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燕 山 大 学

本科毕业设计（论文）开题报告

课题名称：液压机设计
学院（系）： 燕山大学
年级专业： 09机械设计
学生姓名： 某某某
指导教师： xxxx
完成日期： 2011/3/23

一、选题的目的和意义
我选的课题是设计一个10MN预应力框架粉末冶金压机。中国液压机行业经过半个世纪的发展在技术及生产上已经基本成熟，其国内市场占有率是其他机床所不能比拟的。但和国际发达国家的专业液压机制造公司如米勒万家顿、舒勒、川崎油工相比，尚有较大的差距。虽然我们的产量很大但我们的价格却只有它们的1 / 4-1 / 10O 要缩小这种差距，参与国际竞争，把液压机打入国际高端市场，不能仅仅依靠价格的优势，必须把产品的技术含量和质量放在第一位，这才是中国液压机行业的根本目标。近年来，液压机技术发展迅猛，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值得进一步研究和改进的问题。
设计液压机的意义在于其不但具有较大的通用性，适用于塑性材料的成形如簿板件的落料、拉伸、压印等；轴类件的校正；零部件的压装；粉末制品的压制。还具有点动、手动和半自动等操作方式，可按工艺需要任选定时或定位控制，压力和行程可调，操作灵便、工作可靠。
二、课题的国内外现状景
⒈液压机的应用与发展
自19世纪问世以来液压机发展很快，已成为工业生产中必不可少的设 备之一。由于液压机在工作中的广泛适应性，使其在国民经济各部门获得 了广泛的应用。如板材成型；管、线、型材挤压；粉末冶金、塑料及橡胶 制品成型；胶合板压制、打包；人造金刚石、耐火砖压制和炭极压制成型； 轮轴压装、校直等等。各种类型液压机的迅速发展．有力地促进了各种工 业的发展和进步。随着人们生活水平的提高，金属压制和拉伸制品的需求 逐年提高，同时，对产品品种的需求也越来越多，另一方面产品的生产批 量日益缩小。为与中、小批量生产相适应，需要能够快速调整的加工设备， 这使液压机成为理想的成型工艺设备。
⒉ 国内液压机行业的现状及发展方向
(1)在生产能力及市场方面，国内液压机的产量每年都有很大的增长率。
(2)在产品的技术水平上，国内液压机单机的技术水平达到了国际中等或 较先进水平。
(3)在质量水平上，随着用户对产品质量要求的不断提高， 国内各液压 机生产企业越来越重视产品的质量问题。
⒊ 液压机的发展方向和趋势
(1) 配有自动上下料装置的液压机或自动生产线将会成为未来液压机
发展的方向。现阶段，由于劳动力成本和技术问题， 国内的企业多采用人工上下料。
(2)多工位液压机的需求将会大幅度增加。由于加工设备、技术等原因， 现在国内多工位液压机不是很多。多工位液压机有很多优点:①多道 工序 在一台液压机中不同的工位完成，减少了液压机的台数，进而减少了设备 占用面积； ② 减少了设备的中间送料程序和操作人员；③ 提高了生产效 率；④ 减少了投资成本。
(3)快速、高速液压机在批量生产中能成倍地提高效率。如果液压机的 效率能提高一倍，则一条生产线可代替两条生产线， 在用户投资增加不大 的情况下一条线即可代替两条线。
(4)依托电液比例技术、传感器、电子、计算机、网络等提升液压机的 性能。
(5)在环保、节能方面，今后在液压机的设计及制造中应引起各制造企 业的足够重视。这方面要做好以下几点：① 减少液压机的装机功率，减少 工作中的能量损失。液压系统中尽量减少溢流、节流，合理设计液压系统。 ② 提高密封质量，减少液压油泄漏对环境的污染。⑧ 减少噪声，对大的 噪声源进行隔离和封闭。
三、液压机的工作原理

其工作原理如图 1—1 所示。两个充满工作液体的具有柱塞和活塞
的容腔由管道相连接，当小柱塞 l 上的作用力为 F1 时，液体的压力为 p；
A1 为柱塞 1 的工作面积。根据帕斯卡原理：在密闭的容器中，液体压
力在各个方向上是相等的，则压力 p 传递到容腔的每一点，因此，在大 柱塞 2 上产生向上的作用力 F2，迫使工件 3 变形。
四、本课题研究的基本内容
1.提出10MN预应力框架粉末冶金压机本体结构设计方案。
2.给出主要零部件的结构方案设计。
3.建立整体分析模型，采用 ANSYS 进行分析计算校核，确定最优的整体 设计方案。
五、本课题的基本参数
（1） 公称力：10000kN; （2） 回程力：1000KN； （3） 下拉力：600kN
（4） 滑块行程： 1250mm；（5）快速下行速度：150mm/s,回程速度：150mm/s；工作速度0-10 mm/s
（6） 工作台有效尺寸(左右×前后)：1700mm × 1600mm
（7） 液体工作压力：25MPa
按液压机床类型初选液压缸的工作压力为25Mpa,根据快进和快退速度要求，采用单杆活塞液压缸。快进时采用差动连接，并通过充液补油法来实现，这种情况下液压缸无杆腔工作面积应为有杆腔工作面积的6倍，即活塞杆直径d与缸筒直径D满足
d = √〈(5/6)D〉 的关系

