漏的液压油将污染环境，液压冲击现象将影响设备安全稳定的工作。这些不足之处将是液压机今后值得进一步研究和改进的问题。
3.工作进度及具体安排。
2006年12.8～2007年1.12 完成开题报告，上交指导老师。
2007年1.13～2.20 查阅资料，翻译英语资料。
2007年2.21～4.2 衡阳起重运输机械有限公司实习；
四柱液压机总体方案设计、液压系统原理图设计、液压元件参数确定及选取，其他参数确定及设计。
2007年4.3～5.8 四柱液压机装配图、液压系统原理图、电气系统控制图以及其他零部件图绘制。
2007年5.9～5.31 撰写设计说明书、论文并打印，完成初步装订工作。
2007年6.1～6.10 修改完善，准备答辩。
4.指导教师意见 |
