20MN快速锻造液压机液压系统的设计
液压系统的设计步骤与设计要求
液压系统的设计步骤与设计要求液压传动系统是液压机械的一个组成部份，液压传动系统的设计耍同主机的整体设计同时进行。
着手设计时，必需从实际情形动身，有机地结合各类传动形式，充分发挥液压传动的长处，力求设计出结构简单、工作靠得住、本钱低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。
设计步骤液压系统的设计步骤并无严格的顺序，各步骤间往往要彼此穿插进行。
一般来讲，在明确设计要求以后，大致按如下步骤进行。
1）肯定液压执行元件的形式；2）进行工况分析，肯定系统的主要参数；3）制定大体方案，拟定液压系统原理图；4）选择液压元件；5）液压系统的性能验算；6）绘制工作图，编制技术文件。
明确设计要求设计要求是进行每项工程设计的依据。
在制定大体方案并进一步着手液压系统各部份设计之前，必需把设计要求和与该设计内容有关的其他方面了解清楚。
1）主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、整体布局等；2）液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何；3）液压驱动机构的运动形式，运动速度；4）各动作机构的载荷大小及其性质；5）对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求；6）自动化程序、操作控制方式的要求；7）对防尘、防爆、御寒、噪声、安全靠得住性的要求；8）对效率、本钱等方面的要求。
制定大体方案和绘制液压系统图制定大体方案（1）制定调速方案液压执行元件肯定以后，其运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题。
方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。
对于一般中小流量的液压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。
对高压大流量的液压系统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。
速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或利用密封空间的容积转变来实现。
相应的调整方式有节流调速、容积调速和二者的结合——容积节流调速。
节流调速一般采用定量泵供油，用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度。
此种调速方式结构简单，由于这种系统必需用闪流阀，故效率低，发烧量大，多用于功率不大的场合。
20MN快锻液压机机架动力学分析
20MN快锻液压机机架动力学分析I. 引言A. 研究背景及目的B. 研究方法C. 论文结构II. 快锻液压机的基本原理和结构特点A. 快锻液压机的工作原理B. 快锻液压机的结构组成III. 快锻液压机机架动力学基础理论A. 机架的结构及其受力分析B. 动力学基础理论C. 承载力分析IV. 快锻液压机机架动力学分析方法A. 分析方法概述B. 常见分析方法及其适用范围C. 分析误差及其影响因素V. 快锻液压机机架动力学仿真分析A. 仿真分析平台及其原理B. 可变参数模拟实验C. 实验结果分析VI. 结论A. 研究成果及其贡献B. 研究存在问题及未来展望Chapter 1 引言快锻液压机作为一种重要的加工设备，具有减少制造成本、提高生产效率、保证产品质量等重要作用，因此在制造业中得到了广泛的应用。
随着制造业发展的需求，快锻液压机的性能要求日益提高，尤其是机架的强度和刚度，因为机架作为整个设备的支撑结构，对快锻液压机的加工效率、加工质量以及设备的寿命等方面都有着重要的影响。
因此，加强对快锻液压机机架动力学特性分析的研究，对于优化快锻液压机的结构和性能，提高设备的可靠性和制造效率具有十分重要的意义。
本文旨在通过对快锻液压机机架动力学特性的分析，了解机架在工作过程中所受力学特性的变化规律，为快锻液压机的优化设计提供依据。
Chapter 2 快锻液压机的基本原理和结构特点2.1 快锻液压机的工作原理快锻液压机是一种高速、高压、高能量的化学变形加工设备，其工作原理如下：首先将金属材料加热到一定的温度，然后将其置于快锻液压机的工作台上。