快进时，液压缸回油路上必须具有背压,防止上压板由于自重而自动下滑，根据《液压系统设计简明手册》表2-2中，可取=1Mpa，快进时，液压缸是做差动连接，但由于油管中有压降存在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，估计时可取,快退时，回油腔是有背压的，这时亦按2Mpa来估算。
计算液压缸面积

—— 液压缸工作腔的压力 Pa
—— 液压缸回油腔的压力 Pa

六、本课题的研究方案及特点
1.机架采用焊接式
⑴焊接件与铸造件比较成本大大降低，重量厚度也在一定程度上降低。
⑵降低了生产条件。不具备铸造能力的工厂也能生产液压机，使得液压机 普及化。
⑶焊接板性能在抗拉强度和疲劳强度上优于铸造件。
⑷但焊接件焊缝易被破坏，除了在焊接时保证焊接质量外。我决定采用粘 结技术修复，它具有快捷，省工，价廉等优点。现在具体介绍一下具体方 法如下：①清洁除油②表面粗化处理③防止人体污染④施胶。
2.预应力机架结构
本机采用组合式预紧框架机身，主缸与滑块做成一体。在液压机机架的
结构设计中，立柱往往是薄弱环节，它不但要承受轴向拉力，而且还要承
受偏向载荷引起的弯矩。特别是立柱与横梁的连接部位，截面形状剧烈变
化，或由于连接方式，均会引起应力集中。采用预应力机架的特点是将在
偏心载荷下承受拉弯联合作用而处于复杂受力状态的立柱，改成由高强材
料制成的拉杆来承受拉力和由空心管状柱套来承受弯矩和轴向压力。
3.缸梁结构阐述
主缸与滑块做成一体，且滑块具有足够长的导轨，并安装有精度较高的 行程调整装置和斜面式可调的机械限位装置，可保证挤压制件有较高的尺 寸和形状精度。如图 1-2 所示，采用缸梁一体结构具有如下优点：
①缸的分布紧密，使其结构紧凑，受力集中。
②受力情况好，整机刚度大。
③避免法兰承受受力，可靠性增强，梁身变形小。
七、研究步骤、方法及措施
1 学习课题相关资料，了解液压机机基本工作原理，了解生产此种设 备的最新产品。根据设计要求初步拟液压机外形图；
2 仔细参看前人的相关介绍及系统设计，分析其特点、吸收其中的优
点，思考不足之处的产生原因，进一步完善整体的设计。初步计算并论证 方案的可行性、绘制出整体图（A 0 图纸一张）；
3 查阅资料，了解液压机最新的研究成果和动态，了解液压机目前发 展的趋势、本课题存在的主要不足点、优点、处于行业的位置及针对这些 不足点、提高和改进的方法，并考虑在自己设计液压机当中；
4 根据设计计算结果，并考虑生产实际要求分析选择合理的尺寸，布 局总体结构图；
5 完成总体设计，典型零件图设计，典型零件的有限元分析；
6 完成外文资料的翻译和设计说明书。
研究设计过程中将适时地采用计算机辅助计算与辅助设计，提高设计 的精确度与效率。
研究期间要广泛、仔细听取导师和相关专业人士的意见和建议，避免 走不必要的弯路，提高设计的科学性与有效性。
八、研究工作进度
第 1—4 周：收集、阅读有关资料，确定方案，撰写开题报告、文献综 述，初步拟定系统原理图，方案的初步计算；
第 5—10 周：液压机原理图的设计，液压机装配图的设计，零件图的 设计；
第 11—13 周：做出典型部件三维模型、校核典型零件，翻译外文资料； 第 14—15 周：完成设计说明书；
第 16—17 周：审图改图，准备答辩。
九、主要参考文献
[1] 孙乾康，张鹰，周建民.用粘结技术修复大型液压件[J].焊接，2006，27（5）：47-48.
[2] 朱钒.张志，张富到. 国内外液压技术现状及发展趋势[J].机床与液压，2000，NO.1：6-7
[3] 何强.张大可. 法兰支承液压缸的应力计算及讨论[J]. 机械，2007，3（34）：15-17.
[4] 陈尚齐.锻造液压机本体结构发展述评[J].重机制造,1987,2(5):111-111.
[5] 裴连翥.横向框架式新液压机构[J].机械设计与制造，2008，7（2）：7-8.
[6] 姚宝森.我国板冲液压机的现状及发展[J].综述，2007， 2（22）：22-23.
[7] 机械设计手册编委会.机械设计手册 [M]. 北京：机械工业出版社，2004.
[8] 俞新陆.液压机[M].北京：机械工业出版社，1982..7.
[9] 俞新陆.液压机现代设计理论[M].北京：机械工业出版社，1987.5.
[10] 天津市锻压机床厂.中小型液压机设计与计算 [M].天津：人民出版社,1992.
[11] 李状云.液压元件与系统[M].北京：机械工业出版社，1999.
[12]白象忠.材料力学[M].中国建材工业出版社,2003
[13] D.Denman and W.McNei,Multi-axial servohydraulic systems,MARCEL DEKKER,INC.New York and Base 1988

十、导师意见

指导教师（签字）

年 月 日

十一、审核意见

审查结果： 1、通过； 2、完善后通过； 3、未通过

负责人（签字）：

年 月 日
第 8 页 共 9 页