摩托車輪轂液態(tài)模鍛液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含4張CAD圖紙】【GC系列】

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任 務(wù) 書 題 目 摩托車輪轂液態(tài)模鍛液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院 部 專業(yè)/班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師（職稱） 下達(dá)日期 附表2 一、 主要任務(wù)與目標(biāo) 設(shè)計(jì)題目：摩托車輪轂液態(tài)模鍛液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)目標(biāo)：完成摩托車輪轂液態(tài)模鍛液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，滿足表1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)。 項(xiàng)目 參數(shù) 單位 液壓系統(tǒng)最高壓力 25 MPa 公稱出力 滑塊 3150 kN 頂出 1000 行程 滑塊 800 mm 頂出 300 滑塊速度 空載下行 200 mm/s 壓制 8 回程 150 頂出速度 頂出 20 退回 112 表1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù) 二、主要內(nèi)容與基本要求 1.主要內(nèi)容 （1）液態(tài)模鍛液壓機(jī)總體方案設(shè)計(jì) （2）液態(tài)模鍛液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.基本要求 （1）完成液態(tài)模鍛液壓機(jī)總體方案設(shè)計(jì)； （2）繪制液態(tài)模鍛液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖； （3）編寫液態(tài)模鍛液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書； （4）繪制液態(tài)模鍛液壓機(jī)液壓系統(tǒng)液壓缸裝配圖。 三、計(jì)劃進(jìn)度 時(shí) 間 設(shè)計(jì)工作內(nèi)容 20XX年12月14日～20XX年12月23日 下達(dá)任務(wù)書 20XX年02月 29日～20XX年03月09 日 組織開(kāi)題答辯，上交開(kāi)題報(bào)告 20XX年04月18日～20XX 年04月27日 中期檢查，填寫中期檢查表 20XX年05月16日～20XX年05月25日 完成設(shè)計(jì)初稿，呈指導(dǎo)教師審閱 20XX年06月01日～20XX年06月03日 完成設(shè)計(jì)終稿，呈指導(dǎo)教師審閱 20XX年06月06日～20XX 年06月08日 裝訂設(shè)計(jì)終稿，呈指導(dǎo)教師和評(píng)閱教師審閱；論文答辯 四、主要參考文獻(xiàn) [1] 張占領(lǐng)，張艷琴閻峰云，劉真．鎂鈦合金摩托車輪轂擠壓鑄造生產(chǎn)研究[J]．熱加工工藝，2007，13：92~94． [2] 李艷．液態(tài)模鍛液壓機(jī)的研究開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)[J]．機(jī)床與液壓，2002，06：160~162． [3] 徐紹勇，龍思遠(yuǎn)，廖慧敏．壓鑄鎂合金摩托車輪轂缺陷分析及工藝改進(jìn)措施[J]．熱加工工藝，2010，21：187~189． [4] 劉振偉，李湛偉．液態(tài)模鍛技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]．金屬材料與冶金工程，2008，05：52~55． [5] 陶海，趙曉舉，黃有成．液態(tài)模鍛的應(yīng)用和發(fā)展[J]．四川有色金屬，2002，04：4~6． [6] 宋玉泉，劉助柏．液態(tài)模鍛力學(xué)成形理論的確立及其評(píng)價(jià)[J]．塑性工程學(xué)報(bào)，1997，03：5~9． [7] 蔣鵬，賀小毛．近期國(guó)內(nèi)液態(tài)模鍛技術(shù)的一些研究進(jìn)展[J]．模具技術(shù)，1999，03：49~54． [8] 周大雋，宋玉泉．液態(tài)模鍛技術(shù)的應(yīng)用及新發(fā)展[J]．鍛壓技術(shù)，1993，05：18~23． [9] 高俊峰．我國(guó)快鍛液壓機(jī)的發(fā)展與現(xiàn)狀[J]．鍛壓技術(shù)，2008，06：1~5． [10] 鄭文達(dá)，權(quán)曉惠，李俊輝．鍛造液壓機(jī)的現(xiàn)狀及其展望[J]．重型機(jī)械，2012，03：2~10． [11] 范士娟，楊超．液壓系統(tǒng)故障診斷方法綜述[J]．機(jī)床與液壓，2009，05：188~194． [12] 鄭文達(dá)，權(quán)曉惠，李俊輝．鍛造液壓機(jī)的現(xiàn)狀及其展望[J]．重型機(jī)械，2012，03：2~10． [13] 趙長(zhǎng)財(cái)，楊盛福，劉培培．大型模鍛液壓機(jī)平衡系統(tǒng)原理及其理論研究[J]．機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2012，10：82~89． [14] F. Yin，G.X. Wang，S.Z. Hong，Z.P. Zeng．Technological study of liquid die forging for the aluminum alloy connecting rod of an air compressor[J]．Journal of Materials Processing Tech.，2003，1391． [15] F. Wu，S. T. Li，G. A. Zhang，F(xiàn). Jiang．Microstructural evolution and mechanical properties of hypereutectic Al-Si alloy processed by liquid die forging[J]．Bulletin of Materials Science，2014，375． 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 院（部）負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日 附表4 開(kāi)題報(bào)告 課題名稱 摩托車輪轂液態(tài)模鍛液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課題來(lái)源 指導(dǎo)教師 職稱 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 專業(yè)/班級(jí) 一、研究的背景、目的和意義 1、研究的背景 液態(tài)模鍛是一種少切削或無(wú)切削的精密成型新工藝，將液態(tài)金屬直接澆入金屬模內(nèi)，然后以一定壓力作用其上使之成型，從而獲得所需毛坯或零件。此工藝具有產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良、節(jié)能、環(huán)保及價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)，是目前汽車、摩托車輪轂生產(chǎn)的主要技術(shù)方法。近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)此工藝的研究和應(yīng)用有新的突破和進(jìn)展。 2、研究的目的 國(guó)外已應(yīng)用多年，但國(guó)內(nèi)應(yīng)用廠家并不多，規(guī)格和數(shù)量也有限。目前的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)促使更多的企業(yè)家關(guān)心和大膽采用新技術(shù)，使生產(chǎn)出來(lái)的金屬制品不僅質(zhì)輕耐用，而且價(jià)格低廉，以擁有市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。這就為液態(tài)模鍛的應(yīng)用和發(fā)展提供了一個(gè)良好的外部環(huán)境，使它有機(jī)遇參加市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)某些采用鑄造工藝而難以滿足使用性能，采用鍛造工藝而又因形狀復(fù)雜，成形困難的特定產(chǎn)品,改用液態(tài)模鍛工藝可能是一種上策。 3、研究的意義 便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、可大大減輕人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善車間的生產(chǎn)環(huán)境。 液態(tài)模鍛技術(shù)作為一項(xiàng)材料成型工藝，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于航天、航空、軍工、民品等方面。就其液態(tài)模鍛技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用結(jié)果來(lái)看，它無(wú)疑是一種極有用的先進(jìn)工藝?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在未來(lái)的制造業(yè)發(fā)展中，液態(tài)模鍛作為一種有特色的先進(jìn)制造技術(shù)將在制造業(yè)中占據(jù)重要的一席，因此具有很好的社會(huì)意義。液壓模鍛是模鍛和鑄鍛相結(jié)合的一種省力、節(jié)能、材料利用率高的先進(jìn)工藝。液壓模鍛一般接近工件最終的加工尺寸，鑄造成本低，可制件復(fù)雜，產(chǎn)品的晶粒細(xì)密，組織均勻，力學(xué)性能好，成型精度高，因而為越來(lái)越多的國(guó)家的學(xué)者和廠家所接受和應(yīng)用，因此我覺(jué)得液態(tài)模鍛具有一定的經(jīng)濟(jì)意義。 二、國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述 1、液態(tài)模鍛的發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)和應(yīng)用 劉振偉，李湛偉在其文中液態(tài)模鍛技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[4]指出日本在液態(tài)模鍛技術(shù)發(fā)展方面，無(wú)論是產(chǎn)業(yè)規(guī)模、技術(shù)發(fā)展水平和應(yīng)用上來(lái)說(shuō)都走在世界的前列。在20世紀(jì)80年代，日本宇部公司就成功開(kāi)發(fā)了HVSC 和VSC系列擠壓鑄造機(jī)，使液態(tài)模鍛工藝在日本及歐美得到迅速的發(fā)展。該公司的擠壓鑄造機(jī)不僅可以進(jìn)行半固態(tài)擠壓鑄造，而且擠壓鑄造過(guò)程由計(jì)算機(jī)編程，并進(jìn)行精確控制和重要工藝參數(shù)顯示，確保生產(chǎn)過(guò)程全自動(dòng)進(jìn)行。日本在液態(tài)模鍛技術(shù)發(fā)展方面，無(wú)論是產(chǎn)業(yè)規(guī)模、技術(shù)發(fā)展水平和應(yīng)用上來(lái)說(shuō)都是走在世界的前列。