1512+沖壓機床液壓控制系統(tǒng)設計

1512+沖壓機床液壓控制系統(tǒng)設計,沖壓,機床,液壓,控制系統(tǒng),設計 南京理工大學泰州科技學院畢業(yè)設計（論文）開題報告專 業(yè) ： 機械工程及自動化學 生 姓 名： 陸輝學 號：05010127設 計 (論 文 )題 目 ： 沖壓機床液壓控制系統(tǒng)設計指 導 教 師 : 張衛(wèi)2009 年 3 月 22 日1開題報告填寫要求1．開題報告（含“文獻綜述” ）作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內完成，經(jīng)指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；2．開題報告內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見；3． “文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內，學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于 15 篇科技論文的信息量，一般一本參考書最多相當于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊） ；4．有關年月日等日期的填寫，應當按照國標 GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2009 年 3 月 15 日”或“2009-03-15” 。2畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告1．結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫2000 字左右的文獻綜述：文 獻 綜 述摘要 本文首先介紹了四柱式?jīng)_壓機床的組成及特點，其次闡述了沖壓機床液壓控制系統(tǒng)的組成及其工作方式，最后總結了 AMESim 這一液壓系統(tǒng)仿真設計方法。關鍵詞 沖壓機床 液壓控制系統(tǒng) AEMSim 1 沖壓機床沖壓技術的真正發(fā)展，始于汽車的工業(yè)化生產(chǎn)。20 世紀初，美國福特汽車的工業(yè)化生產(chǎn)大大推動了沖術的研究和發(fā)展 [1]。沖壓加工是利用金屬模具將鋼材或坯料分離或變形的工藝方法。具有操作簡單、生產(chǎn)效率高、尺寸和形狀精度高、能沖制復雜零件、容易實現(xiàn)機械化和自動化等優(yōu)點。廣泛應用于汽車、拖拉機、電機、電器儀表、輕工等制造行業(yè)中。其中便攜式多功能手動鋁合金沖壓機床具有結構簡單、緊湊、體積小、重量輕、便于攜帶、使用方便、成本低、應用范圍廣等特點 [2]。沖壓機床種類繁多，四柱式?jīng)_壓機床一般特點是在底座上設置有沖槽和沖孔凹槽，在底座上還設置有兩個的導向立板，曲軸設置在導向立板的孔中，曲軸的偏心部分限位在兩個導向立板之間，曲軸偏心部分的外側裝有導向滑塊，在導向滑塊上鑲嵌有與沖槽和沖孔凹槽相對應的沖槽和沖孔凸模。沖壓機床包括機械結構，液壓機，電控設備等。其中，液壓機的結構形式很多，以四柱式液壓機最為常見。液壓機是一種可用于加工金屬，塑料，木材，皮革，橡膠等各種材料的壓力加工機械，能完成鍛壓，沖壓，折邊，冷擠，校直，彎曲，成形，打包等多種工藝，具有壓力和速度可大范圍無級調整，可在任意位置輸出全部功率和保持所需壓力等許多優(yōu)點，因而用途十分廣泛 [6]。2 沖壓機床液壓控制系統(tǒng)32.1 沖壓機床液壓控制系統(tǒng)組成執(zhí)行元件采用液壓元件，用液體作傳遞能量的工作介質的控制系統(tǒng)稱做液壓控制系統(tǒng)。液壓壓力機（簡稱液壓機）是壓力機的一種類型，它通過液壓系統(tǒng)產(chǎn)生很大的靜壓力實現(xiàn)對工件進行擠壓、校直、冷彎等加工。液壓機的結構類型有單柱式、三柱時、四柱式等形式，其中以四柱式液壓機最為典型，它主要由橫梁、導柱、工作臺、上滑塊和下滑塊頂出機構等部件組成 [3][7][11]。