在压力泵的作用下，快锻液压机的缸体内充满了液压油，并且将油压转换为线性动力。
此时在活塞的作用下，加热后的金属材料会被强力压缩和拉伸，从而达到预期的形状和尺寸。
2.2 快锻液压机的结构组成快锻液压机主要由机架、缸体、液压泵、电机、宣传管路、电器控制系统等组成。
其中机架是整个设备的支撑结构，起到支撑和定位作用。
20MN数控锻造液压机数字化样机设计说明书
机架材料选用ZG25Mn，铸造后正火处理，σb≥490 MPa，σs≥295 MPa。
根据固定梁、工作台、压机行程及上下砧座等参数，确定机架内侧高 度 6752mm，考虑上砧旋转装置、工作缸及回程缸等参数确定机架总
高度9992mm，机架重量为 110吨。根据上述分析，在CATIA中建
定是压机设计的重点。
本台液压机固定梁采取整体铸造结构。材料选用ZG25Mn，此材
料具有一定的韧性和塑性，强度和硬度较高，其机械性能σb=490MPa
，
σs=295 MPa
。20 MN快锻液压机为整体框架下拉式压机，固定横梁通
过两个支座固定在地基上。固定横梁上面安装移动工作台，工作台两
型，并进行虚拟装配，如图5.1所示：
图 5.1 快锻液压机整体装配图
2. 基于SimDesigner的运动仿真
把装配好的快锻液压机模型在SimDesigner中打开，使用这个软
件可以对CATIA绘制的零件模型进行动态的运动模拟，具体运动仿
真过程如下：
（1）打开模型并设置工作界面
为了达到这一要求，制造柱塞的材料一般选用含碳量较高的碳素锻钢
1311，锻造毛坯，机加工后表面进行特殊处理。液压缸柱塞材料选用
45钢。通过上述分析，在CATIA中建立了工作缸的模型，工作缸的
二维平面图及三维实体图如图2和图3所示。 图
2 工作缸二维图 图3 工作缸三维图
2. 固定横梁的设计
停止，进入下一次锻造。
图6 锻压机液压系统原理图
2.液压系统仿真与性能分析
AMESim是法国IMAGINE公司于1995年推出的一种基于键合
液压系统的设计及零件加工工艺
液压系统的设计及零件加工工艺液压系统是一种将液体作为能量传递媒介的装置，广泛应用于各个领域，如工业机械、航空航天、农业机械等。
液压系统的设计与零件加工工艺是确保系统稳定工作的关键因素。
本文将重点介绍液压系统设计的一般步骤以及零件加工的一般工艺。
液压系统设计的一般步骤如下：1.需求分析：根据实际工作需求，确定液压系统所需完成的工作任务。
2.系统布局：根据需求分析，确定液压系统的整体布局，包括液压泵、执行元件、阀门等的位置布置。
3.压力计算：根据系统所需的最大工作压力，计算出系统所需要的液压泵的额定压力，并选择合适的泵型。
4.流量计算：根据系统所需的最大流量，计算出系统所需要的液压泵的额定流量，并选择合适的泵型。
5.执行元件选择：根据实际工作需求，选择合适的执行元件，如液压缸、液压马达等。
6.阀门选择：根据需求分析，选择合适的阀门，如单向阀、溢流阀等。
7.油液选择：根据系统所需的工作温度和压力等条件，选择合适的液压油。
8.系统调试：安装好系统后，进行系统的调试和性能测试，以确保系统的正常工作。
1.材料选择与准备：根据设计要求，选择合适的材料，并进行材料的准备工作，如锻造、铸造等。
2.加工工艺选择：根据零件的形状和要求，选择适合的加工工艺，如车削、铣削、磨削等。
3.加工设备选择：根据加工工艺的要求，选择合适的加工设备，如车床、铣床、磨床等。
4.工艺参数设置：根据零件的尺寸和精度要求，进行工艺参数的设置，如切削速度、进给量等。
5.加工过程控制：根据工艺要求，控制加工过程中的各个环节，如刀具的选择、切削润滑等。
6.表面处理：根据零件的要求，进行表面处理，如镀铬、喷涂等。
7.质量检验：对零件进行质量检查，如尺寸测量、硬度检测等，确保零件的质量合格。
液压系统的设计及零件加工工艺需要专业的工程师和技术人员进行操作，他们需要具备良好的机械设计和加工工艺知识，以及丰富的实践经验。
通过合理设计和高精度加工，可以确保液压系统的稳定工作，并满足实际工作需求。
20MN快锻液压机机架动力学分析
基金项目：安阳市 2007 科技攻关项目（157） 收稿日期：2010-04-19 作者简介：韩玉坤（1967-），男，硕士，工程师，从事锻压机械 CAD/