近年來(lái)日本開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的液態(tài)模鍛新產(chǎn)品主要有：日本宇部公司等用VSC630擠壓鑄造機(jī)為日本日產(chǎn)汽車公司和馬自達(dá)汽車公司生產(chǎn)了A356合金的重要受力件——汽車轉(zhuǎn)向節(jié)，用HVSC800機(jī)生產(chǎn)了質(zhì)量為2.7kg的A356合金的下杠桿，以及要求精確成型并要求耐磨、耐壓的汽車空調(diào)壓縮機(jī)渦旋盤，用VSC1800擠壓鑄造機(jī)生產(chǎn)了特大型件——汽車橫梁等。 歐美各國(guó)，由于其高品質(zhì)壓鑄設(shè)備和鍛壓設(shè)備比較強(qiáng)，過(guò)去對(duì)液態(tài)模鍛的發(fā)展相對(duì)不夠重視，但近年來(lái)有明顯改變。大部分的壓鑄機(jī)生產(chǎn)廠家在普通臥式壓鑄機(jī)上推出液態(tài)模鍛新技術(shù)。例如瑞士布勒公司率先在臥式壓鑄機(jī)上實(shí)現(xiàn)擠壓鑄造。其特點(diǎn)是通過(guò)低速充型、 實(shí)時(shí)控制的方法，避免氣體的卷入。用加大內(nèi)澆道和控制模具溫度等方法對(duì)液態(tài)金屬實(shí)施擠壓。與此同時(shí)，瑞士布勒公司又開(kāi)發(fā)了新一代實(shí)時(shí)壓射控制機(jī)構(gòu)，能對(duì)速度和最終壓力曲線進(jìn)行編程，以適合壓鑄零件的幾何形狀，實(shí)時(shí)控制質(zhì)量。 在我國(guó)，液態(tài)模鍛的技術(shù)理論水平及所開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的品種等方面，與一些先進(jìn)國(guó)家水平是相當(dāng)?shù)摹５?，我?guó)擠壓鑄造的生產(chǎn)批量、鑄件的質(zhì)量檔次與日、美等國(guó)還有相當(dāng)?shù)牟罹?。其中最關(guān)鍵的是液態(tài)模鍛設(shè)備的差距。 國(guó)內(nèi)從事液態(tài)模鍛的企業(yè)多半使用普通液壓機(jī)生產(chǎn)擠壓鑄件，其中設(shè)備的不穩(wěn)定性對(duì)擠壓鑄件質(zhì)量影響比較大；由于擠壓鑄造模具一直處在較高溫度下工作，會(huì)造成擠壓鑄造機(jī)油溫升高，粘度降低，導(dǎo)致設(shè)備油路系統(tǒng)內(nèi)漏，性能不穩(wěn)定。生產(chǎn)中往往還會(huì)造成一些假象，如壓力表上的壓力顯示正常，但實(shí)際壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)能達(dá)到規(guī)定要求。另外操作者憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)控制某些參數(shù)，這樣就很難保證制件質(zhì)量的一致性。最終導(dǎo)致產(chǎn)品的廢品率很高，甚至造成成批不合格。 隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，新的工藝、新的技術(shù)不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的制造業(yè)正面臨著嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。作為鑄、鍛結(jié)合的先進(jìn)的液態(tài)模鍛技術(shù)，也要面對(duì)更多的技術(shù)要求和市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)此液態(tài)模鍛技術(shù)也相應(yīng)的要繼續(xù)完善和發(fā)展。 陶海，趙曉舉，黃有成在其文中液態(tài)模鍛的應(yīng)用和發(fā)展[5]指出有色金屬液鍛首先是在車輛發(fā)動(dòng)機(jī)用的鋁合金活塞上。采用液鍛工藝生產(chǎn)的鋁合金活塞克服了鑄造活塞內(nèi)部的疏松等缺陷,也克服了模鍛活塞所需的重型設(shè)備，且縮短了加工周期,提高了金屬材料利用率。因而,液鍛技術(shù)在有色金屬的生產(chǎn)中逐漸被應(yīng)用。鋼質(zhì)液鍛技術(shù)國(guó)外研究的比較早，在20世紀(jì)50年代便已有部分零件用于生產(chǎn)。對(duì)于鋼質(zhì)零件液鍛工藝而言,因鋼質(zhì)液鍛件的質(zhì)量比砂型鑄件好,且內(nèi)部組織致密,表面質(zhì)量接近鍛件水平，并能獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。就目前來(lái)說(shuō),鋼質(zhì)液鍛零件限于一些較為簡(jiǎn)單的金屬鑄型零件如螺母、輪盤、端蓋、法蘭盤等,這是因?yàn)殇撡|(zhì)液鍛的要求較有色金屬液鍛要高得多。 目前，影響我國(guó)液態(tài)模鍛發(fā)展的最大因素仍然是，液態(tài)模鍛設(shè)備性能滿足不了液態(tài)模鍛工藝的要求。由于我國(guó)尚未開(kāi)發(fā)出適合液態(tài)模鍛工藝要求的專用或通用擠壓鑄造機(jī)，在一定程度上制約了液態(tài)模鍛技術(shù)的發(fā)展，影響先進(jìn)工藝技術(shù)的實(shí)施。而現(xiàn)在國(guó)內(nèi)工作的一百多臺(tái)液態(tài)模鍛設(shè)備中，近 80%的只是經(jīng)改裝的通用油壓機(jī)，進(jìn)口的先進(jìn)設(shè)備只有十幾臺(tái)， 因而在生產(chǎn)效率，產(chǎn)品檔次有較大差距。另外，擠壓鑄件的生產(chǎn)成本也明顯高于壓鑄件。 發(fā)展我國(guó)液態(tài)模鍛產(chǎn)業(yè)的最關(guān)鍵問(wèn)題是，應(yīng)盡快開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)自己的高效、低價(jià)位擠壓鑄造機(jī)系列。由于國(guó)外的擠壓鑄造機(jī)都是有專利的，價(jià)格昂貴，大型的又不外賣，因此，我們的擠壓鑄造機(jī)開(kāi)發(fā)還是應(yīng)走我們自己的路。 液鍛技術(shù)是一項(xiàng)新的金屬成形工藝。但發(fā)展較快,已成功地用于汽車、摩托車制造業(yè)、航空及五金工具等行業(yè)?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外學(xué)者除繼續(xù)推廣液鍛應(yīng)用,深入研究液鍛機(jī)理,發(fā)展專用設(shè)備和定量澆注用具及模具材料和結(jié)構(gòu)的研究外，對(duì)液鍛的力學(xué)成形理論、模具熱應(yīng)力分析、強(qiáng)韌化材料機(jī)理、液鍛凝固速度的測(cè)試及液態(tài)模鍛縮孔的計(jì)算機(jī)模擬研究都做了研究,取得了一定的成效。 2、液態(tài)模鍛液壓機(jī)的研究開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì) 李艷在其文中液態(tài)模鍛液壓機(jī)的研究開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)[2]指出液態(tài)模鍛液壓機(jī)采用四柱式 結(jié)構(gòu)有本機(jī)器由主機(jī)及控制機(jī)構(gòu)兩大部分組成如圖1。 圖1 液態(tài)模鍛液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖 1—充液系統(tǒng)；2—鎖緊螺母；3—上橫梁；4—主液壓缸；5—調(diào)整螺母；6—滑塊；7—打料機(jī)構(gòu)；8—立柱；9—滑塊控制機(jī)構(gòu)；10—液壓站；11—按鈕站；12—工作臺(tái)；13—頂出液壓缸；14—頂出缸控制機(jī)構(gòu) 主機(jī)由上梁、工作臺(tái)、滑塊、立柱、調(diào)整螺母、鎖緊螺母、打料機(jī)構(gòu)、主缸、頂出缸等組成，機(jī)器精度由調(diào)整螺母及緊固于上梁上端的鎖緊螺母來(lái)調(diào)整，滑塊依靠四立柱導(dǎo)向上下運(yùn)動(dòng)有打料機(jī)構(gòu)由打料桿、導(dǎo)套、彈簧等組成，打料桿打料后靠彈簧力自動(dòng)復(fù)位，打料最大行程。 圖2 液壓系統(tǒng)原理圖 液壓系統(tǒng)原理圖如圖2所示，工作過(guò)程如下。 工作循環(huán)過(guò)程：主缸（滑塊）快速下行→主缸（滑塊）慢速下行加壓→主缸（滑塊）保壓延時(shí)→頂出缸頂出→頂出缸保壓延時(shí)→頂出缸釋壓→主缸釋壓回程→頂出缸頂出→取料餅→頂出缸退回→滑塊下降鉤扣下模→回程打料 機(jī)器的技術(shù)特點(diǎn)如下 (1)本機(jī)液壓系統(tǒng)采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)的插裝閥集成控制系統(tǒng)，電氣控制采用“PLC” 控制技術(shù)，對(duì)成形周期中的每個(gè)階段均能進(jìn)行有程序的控制，可實(shí)現(xiàn)調(diào)整和半自動(dòng)兩種操作方式。 (2)本機(jī)工作壓力、快下速度、滑塊行程 、頂出力、頂出速度和頂出行程均可根據(jù)工藝需要進(jìn)行調(diào)整，并且主缸和頂出缸均具有保壓功能, 保壓時(shí)間可調(diào)，可確保制品質(zhì)量，提高成品率。 (3)本機(jī)具有自動(dòng)打料機(jī)構(gòu)，頂出缸活塞桿防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),獨(dú)立的油液冷卻過(guò)濾裝置，頂出活塞冷卻裝置。 (4)頂出缸采用10YCY14 -1B柱塞泵開(kāi)泵保壓,保證了保壓精度,確保制件成形質(zhì)量。 3、液壓系統(tǒng)故障診斷方法 范士娟，楊超在其文中液壓系統(tǒng)故障診斷方法綜述[11]指出液壓系統(tǒng)是機(jī)、電、液耦合的復(fù)雜系統(tǒng)，其故障也是復(fù)雜的問(wèn)題。在傳統(tǒng)診斷技術(shù)的基礎(chǔ)上，人們把液壓控制理論、信息理論和電子技術(shù)、傳感器技術(shù)以及識(shí)別技術(shù)等進(jìn)行結(jié)合并應(yīng)用于液壓系統(tǒng)，形成了很多新的液壓故障診斷方法。作者將液壓系統(tǒng)故障診斷方法歸為三大類:主觀診斷法、基于數(shù)學(xué)模型與信息處理診斷法和智能診斷法。 （1） 主觀診斷法 主觀診斷法是設(shè)備維修部門普遍采用的方法，主要是依靠人的感官和簡(jiǎn)單的診斷儀器，憑借領(lǐng)域?qū)＜业膶?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，判斷產(chǎn)生故障的部位和原因，并提出相應(yīng)的排除方法。主觀診斷法主要包括感官診斷法、邏輯逼近分析法、參數(shù)測(cè)量比較法、方框圖分析法、魚刺圖分析法等。 （2） 基于數(shù)學(xué)模型與信息處理的診斷法 基于數(shù)學(xué)模型與信息處理的診斷法隨著診斷理論、傳感器技術(shù)的發(fā)展, 其它領(lǐng)域成熟的診斷方法也很快在液壓領(lǐng)域中得到應(yīng)用，逐步形成了基于數(shù)學(xué)模型與信息處理的診斷法。這種診斷方法是用一定的數(shù)學(xué)手段描述系統(tǒng)某些可測(cè)量特征量在幅值、相位、頻率及相關(guān)性上與故障源之間的聯(lián)系，通過(guò)測(cè)量、分析/處理這些可測(cè)量特征量的信號(hào)，來(lái)判斷故障源所在?；跀?shù)學(xué)模型與信息處理的故障診斷方法通常有狀態(tài)估計(jì)方法、參數(shù)估計(jì)方法、時(shí)域分析法、頻域分析法、時(shí)頻域分析法、多傳感器信息融合法等。 （3）智能診斷法 液壓故障的多樣性、突發(fā)性、成因的復(fù)雜性和進(jìn)行故障診斷所需要的知識(shí)對(duì)領(lǐng)域?qū)＜覍?shí)踐經(jīng)驗(yàn)和診斷策略的依賴，使研制智能化的液壓故障診斷系統(tǒng)成為當(dāng)前的趨勢(shì)。智能診斷技術(shù)在知識(shí)層次上實(shí)現(xiàn)了辨證邏輯與數(shù)理邏輯的集成、符號(hào)邏輯與數(shù)值處理的統(tǒng)一、推理過(guò)程與算法過(guò)程的統(tǒng)一、知識(shí)庫(kù)與數(shù)據(jù)庫(kù)的交互等功能,為構(gòu)建智能化的液壓故障診斷系統(tǒng)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前基于智能技術(shù)的故障診斷法主要有基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷法、 基于專家系統(tǒng)的診斷法、基于模糊邏輯的診斷法、基于故障樹(shù)分析的診斷法和基于實(shí)例推理的診斷法等。 （4）液壓系統(tǒng)故障診斷方法的綜合應(yīng)用 任何一種診斷方法，不論多么先進(jìn)，總存在一定的局限性;所以,在實(shí)際應(yīng)用中，為了保證診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性，往往是通過(guò)綜合運(yùn)用多種方法來(lái)對(duì)液壓系統(tǒng)的故障進(jìn)行診斷。 4、結(jié)束語(yǔ) 液態(tài)模鍛液壓機(jī)是一種新型的鍛壓設(shè)備，具有很大的發(fā)展前途和廣泛的市場(chǎng)需求。該機(jī)質(zhì)量穩(wěn)定,性能可靠，功能齊全,使用方便，深受廣大用戶的歡迎。隨著理論和應(yīng)用研究的不斷完善和發(fā)展，液態(tài)模鍛技術(shù)在理論探索方面將會(huì)更加深入和完善，對(duì)有色金屬、高溫合金和復(fù)合材料成型將會(huì)起到越來(lái)越重要的作用。液態(tài)模鍛技術(shù)作為一項(xiàng)材料成型工藝，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于航天、航空、軍工、民品等方面。就其液態(tài)模鍛技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用結(jié)果來(lái)看，它無(wú)疑是一種極有用的先進(jìn)工藝?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在未來(lái)的制造業(yè)發(fā)展中，液態(tài)模鍛作為一種有特色的先進(jìn)制造技術(shù)將在制造業(yè)中占據(jù)重要的一席。 液壓系統(tǒng)故障具有隱蔽性、復(fù)雜性、隨機(jī)性、模糊性及分散性等特點(diǎn),盡管國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)液壓系統(tǒng)故障診斷進(jìn)行了深入廣泛的研究，但實(shí)際診斷過(guò)程中仍面臨許多問(wèn)題。隨著相關(guān)學(xué)科的新技術(shù)、新理論的不斷引入和融合，結(jié)合傳統(tǒng)診斷方法，探索和發(fā)展更多的智能診斷 技術(shù)，液壓系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)必將得到進(jìn)一步完善和發(fā)展。將多種智能診斷方法相互融合，相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，并結(jié)合與多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多傳感器信息融合技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等技術(shù)，對(duì)液壓系統(tǒng)故障進(jìn)行綜合評(píng)判和診斷，將是今后液壓系統(tǒng)故障診斷技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。 三、研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方法 1、主要內(nèi)容 （1）液態(tài)模鍛液壓機(jī)總體方案設(shè)計(jì) （2）液態(tài)模鍛液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2、研究方法 （1）明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 主機(jī)的用途、主要結(jié)構(gòu)、總體布局；主機(jī)的工藝流程或工作循環(huán)；液壓執(zhí)行元件的負(fù)載和運(yùn)動(dòng)速度的大小及其范圍；液壓執(zhí)行元件的動(dòng)作順序或互鎖要求，各動(dòng)作的同步要求及同步精度；對(duì)液壓系統(tǒng)工作性能、工作效率、自動(dòng)化程度等方面的要求；液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件；其他方面的要求 。 （2） 分析系統(tǒng)工況，確定系統(tǒng)的主要參數(shù) 分析系統(tǒng)工況，確定主要參數(shù)。 （3）制定基本方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖 確定系統(tǒng)類型，選擇液壓回路和集成液壓系統(tǒng)。 （4） 選擇液壓元件 液壓泵的選擇；閥類元件的選擇；油管；油箱。 （5）液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算 回路液壓損失驗(yàn)算；發(fā)熱溫升驗(yàn)算；沖擊消振驗(yàn)算；動(dòng)態(tài)性能驗(yàn)算。 （6）繪制工件圖，編制技術(shù)文件。 四、研究進(jìn)度安排 第1—2周（2月29日—3月14日） 上交開(kāi)題報(bào)告，組織開(kāi)題答辯； 第3周（3月15日—3月21日） 明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求； 第4周（3月22日—3月28日) 分析系統(tǒng)工況，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)； 第5—6周（3月29日—4月11日） 制定基本方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖； 第7周（4月12日—4月18日） 選擇液壓元件； 第8周（4月19日—4月25日） 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算； 第9周（4月26日—5月2日） 中期檢查，填寫中期檢查表； 第10-11周（5月3日—5月16日） 繪制工件圖，編制技術(shù)文件 第12—13周（5月17日—5月26日） 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)初稿； 第14周（5月27日—6月2日） 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)終稿； 第15周（6月3日—6月8日） 指導(dǎo)老師和評(píng)閱老師評(píng)審論文。 五、主要參考文獻(xiàn) [1] 張占領(lǐng)，張艷琴閻峰云，劉真．鎂鈦合金摩托車輪轂擠壓鑄造生產(chǎn)研究[J]．熱加工工藝，2007，13：92～94． [2] 李艷．液態(tài)模鍛液壓機(jī)的研究開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)[J]．機(jī)床與液壓，2002，06：160～162． [3] 徐紹勇，龍思遠(yuǎn)，廖慧敏．壓鑄鎂合金摩托車輪轂缺陷分析及工藝改進(jìn)措施[J]．熱加工工藝，2010，21：187～189． [4] 劉振偉，李湛偉．液態(tài)模鍛技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]．金屬材料與冶金工程，2008，05：52～55． [5] 陶海，趙曉舉，黃有成．液態(tài)模鍛的應(yīng)用和發(fā)展[J]．四川有色金屬，2002，04：4～6． [6] 宋玉泉，劉助柏．液態(tài)模鍛力學(xué)成形理論的確立及其評(píng)價(jià)[J]．塑性工程學(xué)報(bào)，1997，03：5～9． [7] 蔣鵬，賀小毛．近期國(guó)內(nèi)液態(tài)模鍛技術(shù)的一些研究進(jìn)展[J]．模具技術(shù)，1999，03：49～54． [8] 周大雋，宋玉泉．液態(tài)模鍛技術(shù)的應(yīng)用及新發(fā)展[J]．鍛壓技術(shù)，1993，05：18～23． [9] 高俊峰．我國(guó)快鍛液壓機(jī)的發(fā)展與現(xiàn)狀[J]．鍛壓技術(shù)，2008，06：1～5． [10] 鄭文達(dá)，權(quán)曉惠，李俊輝．鍛造液壓機(jī)的現(xiàn)狀及其展望[J]．重型機(jī)械，2012，03：2～10． [11] 范士娟，楊超．液壓系統(tǒng)故障診斷方法綜述[J]．機(jī)床與液壓，2009，05：188～194． [12] 鄭文達(dá)，權(quán)曉惠，李俊輝．鍛造液壓機(jī)的現(xiàn)狀及其展望[J]．重型機(jī)械，2012，03：2～10． [13] 趙長(zhǎng)財(cái)，楊盛福，劉培培．大型模鍛液壓機(jī)平衡系統(tǒng)原理及其理論研究[J]．機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2012，10：82～89． [14] F. Yin，G.X. Wang，S.Z. Hong，Z.P. Zeng．Technological study of liquid die forging for the aluminum alloy connecting rod of an air compressor[J]．Journal of Materials Processing Tech.，2003，1391． [15] F. Wu，S. T. Li，G. A. Zhang，F(xiàn). Jiang．Microstructural evolution and mechanical properties of hypereutectic Al-Si alloy processed by liquid die forging[J]．Bulletin of Materials Science，2014，375．. 指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 指導(dǎo)教師簽字: 年 月 日 院（部）領(lǐng)導(dǎo)審核意見(jiàn)： 學(xué)院負(fù)責(zé)人簽字： 學(xué)院蓋章： 年 月 日 課題來(lái)源：1.科 (教) 研項(xiàng)目；2.實(shí)驗(yàn)；3.生產(chǎn)實(shí)習(xí)；4.工程實(shí)踐；5.社會(huì)調(diào)查；6.