2.2 沖壓機床液壓機工作方式液壓機的主要運動是上滑塊機構和下滑塊頂出機構的運動，上滑塊機構由主液壓缸(上缸)驅動，頂出機構由輔助液壓缸(下缸)驅動。液壓機的上滑塊機構通過四個導柱導向、主缸驅動，實現(xiàn)上滑塊機構“快速下行→慢速加壓→保壓延時→快速回程→原位停止”的動作循環(huán)。下缸布置在工作臺中間孔內，驅動下滑快頂出機構實現(xiàn)“向上頂出→向下退回”或“浮動壓邊下行→停止→頂出”的兩種動作循環(huán)。液壓機液壓系統(tǒng)以壓力控制為主，系統(tǒng)具有高壓、大流量、大功率的特點。如何提高系統(tǒng)效率，防止系統(tǒng)產(chǎn)生液壓沖擊是該系統(tǒng)設計中需要注意的問題 [4][8]。2.3 常見沖壓機床液壓控制系統(tǒng)設計JG21-160 沖床的滑塊由液壓缸驅動，用于工件的沖剪加工，可以實現(xiàn)滑塊快速下降—沖剪下降—快速上升—停止的工作循環(huán) [6][7]。液壓機的液壓控制系統(tǒng)原理圖如圖 1 所示。上滑塊由主缸驅動實現(xiàn)加壓，下滑塊由下缸驅動實現(xiàn)頂出。系統(tǒng)有兩個泵，主泵為恒功率變量泵，最高工作壓力由溢流閥8 的遠程調壓閥 9 調定。輔助泵 2 是低壓小流量定量泵，用于供應液動閥的控制油。各個行程的動作如下：（1）啟動 液壓泵電機啟動時，全部換向閥的電磁鐵處于斷電狀態(tài)，泵輸出的油經(jīng)三位四通電液換向閥 10（中位）及閥 4（中位）流回油箱，泵空載啟動。活動橫梁空程快速下降，電磁鐵 1YA 及 5YA 通電，閥 10 及閥 11 換至右位，控制油經(jīng)電磁換向閥 11（右位） ，打開液控單向閥 12，主工作腔下腔油經(jīng)閥 12、閥 10（右位）及閥 4（中位）排回郵箱，動梁在重力作用下快速下降，此時主工作缸上腔形成負壓，上部油箱的低壓油經(jīng)充液閥 14 向主缸上腔充液，同時泵輸出的油也經(jīng)閥 10 及單向閥 15 進入主缸上腔。4進油路：泵 3—閥 10 右位—閥 15—主缸上腔回油路：主缸下腔—閥 12—閥 10 右位—閥 4 中位—油箱1-控制泵組 2-主電機 3-液壓泵 4、10-電液換向閥 5、7、8-溢流閥 6-節(jié)流閥 9-遠程調壓閥 11、15-電磁換向閥 12-液控單向閥 13-支承閥 14-充液閥 16-單向閥 17-壓力繼電器圖 1 3150KN 滑閥式一般用途液壓機液壓控制系統(tǒng)圖活動橫梁慢速下降及工作加壓，活動橫梁下降至一定位置，觸動行程開關 2s，使5YA 斷電，閥 11 復位，液控單向閥 12 關閉，主缸下腔油須經(jīng)支承閥 13 排回油箱，活動橫梁不再靠重力作用下降，必須依靠泵輸出的壓力油對活塞加壓，才能使活動橫梁下降，活動橫梁下降速度減慢，此時，活動橫梁的速度取決于泵的供油量，改變泵的流量即可調節(jié)活動橫梁的運動速度。在工作加壓過程中，主工作缸內油壓取決于工件的變形阻力。進油路：泵 3—閥 10 右位—閥 15—主缸上腔回油路：主缸下腔—閥 13—閥 10 右位—閥 4 中位—油箱（2）保壓 電磁鐵 6YA 通電，閥 15 接通油箱；1YA 斷電，利用單向閥 15 及充液閥 14 之錐面，對主缸上腔油密封，依靠油液及機架的彈性進行保壓。5若主缸上腔油壓降低，低到一定值時，壓力繼電器 16 發(fā)出訊號，使電磁鐵 1YA 通電，泵向主缸上腔供油，使油壓升高，保持保壓壓力。而當油壓超過一定值時，壓力繼電器 16 又發(fā)訊號，使 1YA 斷電，液壓泵停止向主缸上腔供油，油壓不再升高。（3）快速回程 電磁鐵 6YA 斷，2YA 通電，閥 10 換至左位，壓力油經(jīng)閥 10（左位）使充液閥 14 開啟，主缸上腔油經(jīng)閥 14 排回油箱，壓力油經(jīng)閥 12 進入主缸下腔，推動活塞上行，活動橫梁快速回程。進油路：泵 3—閥 10 左位—閥 12—主缸下腔回油路：主缸上腔—閥 14—油箱（4）浮動壓邊 當需要利用頂出缸為板料拉伸進行壓邊時，可先令電磁鐵 3YA 通電，閥 4 換至左位，壓力油經(jīng)閥 10（中位）及閥 4（左位）進入頂出缸下腔。頂出缸上腔油經(jīng)閥 4（左位）排回油箱，頂出活塞上行，當壓靠壓邊圈后，令 3YA 斷電。