CAM/CAE 的教学和研究
1 2 3 4 5
6 7
图 1 快锻液压机结构图 1.机架 2.上模 3.锻件 4.下模 5.固定横梁 6.工作缸 7.柱塞
1.603GPa、41.64mm；动力学分析结果是 252.9MPa、 57.2mm。动力学和静力学产生的最大变形比较接 近，作用部位有所不同，静力学分析最大变形是在 上、下横梁中部外力直接作用的部位以及四个拐角 处截面发生变化的部位，这和文献[1]、[2]的结果比 较接近。但是动力学分析的最大应力值及其作用部 位和上述文献的结果有着明显的差别：首先动力学 分析中的最大应力和变形并不在直接发生碰撞的部 位，而是位于机架底部下横梁中心部位 （柱塞作用 处）和下部拐角处，另外静力学分析的最大应力达到
（2）液压机总的行程为 1600mm，锻打工件时机
架必定要下降一定的行程，所以导套对机架立柱的
约束位置必定上移，故对立柱上部距立柱顶端
1200mm 处立柱最外侧的节点施加水平方向的位移
约束，约束一段的长度为 800mm，约束类型为约束
spc_xz。
（3）根据实验测得打击时最高速度为 0.15mm/
ms，对机架施加初始速度 0.15mm/ms。
20MN锻造操作机控制系统的构建
（ 第 ６ 总 ２期 ）
桂林航 天工业 高等专科 学校学 报
Ｊ ＵＲ Ｏ ＮＡＬＯ ＵＩ Ｉ Ｏ Ｌ Ｇ Ｆ Ａ Ｒ Ｐ Ｃ ｃ ＯＬ Ｙ Ｆ Ｇ Ｌ Ｎ Ｃ Ｌ Ｅ Ｅ Ｏ Ｅ ＯＳ Ａ ＥＴＥ ＨＮ ＯＧ 机 电技 术 应 用
２ 锻 造操 作机 控 制 系统 的构 建 ０ ＭＮ
关 键词
锻造操作机 ； 控制系统 ； Ｉ Ｐ Ｄ控制器
中 图 分 类 号 ： Ｐ７． Ｔ ２３５
文献标志码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０９ ０３２１）２ １８ ３ １０— ３（０１０— ４— １ ０ ０
锻 造操 作 机 是 锻 造 液 压 机 组 中 重 要 大 型 辅 助 机 械 之 的数 据 信 息 传输 与 通 讯 采 用 以 现场 总 线 技 术 为基 础 的 控 制
徐 晓 华 ｈ 罗文 军 纪世 梁 。
／ 桂 林 航 天 工业 高等 专科 学校 ｌ ＼ 华 中科技 大 学 ２ 机 械 工 程 系， 西 广 武汉 ４ ０ ７ ３０４ 桂林 ５１０ 、 ４ ０ ４ ／ 材料 学 院 ， 北 湖
摘 要
针对 ２ ＭＮ锻造操作机的控制 系统的工作特性 ， 出由工业 计算 机和 Ｐ Ｃ组成现 场控制 网络 ， 用模块化 、 ０ 提 Ｌ 采
稳 定 ， 干 扰 能力 强 ， 冲性 能 良好 等 特点 。 抗 缓
多 不 具 备 总线 技 术 ， 能 组 建 控 制 网络 结 构 ， 不 因而 系 统 内 部
该 体 系各 个 控 制 单 元 的 硬 件 结 构 由带 有 分 布 式 Ｉ ｏ ／
目前 ， 国外 锻 造 操 作 机技 术 的发 展 相 对较 快 ， 主要 厂 家 数 据 通讯 能 力 较 弱 ， 具 备 与 工业 控 制 计 算 机 通讯 的能 力 。 不
20MN快锻液压机关键部件结构分析的开题报告
20MN快锻液压机关键部件结构分析的开题报告1. 研究目的和意义20MN快锻液压机是一种重要的设备，广泛应用于岛国和航空航天等领域。
该设备的性能与关键部件的质量密切相关，因此对关键部件结构进行深入研究，可以优化设备设计，提高设备性能，以满足不同领域的生产需要。
2. 研究方法和步骤首先，对20MN快锻液压机的工作原理和关键部件进行彻底的了解，包括压力传感器、液压缸、电控系统等。
其次，通过结构分析和模拟，研究关键部件的结构，寻找优化方案。
最后，通过仿真实验验证优化方案，以确保新设计的关键部件质量符合相关标准和要求。
3. 预期结果通过本次研究，预计可以得到以下结果：（1）掌握20MN快锻液压机关键部件的结构和性能特点。
（2）针对关键部件存在的问题，提出优化方案，使设备的整体性能得到提高。
（3）通过仿真实验验证优化方案的可行性和有效性。
4. 计划进度安排研究内容|时间节点-|-对20MN快锻液压机的工作原理和关键部件进行彻底的了解|第1-2周通过结构分析和模拟，研究关键部件的结构|第3-6周通过仿真实验验证优化方案|第7-8周撰写开题报告|第9-10周5. 预算及资源需求本次研究所需资源主要包括：20MN快锻液压机设备、计算机及相应软件、仿真实验所需的材料和设备、参考资料等。