其它 摩托車輪轂液態(tài)模鍛液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名：指導(dǎo)老師：班級(jí)：液態(tài)模鍛液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容一、液態(tài)模鍛液壓機(jī)總體方案設(shè)計(jì)1、液態(tài)模鍛液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和工藝流程2、明確液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求3、分析系統(tǒng)工況，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)4、選定設(shè)計(jì)的方案，設(shè)計(jì)液壓控制系統(tǒng)二、液態(tài)模鍛液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、液壓系統(tǒng)基本參數(shù)計(jì)算，液壓元件的設(shè)計(jì)2、驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能液態(tài)模鍛液壓機(jī)總體方案設(shè)計(jì)1、液態(tài)模鍛液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和工藝流程 液態(tài)模鍛液壓機(jī)是由控制機(jī)構(gòu)和主機(jī)這兩個(gè)部分組成，主機(jī)是由工作臺(tái)、上橫梁、4根立柱、滑塊、鎖緊螺母、打料機(jī)構(gòu)、調(diào)整螺母、主液壓缸和頂出液壓缸等部分組成。液態(tài)模鍛液壓機(jī)的工作內(nèi)容主要包括4個(gè)部分：熔化、澆注、加壓和頂出。液態(tài)模鍛液壓機(jī)2、明確液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 本設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)的3150kN液態(tài)模鍛液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)，用于生產(chǎn)摩托車輪轂。主要滿足主缸快進(jìn)下行速度為0.2m/s,工進(jìn)加壓速度為0.008m/s，回程速度為0.15m/s，頂出缸頂出速度為0.02m/s，退回速度為0.112m/s。主缸行程為800mm，頂出缸行程為300mm。3、分析系統(tǒng)工況，確定系統(tǒng)的主要參數(shù) 液壓缸實(shí)際所受的外負(fù)載要比工作負(fù)載大，對(duì)液壓缸進(jìn)行分析可知，慣性負(fù)載、工作負(fù)載和摩擦阻力負(fù)載之和等于液壓缸所受的外界負(fù)載。通過(guò)計(jì)算得出液壓缸所受的外界負(fù)載，畫出液壓缸的負(fù)載和速度圖。4、選定設(shè)計(jì)的方案，設(shè)計(jì)液壓控制系統(tǒng) 液態(tài)模鍛液壓機(jī)在工進(jìn)時(shí)工作負(fù)載達(dá)到最大，液壓缸工進(jìn)加壓時(shí)的速度特別慢，然而其它階段的負(fù)載要比工進(jìn)加壓時(shí)的負(fù)載小的多，但是速度要比工進(jìn)加壓時(shí)快的多。液壓缸所需要的油液的體積在單位時(shí)間內(nèi)要不斷的變化，因此使用變量泵，因?yàn)榭蛰d下行的速度比較快，系統(tǒng)屬于高壓系統(tǒng)，因此采用多泵供油的方式。為了使工況的不斷的切換，采用行程開(kāi)關(guān)換接方式。液態(tài)模鍛液壓機(jī)液壓系統(tǒng)是應(yīng)用插裝集成控制系統(tǒng)進(jìn)行控制的，這個(gè)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：密封性能良好、系統(tǒng)的壓力損失小、容易集成等。該液壓系統(tǒng)為高壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)工作壓力為25MPa，因此系統(tǒng)中油液溫度比較高，液壓系統(tǒng)中加入冷卻器。液壓系統(tǒng)工作中，液壓油液中都會(huì)有雜質(zhì)，本設(shè)計(jì)在冷卻器上添加離線過(guò)濾器，能持續(xù)保持郵箱液壓油的清潔度，讓液壓油的污染度降低，使系統(tǒng)能夠正常的運(yùn)行。結(jié)合主缸和頂出缸的液壓系統(tǒng)原理圖，擬定整個(gè)液壓系統(tǒng)原理圖。總液壓系統(tǒng)原理圖電磁動(dòng)作循序部件工況1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 6YA 7YA 8YA 9YA 10YA11YA12YA13YA主缸下行+加壓+保壓 釋壓+回程+停止 頂出缸頂出+保壓+退回+停止 液態(tài)模鍛液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、液壓系統(tǒng)基本參數(shù)的計(jì)算，液壓元件的設(shè)計(jì)1.1計(jì)算液壓缸的基本尺寸 查詢液壓工程師技術(shù)手冊(cè)按工作壓力選取d/D為0.7主缸缸壁內(nèi)徑為400mm，活塞桿直徑為280mm；頂出缸缸壁內(nèi)徑為320mm，活塞缸為250mm。1.2、液壓系統(tǒng)流量的計(jì)算由流量計(jì)算公式主缸流量頂出缸流量1.3、泵的選型分析與設(shè)計(jì)泵的工作壓力計(jì)算公式如下可求得泵的工作壓力考慮到一定的壓力儲(chǔ)備，泵的額定工作壓力 根據(jù)計(jì)算液壓缸所需的流量，和各個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的原理，液壓泵的流量的計(jì)算通過(guò)下式求得液壓泵規(guī)格選擇 依據(jù)泵的額定壓力，使用泵的型號(hào)為1.4、電動(dòng)機(jī)的選擇 液態(tài)模鍛液壓機(jī)中主缸和頂出缸工況不一樣，電動(dòng)機(jī)的額定功率可以依據(jù)液壓系統(tǒng)所有工況中消耗功率最大的工況來(lái)決定，電動(dòng)機(jī)的功率計(jì)算公式如下求得主缸的工進(jìn)功率P=36kW頂出缸的頂出功率P=31kW 可知主缸加壓時(shí)的功率36kW,是所有工況里功率消耗最大的。1.5、液壓油管和管接頭選擇 在液壓系統(tǒng)中鋼管想要彎曲比較困難，它能承受的壓力比一般管子的要大，對(duì)于本課題所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)為一般選用無(wú)縫鋼管。對(duì)液壓控制系統(tǒng)中主缸和頂出缸工作壓力進(jìn)行查表、分析和計(jì)算可知。查表液壓手冊(cè)可知，液壓缸工作壓力較高，管子采用無(wú)縫鋼管 管子的內(nèi)徑的公式如下求得主缸的進(jìn)油和回油管子直徑分別為80mm,65mm；頂出缸的進(jìn)油和回油管子直徑分別為25mm,40mm。管接頭選擇，油管和油管、油管和液壓元件之間通過(guò)管接頭連接，最重要的是管接頭的密封性是引起液壓系統(tǒng)的泄露的重要因素。對(duì)于油管直徑大于50mm，采用法蘭結(jié)構(gòu)連接可以可靠的保證密封。1.6、確定油箱的有效容積低壓系統(tǒng)中壓系統(tǒng)中高壓或高壓系統(tǒng) 本設(shè)計(jì)為高壓系統(tǒng)，油箱的有效容積通過(guò)上述可得1.7、過(guò)濾器的選擇 查找液壓工程師技術(shù)手冊(cè)選用離線過(guò)濾器，可以連續(xù)保持油液的清潔度，屬于精過(guò)濾器，選用纖維濾芯這種濾材形式，能過(guò)濾掉顆粒大小2、驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能 驗(yàn)算包括主缸和頂出缸的壓力損失的驗(yàn)算還有系統(tǒng)的溫升的驗(yàn)算，最后冷卻器的選型型號(hào)為 題 目 摩托車輪轂液態(tài)模鍛液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào) 系 （部） 指導(dǎo)教師(職稱) 完成時(shí)間 目 錄 摘要 I ABSTRACT II 前言 1 第1章 液態(tài)模鍛液壓機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 2 1.1 液態(tài)模鍛液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和工藝流程 2 1.1.1 液態(tài)模鍛液壓機(jī)的結(jié)構(gòu) 2 1.1.2 液態(tài)模鍛液壓機(jī)的工藝流程 3 1.2 明確液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 3 1.2.1 液態(tài)模鍛液壓機(jī)的技術(shù)參數(shù) 3 1.3 分析系統(tǒng)工況和確定系統(tǒng)的主要參數(shù) 3 1.3.1 主缸的速度和負(fù)載分析 3 1.3.2 頂出缸的速度和負(fù)載分析 6 1.4 選定設(shè)計(jì)的方案和設(shè)計(jì)液壓控制系統(tǒng) 8 1.4.1 液壓機(jī)系統(tǒng)選擇調(diào)速回路和供油的方式 8 1.4.2 液壓系統(tǒng)選擇速度換接方法 8 1.4.3 液壓系統(tǒng)的油路分析說(shuō)明 8 1.4.4 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 10 1.4.5 液壓控制系統(tǒng)電磁鐵運(yùn)行順序表 12 第2章 液態(tài)模鍛液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 2.1 液壓系統(tǒng)基本參數(shù)的計(jì)算和液壓元件的設(shè)計(jì) 13 2.1.1 計(jì)算液壓缸的基本尺寸 13 2.1.2 液壓系統(tǒng)流量的計(jì)算 14 2.1.3 液壓泵額定壓力、流量分析計(jì)算及泵選型設(shè)計(jì) 15 2.1.4 電動(dòng)機(jī)的選擇 17 2.1.5 液壓控制閥的選擇 18 2.1.6 液壓油管和管接頭選擇 20 2.1.7 確定油箱的有效容積 21 2.1.8 過(guò)濾器的選擇 22 2.2 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能 22 2.2.1 主缸各工況壓力損失驗(yàn)算 22 2.2.2 頂出缸各工況壓力損失驗(yàn)算 25 2.2.3 液壓系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算 26 2.2.4 冷卻器的選型 27 第3章 結(jié)束語(yǔ) 29 致謝 30 參考文獻(xiàn) 31 附錄.................................................................................................................33 摘 要 為摩托車輪轂液態(tài)模鍛液壓機(jī)設(shè)計(jì)了液壓控制系統(tǒng)，該主機(jī)最大工作負(fù)載為3150kN。主機(jī)是由工作臺(tái)、上橫梁、4根立柱、滑塊、鎖緊螺母、打料機(jī)構(gòu)、調(diào)整螺母、主液壓缸和頂出液壓缸等部分組成。液壓機(jī)的工藝流程：主缸快速下行→主缸工進(jìn)加壓→主缸保壓延時(shí)→主缸回程→頂出缸頂出→頂出缸保壓延時(shí)→頂出缸釋壓→取鍛件→頂出缸回退。 通過(guò)對(duì)液態(tài)模鍛液壓機(jī)的主要參數(shù)的選定和計(jì)算，對(duì)主要工作部件工況分析，制定了液壓系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，主要包括調(diào)速回路、保壓回路、卸荷回路，繪制了整體的液壓系統(tǒng)原理圖。