坯料進行反拉伸時，頂出缸活塞在動梁壓力作用下，隨動梁一起下降。頂出缸下腔油經(jīng)節(jié)流閥 6 及溢流閥 5 排回油箱，由于節(jié)流閥 6 存在一定節(jié)流阻力，因而產(chǎn)生一定油壓，相應使頂出缸活塞上產(chǎn)生一定的壓邊力。調節(jié)溢流閥 5 即可改變此浮動壓邊力。頂出器頂出及退回，電磁鐵 3YA 通電，閥 4 換至左位，頂出缸活塞上行，頂出。進油路：泵 3—閥 10 中位—閥 4 左位—頂缸下腔回油路：頂缸上腔—閥 4 左位—油箱而電磁鐵 4YA 通電，閥 4 換至右位，則頂出缸活塞下行，退回。進油路：泵 3—閥 10 中位—閥 4 右位—頂缸上腔回油路：頂缸下腔—閥 4 左位—油箱（6）停止 全部電磁鐵處于斷電狀態(tài)，閥 4 和閥 10 處于中位，液壓泵 3 輸出的油經(jīng)閥 10（中位）及閥 4（中位）排回油箱，泵卸荷。液控單向閥 12 將主工作缸下腔封閉，支承活動橫梁懸空，停止不動。（7）其他 溢流閥 8 及遠程調壓閥 9 作為系統(tǒng)安全調壓用，溢流閥 7 則作為頂出缸下腔安全限壓用 [14]。3 液壓控制系統(tǒng)仿真設計方法作為一種多學科領域復雜系統(tǒng)建模仿真解決方案，AMESim（Advanced Modeling Environment for Simulation of engineering systems）提供了一個系統(tǒng)工程設計的6完整平臺，使用戶得以建立復雜的多學科領域系統(tǒng)的模型，并在此基礎上進行仿真計算和深入的分析。用戶可以在 AMESim 平臺上研究任何元件或系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能，如在燃油噴射、制動系統(tǒng)、動力傳動、機電系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)中的應用。工程設計師完全可以應用集成的一整套 AMESim 應用庫來設計一個系統(tǒng)，所有這些來自不同物理領域的模型都是經(jīng)過嚴格測試和實驗驗證的，AMESim 可讓工程師迅速達到建模仿真的最終目標，使用戶從繁瑣和高度專業(yè)的數(shù)學建模中解放出來，從而專注于物理系統(tǒng)本身的設計 [6][9]。AMESim 正處于不斷的快速發(fā)展中，AMESim 軟件目前在中國銷售的主要產(chǎn)品模塊有：4 個操作平臺、1 個三維動畫前后處理工具、28 個應用模型庫（共有 3,500 個模型） 、5 個接口工具、1 個優(yōu)化設計工具包以及 10 個實時仿真代碼生成功能?，F(xiàn)有的應用模型庫有：機械庫、信號控制庫、液壓庫（包括管道模型） 、液壓元件設計庫、液阻庫、注油庫 （如潤滑系統(tǒng)） 、氣動庫 （包括管道模型） 、氣動元件設計庫、熱庫、熱液壓庫、熱液壓元件設計庫、熱氣動庫、冷卻系統(tǒng)庫、二相流庫、空氣調節(jié)庫、電磁庫、電機及驅動庫、IFP 整車性能庫/駕駛庫、IFP 發(fā)動機庫、IFP 排放庫、IFP C3D 三維燃燒計算功能、平面機構庫、動力傳動庫、車輛動力學庫、換熱器布置工具庫、混合氣體庫、濕空氣庫。作為在設計過程中的一個主要工具，AMESim 還具有與其它軟件包豐富的接口，例如Simulink、Adams、LabVIEW、Simpac、Flux2D、RTLab、dSPACE、iSIGHT 等等 [10][12]。4 總結本課題即針對 3150KN 四柱式?jīng)_壓機床液壓控制系統(tǒng)設計需求，基于 AMESim 進行沖壓機床液壓控制系統(tǒng)設計并對關鍵部件進行數(shù)字建模仿真，完成動態(tài)仿真實驗，實現(xiàn)幫助企業(yè)實現(xiàn)沖壓機床液壓系統(tǒng)優(yōu)化的目的。7參 考 文 獻[1] 郭成，儲家佑. 現(xiàn)代沖壓技術手冊[M]. 北京: 中國標準出版社，2005.[2] 程燕軍，柳舟通. 沖壓與塑料成型設備[M]. 北京: 科學出版社，2005.[3] 李永堂，雷步芳，高雨茁. 液壓系統(tǒng)建模與仿真[M]. 北京: 冶金工業(yè)出版社，2003.