對(duì)液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)中的液壓元件進(jìn)行選型設(shè)計(jì)及計(jì)算，確定了液壓缸的基本尺寸，選定了LD50A20S1型插裝閥、YF-F80H型溢流閥等液壓元件、選定了A2F500液壓泵、選定了Y225M-2型電動(dòng)機(jī)，而且對(duì)系統(tǒng)的的性能進(jìn)行了驗(yàn)算，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的壓力和溫升的驗(yàn)算，本設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)滿足模鍛液壓機(jī)的基本設(shè)計(jì)要求：系統(tǒng)最大工作壓力值為25MPa，主缸快速下行速度為0.2m/s，工進(jìn)速度為0.008m/s，快速回退速度為0.15m/s，頂出缸頂出速度為0.02m/s，回退速度為0.112m/s。 關(guān)鍵詞：液態(tài)模鍛；液壓機(jī)；液壓控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì) II ABSTRACT Hydraulic control system is designed for the liquid die forging hydraulic press of the motorcycle wheel hub. The maximum working load of the machine is 3150kN. The main machine is composed of a working table, an upper beam, 4 columns, a sliding block, a locking nut, a material feeding mechanism, a regulating nut, a main hydraulic cylinder and a hydraulic cylinder. Hydraulic machine process: master cylinder down quickly, the main cylinder into the pressing and master cylinder pressure maintaining delay, master cylinder return to top tank top out, the top out of the cylinder pressure maintaining delay, ejecting cylinder release pressure, taking forging, lifting cylinder rollback. Through the selection and calculation of the main parameters of liquid metal forging hydraulic machine, the working condition of the main working parts analysis, formulate the overall design scheme of the hydraulic system, including the speed control loop, pressure loop, and unloading loop, rendering the principle diagram of the hydraulic system of the whole. 0.112m/s 0.008m/s meet system, hydraulic pump, hydraulic overflow valve, the valve cartridge design of hydraulic press hydraulic system of hydraulic components selection and calculation to determine the hydraulic cylinder of the basic size, selected the LD50A20S1 YF-F80H element selected A2F500 selected Y225m-2 type electric motor but also for the performance of checking the system pressure and temperature rise calculation, the design of the hydraulic system of forging hydraulic press the basic design requirements: the system maximum working pressure of 25MPa and cylinder fast downlink speed 0.2m/s, industry and trade into the speed of fast return rate of 0.15m/s, ejector cylinder top speed for 0.02m/s retraction speed. Key words: Liquid die forging, Hydraulic press, Hydraulic control system, Design II 前 言 液態(tài)模鍛是一種少切削或無(wú)切削的精密成型新工藝，將金屬熔化后，澆入金屬模腔內(nèi)，再加壓使其成型，然后由液壓缸頂出，最后獲得鍛件，這就是整個(gè)液態(tài)模鍛液壓機(jī)的工作內(nèi)容。現(xiàn)在主要用這種方法來(lái)生產(chǎn)摩托車輪轂，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外對(duì)于此項(xiàng)技術(shù)有了進(jìn)一步的研究和突破。 液態(tài)模鍛技術(shù)國(guó)外很久以前就已經(jīng)應(yīng)用了，目前國(guó)內(nèi)用這項(xiàng)技術(shù)來(lái)生產(chǎn)的廠家并不是太多。現(xiàn)在社會(huì)需要敢于創(chuàng)新發(fā)展新技術(shù)，讓生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品，價(jià)格低廉，質(zhì)量?jī)?yōu)良，這樣才擁有很好的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。正是因?yàn)檫@種環(huán)境的存在，液態(tài)模鍛技術(shù)的推廣和應(yīng)用是符合現(xiàn)代市場(chǎng)的，用這種技術(shù)生產(chǎn)的毛坯性能比較好，成品的后續(xù)加工也比較方便。 引用液態(tài)模鍛技術(shù)可以減輕在機(jī)械生產(chǎn)中人的勞動(dòng)量，而且現(xiàn)在很多方面都有涉及，從液態(tài)模鍛技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)上的應(yīng)用來(lái)看，更能體現(xiàn)它是一種非常有競(jìng)爭(zhēng)力的先進(jìn)加工技術(shù)。在制造業(yè)不斷發(fā)展的今天，液態(tài)模鍛技術(shù)正好適應(yīng)了現(xiàn)在的社會(huì)，我深信這項(xiàng)技術(shù)不久將在先進(jìn)的制造業(yè)占有重要的地位。 第1章 液態(tài)模鍛液壓機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 1.1 液態(tài)模鍛液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和工藝流程 1.1.1 液態(tài)模鍛液壓機(jī)的結(jié)構(gòu) 圖1 液態(tài)模鍛液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖 1—充液系統(tǒng)；2—鎖緊螺母；3—上橫梁；4—主液壓缸；5—調(diào)整螺母；6—滑塊；7—打料機(jī)構(gòu)；8—立柱；9—滑塊控制機(jī)構(gòu)；10—液壓站；11—按鈕站；12—工作臺(tái)；13—頂出液壓缸；14—頂出缸控制機(jī)構(gòu) 液態(tài)模鍛液壓機(jī)是由控制機(jī)構(gòu)和主機(jī)這兩個(gè)部分組成，主機(jī)是由工作臺(tái)、上橫梁、4根立柱、滑塊、鎖緊螺母、打料機(jī)構(gòu)、調(diào)整螺母、主液壓缸和頂出液壓缸等部分組成，該機(jī)構(gòu)的打料的精度是由調(diào)整螺母和鎖緊螺母的調(diào)整來(lái)決定的。主缸上梁滑塊在立柱上運(yùn)動(dòng)。打料機(jī)構(gòu)內(nèi)有彈簧主要是用來(lái)在打料完成以后，在彈簧的作用下使打料桿復(fù)位，控制機(jī)構(gòu)包括液壓站及電氣控制系統(tǒng)，液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。 1.1.2 液態(tài)模鍛液壓機(jī)的工藝流程 液態(tài)模鍛液壓機(jī)的工作內(nèi)容主要包括4個(gè)部分：熔化、澆注、加壓和頂出，該機(jī)構(gòu)需要完成的工藝流程：主缸快速下行→主缸工進(jìn)加壓→主缸保壓延時(shí)→主缸回程→頂出缸頂出→頂出缸保壓延時(shí)→頂出缸釋壓→取鍛件→頂出缸回退。 1.2 明確液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 1.2.1 液態(tài)模鍛液壓機(jī)的技術(shù)參數(shù) 根據(jù)液壓工程師技術(shù)手冊(cè)[1]液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本參數(shù)，選取本設(shè)計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。 項(xiàng)目 參數(shù) 單位 液壓系統(tǒng)最高壓力 25 MPa 公稱出力 滑塊 3150 kN 頂出 1000 行程 滑塊 800 mm 頂出 300 滑塊速度 空載下行 200 mm/s 壓制 8 回程 150 頂出速度 頂出 20 退回 112 表1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù) 1.3 分析系統(tǒng)工況和確定系統(tǒng)的主要參數(shù) 1.3.1 主缸的速度和負(fù)載分析 液壓缸在工進(jìn)時(shí)的工作負(fù)載是該液壓機(jī)的最大工作負(fù)載，對(duì)液壓缸進(jìn)行分析可知，慣性負(fù)載、工作負(fù)載和摩擦阻力負(fù)載之和等于液壓缸所受的外界負(fù)載，即 式中 —外界負(fù)載； —工作負(fù)載； —摩擦阻力負(fù)載； —慣性負(fù)載。 ，計(jì)算公式（1.2） DD· 式中 ； ，本設(shè)計(jì)。 初略估計(jì)主缸重量為30kN，頂出缸的重量為12kN。摩擦負(fù)載計(jì)算[2]，摩擦系數(shù)取，。 主缸靜摩擦力 主缸動(dòng)摩擦力 頂出缸靜摩擦力 頂出缸動(dòng)摩擦力 通過(guò)對(duì)上述公式分析，主缸的各工況的負(fù)載計(jì)算的結(jié)果如表2所示。 表2 主缸負(fù)載 元件名稱 載荷名稱 載荷計(jì)算公式 負(fù)載值F/kN 主缸 啟動(dòng)階段負(fù)載 F=+ ≈16 加速階段負(fù)載 F= ≈3 慢壓階段負(fù)載 F=+ ≈3153 快速回程階段負(fù)載 F= ≈3 根據(jù)表1。 圖2 主缸速度循環(huán)圖 根據(jù)表1主缸的滑塊總行程為，主缸通過(guò)加速空載下行時(shí)的速度維持在，到了工進(jìn)加壓部分時(shí)，進(jìn)行減速使速度維持在，等待工進(jìn)壓制完成以后，主缸回程反向加速使速度維持在，回程結(jié)束時(shí)速度變?yōu)椤? 根據(jù)表2的主缸的負(fù)載的計(jì)算結(jié)果，畫出主缸的負(fù)載圖3如下。 圖3 主缸負(fù)載循環(huán)圖 根據(jù)表2對(duì)主缸的負(fù)載的分析，啟動(dòng)時(shí)受到靜摩擦力的作用，再進(jìn)入加速過(guò)程，受到動(dòng)摩擦力和慣性負(fù)載的作用，當(dāng)達(dá)到，進(jìn)行勻速運(yùn)動(dòng)，待到工進(jìn)壓制階段時(shí)，受到的負(fù)載達(dá)到最大為3153kN，壓制完成，主缸回程階段，反向用力時(shí)，力的大小要比工進(jìn)時(shí)小的多，待回程完成以后，負(fù)載又變?yōu)椤? 1.3.2 頂出缸的速度和負(fù)載分析 同理得出頂出缸的負(fù)載如下表3所示。 表3 頂出缸負(fù)載 元件名稱 載荷名稱 載荷計(jì)算公式 負(fù)載值F/kN 頂出缸 啟動(dòng)階段負(fù)載 F= ≈13 頂出階段負(fù)載 F=+ ≈1001 回程階段負(fù)載 F= ≈1 根據(jù)表1頂出缸的速度參數(shù)，畫出的頂出缸速度圖4如下。 100 200 300 圖4 頂出缸速度循環(huán)圖 根據(jù)液態(tài)模鍛液壓機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)可以知道，頂出缸的滑塊總行程為，到了工進(jìn)頂出部分時(shí)，進(jìn)行頂出使速度維持在，等待工進(jìn)頂出完成以后，頂出缸回程反向加速使速度維持在，待回程結(jié)束時(shí)速度變?yōu)椤? 根據(jù)表3的頂出缸的負(fù)載的計(jì)算結(jié)果，畫出頂出缸的負(fù)載循環(huán)圖5如下。 圖5 頂出缸負(fù)載循環(huán) 根據(jù)表3對(duì)頂出缸的負(fù)載的分析，啟動(dòng)時(shí)受到靜摩擦力和部件重力的作用，受到負(fù)載大小為，待到頂出階段，頂出負(fù)載達(dá)到最大為，待工件頂出來(lái)以后，取出料餅，液壓缸反向加速，回程的負(fù)載為，待回程完成以后，負(fù)載又變?yōu)椤? 1.4 選定設(shè)計(jì)的方案和設(shè)計(jì)液壓控制系統(tǒng) 1.4.1 液壓機(jī)系統(tǒng)選擇調(diào)速回路和供油的方式 液態(tài)模鍛液壓機(jī)在工進(jìn)時(shí)工作負(fù)載達(dá)到最大，液壓缸工進(jìn)加壓時(shí)的速度特別慢，然而其它階段的負(fù)載要比工進(jìn)加壓時(shí)的負(fù)載小的多，但是速度要比工進(jìn)加壓時(shí)快的多。本設(shè)計(jì)的液壓缸所需要的油液的體積在單位時(shí)間內(nèi)要不斷的變化，因此使用變量泵[3]，在要提高系統(tǒng)的工作效率的前提下，使用變量或者雙泵供油的方式，該液壓系統(tǒng)使用多個(gè)變量泵供油的方式。 液態(tài)模鍛液壓機(jī)系統(tǒng)中的工作負(fù)載比較大，為了使系統(tǒng)工作安全，使用的調(diào)速回路為恒功率變量泵。液壓系統(tǒng)的負(fù)載壓力和液壓泵的排量成反比，然而系統(tǒng)流量和壓力的乘積始終不變。 1.4.2 液壓系統(tǒng)選擇速度換接方法 液壓機(jī)在工作時(shí)主要有以下幾個(gè)過(guò)程：主缸的空載下行、工進(jìn)加壓、和快速退回，還有頂出缸的頂出和快速退回。系統(tǒng)工作穩(wěn)定的根本是采用合適的換接方式。為了使設(shè)計(jì)達(dá)到系統(tǒng)的控制要求，換接方式可以采用行程開(kāi)關(guān)。 1.4.3 液壓系統(tǒng)的油路分析說(shuō)明 （1）主缸的工作過(guò)程 主缸快速下行：按下控制機(jī)構(gòu)上的“下行”按鈕，電磁換向閥上電磁鐵2YA、4YA、5YA、7YA、12YA、13YA通電，變量泵40、41輸送的壓力油經(jīng)過(guò)插裝閥11、15流入主缸34的無(wú)桿腔中，插裝閥17、18開(kāi)啟，主缸34在壓力油和主缸滑塊重力的作用下快速下行，主缸無(wú)桿腔內(nèi)出現(xiàn)的壓力降低，液控單向閥32在壓力的作用下被打開(kāi)，高架油箱的油流入主缸無(wú)桿腔內(nèi)，主缸有桿腔的液壓油通過(guò)插裝閥閥17、18流回油箱，主缸的快速下行速度由插裝閥18閥口打開(kāi)的大小決定。 主缸慢速下行加壓：當(dāng)主缸的活塞桿快速下行接觸到行程開(kāi)關(guān)SQ2時(shí)，電磁鐵7YA斷電，插裝閥18關(guān)閉，液壓泵40、41供入主缸無(wú)桿腔的壓力油使滑塊慢速下行進(jìn)行工進(jìn)過(guò)程，主缸有桿腔的油經(jīng)過(guò)插裝閥17，由插裝閥19排回油箱。回油背壓力值由溢流閥20決定。 主缸保壓延時(shí)：當(dāng)主缸的油壓值升到到電接點(diǎn)壓力表37的設(shè)定值時(shí)發(fā)出信號(hào)，讓全部電磁鐵斷開(kāi)，液壓泵卸載，進(jìn)入保壓延時(shí)狀態(tài)，與此同時(shí)延時(shí)繼電器 SQ3開(kāi)始工作計(jì)時(shí)。 主缸釋壓回程：當(dāng)頂出缸的油壓值泄到電接點(diǎn)壓力表39的設(shè)定值時(shí)發(fā)出信號(hào)，讓電磁鐵1YA、3YA、5YA、6YA、12YA通電，控制油液先推開(kāi)充液閥32的釋壓閥芯，主缸釋壓，當(dāng)油壓值泄至電接點(diǎn)壓力表37下限后延時(shí)4s，電磁鐵斷電，2YA、13YA通電，液壓泵40、41的壓力油經(jīng)閥22、17進(jìn)入主缸有桿腔，無(wú)桿腔的油液回充液油箱，帶動(dòng)滑塊回程，接觸行程開(kāi)關(guān)SQ5時(shí)，SQ5發(fā)出信號(hào)，回程停止。 主缸的液壓系統(tǒng)原理圖如圖6所示。 圖6 主缸液壓系統(tǒng)原理圖 （2）頂出缸工作過(guò)程 頂出缸頂出：當(dāng)主缸保壓，電磁鐵2YA、8YA、10YA、12YA、13YA通電，變量泵40、41、42都經(jīng)閥29向頂出缸35無(wú)桿腔供油，頂出缸頂出，頂出的快慢通過(guò)調(diào)速閥26的開(kāi)口大小調(diào)節(jié)。 頂出缸保壓延時(shí)：當(dāng)頂出油壓值升到電接點(diǎn)壓力表39的設(shè)定值時(shí)發(fā)出信號(hào)，使電磁鐵12YA、13YA斷電，液壓泵40、41卸荷，泵42繼續(xù)供油，實(shí)現(xiàn)持續(xù)開(kāi)泵保壓，保壓時(shí)間由保壓延時(shí)繼電器SQ4控制。 頂出缸釋壓：頂出缸保壓完成以后，時(shí)間繼電器SQ4發(fā)出信號(hào)，電磁鐵2YA、8YA、10YA斷電，通電，無(wú)桿腔的壓力油經(jīng)節(jié)流閥27排回油箱，頂出缸釋壓，釋壓時(shí)間由節(jié)流閥27的開(kāi)度大小決定。 頂出缸回程：當(dāng)取出鍛件后，按下液壓機(jī)上的“退回”按鈕，電磁鐵2YA、9YA、12YA通電，液壓泵41的壓力油經(jīng)閥23進(jìn)入頂出缸有桿腔，無(wú)桿腔排油卸荷，頂出缸快速回退，接觸到行程開(kāi)關(guān)SQ6回退結(jié)束。 頂出缸的液壓系統(tǒng)原理圖如圖7所示。 圖7 頂出缸液壓系統(tǒng)原理圖 1.4.4 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 本設(shè)計(jì)的液態(tài)模鍛液壓機(jī)液壓系統(tǒng)是應(yīng)用插裝集成控制系統(tǒng)進(jìn)行控制的[4]，這個(gè)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：密封性能良好、系統(tǒng)的壓力損失小、容易集成等。該液壓系統(tǒng)為高壓系統(tǒng)，系統(tǒng)最高壓力為，因此系統(tǒng)中油液溫度比較高，液壓系統(tǒng)中加入冷卻器。液壓系統(tǒng)工作中，液壓油液中都會(huì)有雜質(zhì)，本設(shè)計(jì)在冷卻器上添加離線過(guò)濾器，能持續(xù)保持油箱液壓油的清潔度，讓液壓油的污染度降低，使系統(tǒng)能夠正常的運(yùn)行。結(jié)合主缸和頂出缸的液壓系統(tǒng)原理圖，擬定整個(gè)液壓系統(tǒng)原理圖，如圖8所示。 圖8 液態(tài)模鍛液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖 1，3，4，6，11，14，15，17～19，22，23，25，28，29—插裝閥；2，5，7，9，10，12，13，16，20，21，24，30，31—溢流閥；8—單向閥；26，27—調(diào)速閥；32—液控單向閥；33—高架油箱；34—主液壓缸；35—頂出液壓缸；36～39—電點(diǎn)壓力表；40～42—變量液壓泵；43—定量液壓泵；44—過(guò)濾器；45—冷卻器 液壓系統(tǒng)的壓力油主要由三個(gè)變量液壓泵40、41、42提供，工作執(zhí)行部件是兩個(gè)液壓缸，由多個(gè)插裝閥控制該系統(tǒng)，溢流閥2、5和它們相連的二位四通電磁換向閥、溢流閥7和它相連的二位二通電磁換向閥主要是對(duì)變量泵40、41和42的壓力及泵的卸荷進(jìn)行控制。液控單向閥32主要是用于主缸34在快速下行時(shí)，從高架油箱33往主缸無(wú)桿腔充液，主缸的快速下行的速度由插裝閥18來(lái)控制，背壓閥由溢流閥20來(lái)?yè)?dān)當(dāng)；頂出缸的節(jié)流調(diào)速由調(diào)速閥26來(lái)實(shí)現(xiàn)；電接點(diǎn)壓力表37主要是用于接收主缸的保壓信號(hào)，電接點(diǎn)壓力表39用于接收頂出缸的保壓信號(hào)，系統(tǒng)采用時(shí)間繼電器來(lái)進(jìn)行的時(shí)間的設(shè)定，主缸的釋壓通過(guò)液控單向閥32實(shí)現(xiàn)，頂出缸釋壓通過(guò)調(diào)速閥27的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)。系統(tǒng)的速度的變化是由行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制的，在主缸和頂出缸的行程過(guò)程中安裝了行程開(kāi)關(guān)（SQ1～SQ7），這些行程開(kāi)關(guān)和幾個(gè)電接點(diǎn)壓力表一起用來(lái)控制系統(tǒng)的電磁換向閥的電磁鐵的通斷，用來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)液壓系統(tǒng)的工作。 1.4.5 液壓控制系統(tǒng)電磁鐵運(yùn)行順序表 表4 液壓控制系統(tǒng)電磁鐵運(yùn)行順序表 部件 工況 1YA 2YA 3YA 4YA 6YA 7YA 8YA 9YA 10YA 11YA 12YA 13YA 主缸 下行 + + + + + 加壓 + + + + 保壓 釋壓 + + + + 回程 + + + + + 停止 頂出缸 頂出 + + + + + 保壓 + + + 退回 + + + 停止 注：+表示電磁鐵YA通電 第2章 液態(tài)模鍛液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.1 液壓系統(tǒng)基本參數(shù)的計(jì)算和液壓元件的設(shè)計(jì) 2.1.1 計(jì)算液壓缸的基本尺寸 （1）主缸工作壓力、缸筒內(nèi)徑、活塞桿外徑的確定 由于液壓機(jī)的工作負(fù)載比較大，查表2-1[5]和表1，取主缸的工作壓力為P=25MPa。計(jì)算主缸內(nèi)徑和活塞桿直徑。通過(guò)主缸負(fù)載圖3，得出主缸的最大負(fù)載F=3153kN。選取d/D為0.7，取液壓缸的機(jī)械效率ηcm=0.95，主缸受力簡(jiǎn)圖9所示。 圖9 主缸受力簡(jiǎn)圖 由圖9可知 = 式中 。 