[4] 張利平. 液壓控制系統(tǒng)及設計[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2006.[5] 李華聰，李吉 . 機械/液壓系統(tǒng)建模仿真軟件 AMEsim[J]. 計算機仿真, 2006，(12): 294-298.[6] 王平, 葉曉葦. 沖床加工設備及自動化[M]. 武漢：華中科技大學出版社，2006.[7] 俞新陸，楊津光. 液壓機的結構與控制[M]. 北京：機械工程出版社，1997.[8] 俞新陸. 液壓機的設計與應用[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2006.[9] 付永領，祁曉野 . AMEsim 系統(tǒng)建模和仿真—從入門到精通[M]. 北京：北京航天航空大學出版社，2006. [10] 蘇東海，于江華.液壓仿真新技術 AMEsim 及應用[J].機械工程.2006，(11):35-37. [11] 盧長耿, 李金良. 液壓控制系統(tǒng)的分析與設計[M]. 北京:煤炭工業(yè)出版社, 1991.[12] 劉海麗，李華聰.液壓機械系統(tǒng)建模仿真軟件 AMEsim 及其應用[J].機床與液壓,2006，(6):124-126.[13] 邊海岸, 戴雙獻. 四柱式萬能液壓機液壓系統(tǒng)原理研究[J].中國機械工程師,2007, (7): 92-93. [14] 王積偉, 章宏甲. 液壓與氣壓傳動[M].機械工業(yè)出版社,2007.[15] 李玉琳. 液壓元件與系統(tǒng)設計[M].北京:北京航空航天大學出版社,2002.8畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：本課題針對企業(yè)需求，首先研究 3150KN 四柱式?jīng)_壓機床液壓控制系統(tǒng)的組成，進而基于 AMESim 進行沖壓機床液壓控制系統(tǒng)設計并對關鍵部件進行數(shù)字建模仿真，并完成動態(tài)仿真實驗，實現(xiàn)幫助企業(yè)實現(xiàn)沖壓機床液壓系統(tǒng)優(yōu)化的目的。原始數(shù)據(jù)具體要求如下：3150KN 液壓機基本參數(shù)為：公稱力：3150KN，頂出力：630KN，液體最大工作壓力：25MPa，滑塊行程：800mm，頂出行程：300mm，開口高度：1250mm，工作臺面有效尺寸左右×前后：基型1120×1120mm2技術要求具體要求如下：滑塊行程速度：快速下行 V1 150mm/s，慢速下行 V2 25mm/s，工作 V310mm/s，回程 V4 80mm/s，頂缸頂出及退回速度 V5 50mm/s工作要求具體要求如下：（1）對 3150KN 四柱式液壓控制系統(tǒng)進行需求分析并進行總體設計；（2）進行機床液壓控制系統(tǒng)系統(tǒng)的詳細設計，計算并確定液壓系統(tǒng)各部分的尺寸，其中主要包括油缸尺寸和液壓泵規(guī)格的確定和各個閥的選型；（3）運用 AMESim 軟件對所設計的機床液壓控制系統(tǒng)進行仿真調試，解決換向壓力沖擊大和回程速度慢的問題；（4）按要求提供設計文檔及畢業(yè)設計論文。9畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告指導教師意見：1．對“文獻綜述”的評語：該生通過閱讀與本課題相關的參考文獻，進行了一些總結和思考，撰寫的本文獻綜述能夠反映“沖壓機床液壓控制系統(tǒng)設計”的課題背景以及相關知識，論文撰寫尚通順，符合規(guī)范，達到了撰寫文獻綜述要求和目的，為畢業(yè)設計后期分析打下了基礎。2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測：“沖壓機床液壓控制系統(tǒng)設計”這一課題的深度、廣度及工作量均適中，合適學生在畢業(yè)設計期間完成，希望該生能獨立的進行沖壓機床液壓控制系統(tǒng)的研究，完成課題的要求，撰寫畢業(yè)論文，達到進行科研訓練和本科畢業(yè)設計的要求。指導教師： 年 月 日10所在專業(yè)審查意見：負責人： 年 月 日