將參數(shù)代入公式，忽略不計(jì)，可求得液壓缸內(nèi)徑 查表1.1-14[6]，取D=400mm，那么由d/D=0.7可以求得活塞桿直徑 同理查表1.1-15，取d=280mm，液壓機(jī)主缸的缸壁內(nèi)徑、活塞桿外徑分別為：D=400mm、d=280mm，綜上選用液壓缸型號(hào)為UYWF10400×800。 （2）頂出缸工作壓力、缸筒內(nèi)徑、活塞桿外徑的確定 頂出缸工作負(fù)載與主缸相比要小，查表2-1[7]，取頂出缸的工作壓力P=12MPa，計(jì)算頂出缸內(nèi)徑和活塞桿直徑。由頂出缸負(fù)載圖5可知最大負(fù)載F=1001kN。選取d/D為0.7，取液壓缸的機(jī)械效率ηcm=0.95，液壓缸受力如圖10所示。 圖10 液壓系統(tǒng)頂出缸受力簡(jiǎn)圖 查表1.1-14，取D=320mm；那么由d/D=0.7可以求得活塞桿直徑 同理查表1.1-15，取d=220mm。通過(guò)計(jì)算，液壓機(jī)頂出缸的缸壁內(nèi)徑、活塞桿外徑分別為：D=320mm、d=220mm，選液壓缸型號(hào)為UYWF10320×300。 2.1.2 液壓系統(tǒng)流量的計(jì)算 （1）主缸所需流量計(jì)算 參考表1和主缸基本尺寸，分析計(jì)算主缸的工況要滿足的流量值。已知主缸的快速下行速度為0.2m/s，工進(jìn)速度為0.008m/s，快速回退速度為0.15m/s，主缸缸壁內(nèi)徑為400mm，活塞桿外徑為280mm。 由流量計(jì)算公式 式中 —液壓傳動(dòng)中的流量； —通流截面； —通流截面上的平均流速。 快進(jìn)時(shí)流量 工進(jìn)時(shí)流量 快退時(shí)流量 （2）頂出缸所需流量計(jì)算 參考表1及頂出缸的尺寸，分析計(jì)算頂出缸工況要滿足的流量值。已知頂出缸的頂出速度為0.02m/s，快退速度為0.112m/s，頂出缸缸壁內(nèi)徑為320mm，活塞桿外徑為220mm，代入式（2.3），即 頂出時(shí)流量 快退時(shí)流量 2.1.3 液壓泵額定壓力、流量分析計(jì)算及泵選型設(shè)計(jì) （1）泵工作壓力確定 泵的工作壓力計(jì)算公式如下 式中 ，對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)，取0.5~1.5MPa。 本液壓機(jī)執(zhí)行部件的最大工作壓力=25MPa，進(jìn)油路中的壓力損失，取 ，代入式 可求得泵的工作壓力 通過(guò)計(jì)算分析，泵的工作壓力=26MPa。要延長(zhǎng)液壓部件的使用壽命，考慮一定的壓力儲(chǔ)備，則選取泵的額定工作壓力時(shí)，應(yīng)滿足 （2）液壓泵最大流量計(jì)算 根據(jù)計(jì)算液壓缸所需的流量，和各個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的原理，液壓泵的流量的計(jì)算 式中 一般取，?。? —各工作部件同時(shí)工作時(shí)所需流量值總和最大。 將參數(shù)代入式（2.5）中，即 L/min （3）液壓泵規(guī)格選擇 查表3.1-67[8]，依據(jù)泵的額定壓力，使用泵的型號(hào)為A2F500。 基本參數(shù)：排量500mL/r；額定壓力35MPa；額定轉(zhuǎn)速2000r/min。 （4）泵的流量驗(yàn)算 由液壓泵的基本參數(shù)可知泵每分鐘排量q=500mL/r×2000r/min=1000L/min，而泵實(shí)際所需的最大流量=1809.4L/min，液壓系統(tǒng)出現(xiàn)供油不足，快進(jìn)過(guò)程無(wú)法實(shí)現(xiàn)。在液壓系統(tǒng)中添加個(gè)補(bǔ)油油箱，使系統(tǒng)能夠正常的工作。 2.1.4 電動(dòng)機(jī)的選擇 液態(tài)模鍛液壓機(jī)中主缸和頂出缸工況不一樣，電動(dòng)機(jī)的額定功率可以依據(jù)液壓系統(tǒng)所有工況中消耗功率最大的工況來(lái)決定，電動(dòng)機(jī)的功率計(jì)算公式如下 式中 。 （1）主缸快進(jìn)功率 主缸在這個(gè)階段，主缸主要是在自身重力和變量泵的壓力油的作用下快速下行，但是整個(gè)過(guò)程所受的工作負(fù)載特別小，主要受活塞與缸筒壁、立柱和滑塊之間的摩擦力，沒(méi)有工進(jìn)時(shí)的負(fù)載，這樣泵提供的油壓比較小，因此功率的消耗也會(huì)比較小。 （2）主缸工進(jìn)功率 由主缸負(fù)載循環(huán)圖3可知，主缸加壓時(shí)的最大負(fù)載為3153kN，主缸無(wú)桿腔面積A=0.13m2，進(jìn)油回路壓力損失取，則液壓泵的壓力由式（2.7）計(jì)算 = 即 = 將Pp=25.3×106Pa，q工進(jìn)=60.3L/min，η=0.7代入式（2.6）中，計(jì)算工進(jìn)功率為 （3）主缸快退功率 主缸快退時(shí)，負(fù)載只有活塞與缸筒間的摩擦負(fù)載，主缸部件的重力和背向力平衡，主缸快退和主缸快進(jìn)時(shí)一樣，這個(gè)階段消耗的功率也比較小，因此快退功率計(jì)算從略。 （4）頂出缸頂出功率 由頂出缸負(fù)載循環(huán)圖5可知，頂出時(shí)主缸最大負(fù)載為1001kN，無(wú)桿腔面積，進(jìn)油回路壓力損失取，那么液壓泵的壓力可由式（2.7）計(jì)算 = 將Pp=13.5×106Pa，q工進(jìn)=96.5L/min，η=0.7代入公式（2.6）中，求得頂出功率為 （5）頂出缸快退功率 頂出缸這個(gè)階段，同上可知頂出缸的這個(gè)階段的功率消耗也會(huì)比較小，頂出缸的也計(jì)算從略。 選擇電動(dòng)機(jī)的額定功率，參考功率消耗最大的工況。分析主缸和頂出缸各個(gè)工況，可知主缸加壓時(shí)的功率36kW是所有工況里功率消耗最大的。 查表Y系列電動(dòng)機(jī)型號(hào)大全，選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：Y225M-2。 其它技術(shù)參數(shù)為：額定功率：45kW；滿載轉(zhuǎn)速：2970r/min。 2.1.5 液壓控制閥的選擇 根據(jù)前面的計(jì)算的系統(tǒng)的油路的流量，主缸的快進(jìn)下行的最大排量等于流經(jīng)插裝閥15的最大流量 =3114.2L/min 表5 插裝閥的型號(hào) 名稱 型號(hào) 壓力（MPa） 流量（L/min） 插裝閥 LD80A20S1 31.5 3400 所選的插裝閥的最高使用壓力31.5>25MPa系統(tǒng)的工作壓力，滿足液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。同理可以選擇其它的液壓閥種類，所選的液壓閥型號(hào)如下。 溢流閥、插裝閥和電接點(diǎn)壓力表的流量和是主缸回程的最大排量 =1431.3L/min 表6 溢流閥的型號(hào) 名稱 型號(hào) 調(diào)壓范圍（MPa） 流量（L/min） 溢流閥 YF-F80H 7~21 1200 根據(jù)前面對(duì)液壓系統(tǒng)的分析和計(jì)算，該型號(hào)溢流閥符合設(shè)計(jì)要求標(biāo)準(zhǔn)。同理可以選出其它液壓閥的類型，其它液壓閥的選型表如下。 表7 液壓元件選型 序號(hào) 名稱 額定流量（L/min） 型號(hào) 1 插裝閥 1400 LD50A20S1 3 插裝閥 1400 LD50A20S1 4 插裝閥 1400 LD50A20S1 6 插裝閥 1400 LD50A20S1 11 插裝閥 1400 LD50A20S1 14 插裝閥 3400 LD80A20S1 15 插裝閥 3400 LD80A20S1 7 溢流閥 1200 YF-F80H 12 溢流閥 1200 YF-F80H 16 溢流閥 1200 YF-F80H 26 調(diào)速閥 200 Q-H32 27 調(diào)速閥 200 Q-H32 8 單向閥 1250 A-Hb80L 32 液控單向閥 1250 A1Y-Hb80L 緒表 36 電接點(diǎn)壓力表 YX-100 37 電接點(diǎn)壓力表 YX-100 38 電接點(diǎn)壓力表 YX-100 39 電接點(diǎn)壓力表 YX-100 2.1.6 液壓油管和管接頭選擇 （1）管子直徑的計(jì)算 在液壓系統(tǒng)中鋼管想要彎曲比較困難，它能承受的壓力比一般管子的要大，對(duì)于本課題所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)為一般選用無(wú)縫鋼管。對(duì)液壓控制系統(tǒng)中主缸和頂出缸工作壓力進(jìn)行查表、分析和計(jì)算可知。查表液壓手冊(cè)可知，液壓缸工作壓力較高，管子采用無(wú)縫鋼管[9]。 管子的內(nèi)徑的公式如下 式中 系統(tǒng)上一般的管道的通徑按所連接元件的通徑選取，考慮到系統(tǒng)一般進(jìn)油時(shí)的流量相比出油的流量要大，所以只需要對(duì)進(jìn)油的油管進(jìn)行選取與驗(yàn)算?，F(xiàn)只計(jì)算主缸系統(tǒng)進(jìn)油兩泵流量匯合的管子，管道油管內(nèi)徑d確定：主缸快進(jìn)所需流量q=1507.8L/min，而泵的額定流量q=1000L/min，取油管允許流速v=4m/s，代入公式（2.8），進(jìn)油口直徑d1 = 查表3.6-14，圓整后得，取d=80mm，壁厚t=10mm，取管子的材料為20鋼，則=410MPa。 （2）管子壁厚的驗(yàn)算 根據(jù)相關(guān)參考文獻(xiàn)管道壁厚 式中 ； ； n—安全系數(shù)，p<7MPa時(shí)，取n=8；p<17.5MPa時(shí)，取n=6；>17.5MPa時(shí)，取n=4。 由式（2.9）得 管子厚度的計(jì)算值小于選用值，所以油管的選擇合理。 （3） 管接頭選擇 油管和油管、油管和液壓元件之間通過(guò)管接頭連接，最重要的是管接頭的密封性是引起液壓系統(tǒng)的泄露的重要因素。對(duì)于油管直徑大于50mm，采用法蘭結(jié)構(gòu)連接可以可靠的保證密封。因?yàn)橛凸艿膬?nèi)徑為80mm，所以選用直通法蘭為：直通法蘭80JB/ZQ4488—86；中間法蘭為：中間法蘭80JB/ZQ4488—1986；法蘭蓋為：法蘭蓋80JB/ZQ4489—1986；直角法蘭為：直角法蘭80JB/ZQ4487—86。 2.1.7 確定油箱的有效容積 液壓油箱的有效容積和系統(tǒng)的壓力有關(guān)，為了防止液壓油從油箱里面溢出來(lái)，一般情況液壓油的油面高度不能高于油箱高度的80%。各個(gè)壓力的計(jì)算公式如下。 低壓系統(tǒng)() 中壓系統(tǒng)() 中高壓或高壓系統(tǒng)() 式中 —液壓油箱有效容積； —液壓泵額定流量。 本設(shè)計(jì)為高壓系統(tǒng)，油箱的有效容積通過(guò)上述可得 2.1.8 過(guò)濾器的選擇 選用離線過(guò)濾器，可以連續(xù)保持油液的清潔度，屬于精過(guò)濾器，選用纖維濾芯這種濾材形式，能過(guò)濾掉顆粒大小5~10μm。 過(guò)濾器的通油流量是泵的額定流量為1000L/min,查表3.5-24可知，選用YLH箱上回油過(guò)濾器，具體型號(hào)為YLH-1000×10。 過(guò)濾器基本參數(shù)：公稱流量為1000L/min，連接方式為法蘭，濾芯型號(hào)為H-X1000×10。 2.2 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能 液壓控制系統(tǒng)中有主缸和頂出缸兩個(gè)執(zhí)行元件，通過(guò)對(duì)管子的選擇，同理可以求出主缸的進(jìn)油和回油管子直徑分別為：；頂出缸的進(jìn)油和回油管子直徑分別為。液壓油選用，時(shí)，油液運(yùn)動(dòng)粘度，油液密度。 油液實(shí)際上是有粘度的，因此油液在油管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，受到粘性阻力的作用，過(guò)程中要消耗一定的能量，損失的能量主要是以壓力的方式表現(xiàn)出來(lái)的。這部分損失的能量以熱量的形式表現(xiàn)出來(lái)，液壓系統(tǒng)中溫度和系統(tǒng)的工作性能成反比。 2.2.1 主缸各工況壓力損失驗(yàn)算 （1）工進(jìn)加壓時(shí)的壓力損失驗(yàn)算 工進(jìn)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件最大速度為0.008m/s，工進(jìn)時(shí)最大流量為60.3L/min，由式（2.3）得液壓油在油管中的流速為 管道流動(dòng)雷諾數(shù)為 式中 —通流截面的直徑； —通流截面內(nèi)的平均流速； —油液的運(yùn)動(dòng)粘度。 工進(jìn)是進(jìn)油路中管道流動(dòng)雷諾數(shù)為 = 沿程壓力損失為 = 式中 ρ—液體密度； v—油管中油液的流速； λ—沿程阻力系數(shù)，理論值λ=64/Re。在實(shí)際情況油液在金屬管里流動(dòng)時(shí)，適合取λ=75/Re，在橡膠軟管中適合取λ=80/Re。 Re<2300，油液在管道內(nèi)流動(dòng)為層流，=75/Re。進(jìn)油管長(zhǎng)度為8m，由式（2.11）得沿程壓力損失為 液壓閥的壓力損失Δ；因此總壓力損失進(jìn)為 工進(jìn)加壓時(shí)最大的回油流量為 L/min 由式（2.3）得回油管中液壓油的流速為 = 由式（2.10）得管道流動(dòng)雷諾數(shù)為 ，油液在管道內(nèi)流動(dòng)為層流，=75/Re。進(jìn)油管長(zhǎng)度為，由式（2.11）得沿程壓力損失為 =1.116× 閥的壓力損失；調(diào)速閥壓力損失，因此總壓力損失為 泵的出口壓力為 式中 F—液壓缸工進(jìn)負(fù)載； —液壓缸無(wú)桿腔有效工作面積； —液壓缸有桿腔有效工作面積； —液壓缸效率。 由式（2.12）可得主缸泵的出口壓力 （2）快進(jìn)、快退時(shí)的壓力損失 主缸快進(jìn)時(shí)，所受的負(fù)載比較小，泵的出口壓力也比較好；主缸快退時(shí)，所受的負(fù)載也比較小，與工進(jìn)時(shí)的負(fù)載3153kN相比要小[11]，泵的出口壓力也比工進(jìn)時(shí)小，主缸其它的工況的壓力損失都很小，驗(yàn)算過(guò)程從略。 2.2.2 頂出缸各工況壓力損失驗(yàn)算 （1）工進(jìn)頂出時(shí)的壓力損失驗(yàn)算 頂出缸頂出速度為0.02m/s，需要的最大流量為122.1L/min，進(jìn)油管直徑D=25mm，由式（2.3）得液壓油在油管中的流速v1 =cm/min=19669cm/min=327.8cm/s 由式（2.10）管道流動(dòng)雷諾數(shù)為 = ，油液在管道內(nèi)流動(dòng)為層流，=75/Re。進(jìn)油管長(zhǎng)度為，由式（2.11）得沿程壓力損失為 = 液壓閥的壓力損失，因此總壓力損失進(jìn)為 = 工進(jìn)頂出時(shí)最大回油流量為 =L/min 由式（2.3）得回油管中液壓油的流速為 = 由式（2.10）得管道流動(dòng)雷諾數(shù)為 = ，油液在管道內(nèi)流動(dòng)為層流，=75/Re。進(jìn)油管長(zhǎng)度為，由式（2.11）得沿程壓力損失為 閥的壓力損失=0.05×Pa，調(diào)速閥壓力損失=0.5×Pa，因此總壓力損失為 = 由式（2.12）可得頂出缸泵的出口壓力為 Pa （2）快進(jìn)、快退時(shí)的壓力損失 頂出缸的快退和快進(jìn)和頂出時(shí)的負(fù)載1001kN相比要小，這與主缸的快進(jìn)和回程有點(diǎn)類似，具體驗(yàn)算過(guò)程從略[13]。 通過(guò)對(duì)液壓系統(tǒng)的壓力損失的驗(yàn)算可知，上述設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)的要求。 2.2.3 液壓系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算 液壓缸各工況輸入功率P輸入，在電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算中已經(jīng)得出，下面對(duì)液壓缸各工況的輸出功率進(jìn)行計(jì)算。 主缸工進(jìn)加壓時(shí)輸入、輸出功率為 工進(jìn)時(shí)系統(tǒng)發(fā)熱功率==12.8kW， 主缸工進(jìn)時(shí)，功率消耗是最大的，這里只對(duì)主缸的工進(jìn)溫升進(jìn)行驗(yàn)算。 主缸工進(jìn)發(fā)熱功率為。系統(tǒng)溫升?T計(jì)算公式[14]如下 式中 —系統(tǒng)溫升； 自然冷卻通風(fēng)很差時(shí)，；自然冷卻通風(fēng)良好時(shí)，；專用冷卻器時(shí)，。選擇散熱系數(shù)。 計(jì)算油箱的散熱面積的公式如下 即 = 將，，代入公式得 == 根據(jù)相關(guān)的資料可得，假如液壓系統(tǒng)中最高油溫的許用值為，對(duì)于一般機(jī)床，對(duì)于工程機(jī)械。通過(guò)對(duì)液壓系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算，滿足設(shè)計(jì)要求。 油箱的散熱功率為 （2.15） 式中 —油箱的有效散熱面積； —散熱系數(shù)，； —環(huán)境和油溫之差，； —總發(fā)熱功率， 代入數(shù)值得 2.2.4 冷卻器的選型 因?yàn)橐簤河驮诠軓街械难爻虊毫p失，由液壓能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，提升油液的溫度。油箱的散熱無(wú)法滿足散熱的需要時(shí)，則設(shè)計(jì)冷卻器的換面積為 式中 —油箱散熱功率； —冷卻器傳熱系統(tǒng)，查表3.5-54可知， —平均溫度差， 代入數(shù)值得 考慮到冷凝管需要長(zhǎng)期的使用，因此實(shí)際值要比理論值大30%左右，即 查表3.5-56[15]選取冷卻器的型號(hào)為2LQFW-A0.3F，冷卻器的實(shí)際散熱面積取整為0.3。 第3章 結(jié)束語(yǔ) 液態(tài)模鍛是一種少切削或無(wú)切削的精密成型新工藝，將金屬液加入到液態(tài)模鍛的型腔內(nèi)，再施加一點(diǎn)的壓力使之成型，從而得到所需要的毛坯鍛件。該工藝成型的鍛件的質(zhì)量?jī)?yōu)良、環(huán)保、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，該工藝是現(xiàn)在摩托車和汽車輪轂主要的生產(chǎn)方式。 本設(shè)計(jì)的3150液態(tài)模鍛液壓機(jī)是用于摩托車輪轂的生產(chǎn)，該液壓系統(tǒng)是采用多個(gè)插裝閥控制，該液壓系統(tǒng)可以達(dá)到的要求：液壓系統(tǒng)的最高工作壓力為，主缸的空載下行速度為，主缸工進(jìn)加壓速度為，主缸回程速度為，頂出缸頂出速度為，頂出缸回退速度為。 液態(tài)模鍛液壓機(jī)是一種新型的鍛壓設(shè)備，在現(xiàn)在的社會(huì)發(fā)展前景前景比較好，而且市場(chǎng)的需求量也比較大。液壓機(jī)的操作比較簡(jiǎn)單，而且它的性能也比較好，成型的毛坯鍛件的質(zhì)量也比較高。隨著液態(tài)模鍛的理論知識(shí)的不斷的完善，液態(tài)模鍛會(huì)越來(lái)越被廣大人民接受，成型的鍛件的精度也越來(lái)越高。根據(jù)現(xiàn)在液態(tài)模鍛的發(fā)展現(xiàn)狀，可以發(fā)現(xiàn)液態(tài)模鍛將會(huì)在未來(lái)的加工制造業(yè)中占據(jù)重要的席位。 液態(tài)模鍛液壓系統(tǒng)在工作的過(guò)程中，出現(xiàn)一些系統(tǒng)故障也是比較常見(jiàn)的。雖然當(dāng)今國(guó)內(nèi)外升入探索和研究了液壓系統(tǒng)的故障的排除和診斷的技術(shù)方法，但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)不斷的引入，液壓系統(tǒng)的故障的形式也變的多變起來(lái)，我們需要更多的探索和研究來(lái)解決這些問(wèn)題?？梢詫⒍喾N液壓系統(tǒng)的診斷方法結(jié)合起來(lái)來(lái)解決一個(gè)問(wèn)題，通過(guò)取長(zhǎng)補(bǔ)短，還可以結(jié)合一些其它的先進(jìn)的技術(shù)來(lái)解決液壓系統(tǒng)的故障問(wèn)題，因此對(duì)液壓系統(tǒng)故障采用綜合的評(píng)判和診斷方法是以后解決液壓系統(tǒng)故障的發(fā)展趨勢(shì)。 致 謝 設(shè)計(jì)的完結(jié)，這同時(shí)也意味著我的大學(xué)生活也要接近尾聲了，在大學(xué)期間，機(jī)械專業(yè)方面的知識(shí)由了一定的了解，同時(shí)在大學(xué)生活中品嘗了許多的酸甜苦辣，有辛酸同時(shí)也有快樂(lè)，感覺(jué)過(guò)的還算蠻充實(shí)的，在畢業(yè)論文寫完的一瞬間還是比較有成就感的，畢業(yè)論文中應(yīng)用了很多我們以前學(xué)過(guò)的知識(shí)，在這次設(shè)計(jì)中鞏固了舊知識(shí)的同時(shí)也學(xué)習(xí)了很多的新知識(shí)，總之而言，受益良多，感慨良多。 在這里我要非常感謝我的指導(dǎo)老師杜老師，在杜老師的指導(dǎo)下，雖然在做設(shè)計(jì)的過(guò)程有點(diǎn)困難，最終還是完成了。在這個(gè)過(guò)程中指導(dǎo)老師給予了我很大的幫助，杜老師總能把復(fù)雜的知識(shí)用簡(jiǎn)單的話語(yǔ)讓我能夠理解，在教導(dǎo)我的時(shí)候老師非常的細(xì)心。老師雖然平時(shí)的工作蠻忙的，但是在我做設(shè)計(jì)的各個(gè)階段中，從選題到查找資料、開(kāi)題報(bào)告、中期檢查、論文初稿的確定等，每一步老師都親自幫助和指導(dǎo)我。 在大學(xué)這四年的學(xué)習(xí)中，本專業(yè)各個(gè)課程的任課老師和同班同學(xué)都給予了我很大的幫助，在這我也想對(duì)你們大家說(shuō)一聲謝謝，沒(méi)有你們的幫助，再大學(xué)生活中也不會(huì)過(guò)的這么充實(shí)。 本次的設(shè)計(jì)讓我學(xué)習(xí)了很多關(guān)于液態(tài)模鍛方面的知識(shí)，這次設(shè)計(jì)很多的液壓知識(shí)以前都沒(méi)注意過(guò)，通過(guò)這次的設(shè)計(jì)，讓我對(duì)液壓知識(shí)有了更一步的認(rèn)識(shí)和了解。 寫設(shè)計(jì)是對(duì)本專業(yè)學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)再系統(tǒng)的學(xué)習(xí)一邊，對(duì)于不考研的同學(xué)，設(shè)計(jì)的結(jié)束就意味著學(xué)生生活即將的結(jié)束，以后可能都不會(huì)有當(dāng)學(xué)生的機(jī)會(huì)了，但是我相信社會(huì)是一個(gè)更好的學(xué)校，也許在社會(huì)中你能學(xué)到更多。 37 參考文獻(xiàn) [1] 王益群，高殿榮．液壓工程師技術(shù)手冊(cè)[M]．北京：化工業(yè)出版社，2010：1~191． [2] 李艷.液態(tài)模鍛液壓機(jī)的研究開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)[J]．機(jī)床與液壓，2002，06：160~162． [3] 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