预算总计约为10万元。
其中，设备租赁费用为5万元，实验材料费用为2万元，其他开销（计算机及软件、参考资料等）为3万元。
同时，还需要相关专业人员进行指导，预计人力成本约为3万元。
6. 风险评估本次研究存在的主要风险包括设备运行不稳定、仿真实验效果不理想等。
为减小风险，研究过程中需要严格遵守安全操作规范，严密把控实验环节。
同时，可采用多种方案对比分析，确保选出最优解。
采用蓄能器节能的20MN快锻压机液压系统设计计算
引言
随着现代化工业的迅速发展，“节能降耗、绿色制造”的理念在我国制造业中被积极推广应用。作为
储能元件的蓄能器被广泛的运用在诸多工业设备的液压系统中。快锻压机由于锻压频率高，油缸运行速度 快，系统压力冲击大，所需流量大，因此所需泵源系统功率大。快锻压机的工作循环为“快进．锻压．快回” 三个工作过程，各工作过程的工况相差较大，其所需功率也各不相同。在机械系统总，类似工况宜设计节 能系统。传统的快锻压机液压系统中，蓄能器常用于吸收液压冲击、消除脉动、降低噪声；节能措施则常 采用充液罐以弥补快进时所需的大流量，而快回时由于压力较高，充液罐无法满足要求。快回过程速度高， 瞬时流量大，所需压力较高，采用蓄能器的快回回路可有效解决快回过程的节能问题。
２
快锻压机液压系统
２．１系统验算 ２０ＭＮ快锻压机主缸柱塞直径９００ｍｍ，系统采用两个回程缸，回程缸活塞直径３３０ｍｍ，活塞杆直径 ２００ｍｍ，最大行程１６００ｒａｍ。常锻行程６０～１００ｍｍ，频率２０－～４０次／ｍｉｎ；快锻行程≤２５ｍｍ。频率１２０次 ／ｒａｉｎ。回程速比３：１，惯性部件总重量１２３１４３Ｋｇ。充液罐背压为０．２８～０．６ＭＰａ。其液压系统原理图１所示。 通过２０ＭＮ快锻压机负载分析和速度分析计算，最大锻压速度Ｏ．０８８９ｍ／ｓ，最大回程速度为０．２６６７ｍ／ｓ， 回程系统最高工作压力Ｐｍａｘ＝１８．７ＭＰａ、最低工作压力Ｐｍｉｎ＝１３．１ＭＰａ，考虑压力损失。设计系统回程最高 工作压力Ｐｍａｘ－－－－－＝２０ＭＰａ、最低工作压力Ｐｍｉｎ＝１５ＭＰａ符合系统工况要求。传统快锻压机快降过程由充液罐 为主缸充油，锻压及快回过程由油源系统供油，因此液压系统油源功率由锻压和快回工况决定。 ２．２无蓄能器油源系统分析计算 由于系统中无蓄能器，锻压和回程过程系统所需油液均由泵源提供。由于锻压过程速度慢、行程短， 所需油液流量小，泵源输出流量由回程工况决定。回程缸最大回程流量Ｏ＝ｖ凿同Ｘ
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电磁 阀 ５断 电 ， 压 泵 卸 荷 。 电磁 阀 １ 液 ８断 电 ， １ 、 阀 ６ １ ７关闭 ； ｌ 阀 ９通 电 ， 主缸 １ 卸 荷 ； 荷 完 毕 后 ， １ 卸 电磁
接决 定着设 备 的整体性 能 ， 锻件质 量 的优劣 等 。因此 ，
２１ ０ 第 ７期 １年
液 压 与 气动
５ ９
２ ０ＭＮ 快 速 锻 造 液 压 机 液 压 系 统 的 设 计
韩 向可 ，李志军
Ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｆｈ ｄ ａ ｌ ｙ ｔｍ ｏ ０ ＭＮ ｕ ｃ ｏ ｇ ｎ ｙ ｒ ｕ ｉ ｒ ｓ ｈ ｅ ｉ ｎ ｏ ｙ ｒ ｕ ｉ ｓ ｓｅ ｆ ｒ２ ｃ ｑ ｉｋ ｆｒ ｉｇ ｈ ｄ ａ ｌ ｐ ｅ ｓ ｃ
时， 电磁 阀 ５断电 ， 液压泵卸 荷。 比例 溢流 阀 ９断 电 ， 主 缸 １ 卸荷 ； 主缸压力 的降低 ， １ 随着 储能器 中油压 推动 回 升缸迅速 上升 ， 当上升至设定位 置后 ， 进入下一次锻造 。 ３ ）自循环 冷却 过滤 系统
收稿 日期 ：０ １ １０ ２ １ － －９ ０
２ 液压 系统工作 原理 根据锻 压工 况要 求 ， 备 操作 可 分 为 普 通锻 造 和 设 快速锻 造 。普 通 锻 造 时 ， 系统 压 力 为 ２ ａ 主 缸 输 ５ ＭＰ ， 出力 ２ ０ ＭＮ， 回程 力 １ＭＮ， 造频 次 ３ 锻 ５～４ ｍｉ。 ５７ ￣／ ｎ 快速锻 造时 ， 锻 行 程 为 ３ ｍ， 出力 ４ ＭＮ。快 锻 快 ０ｍ 输 频率为 ８ ｍｉ。泵 站设 计有 ６组定 量泵 ， ５７ ￣／ ｎ 每组 流 量 为 ５ ０Ｌ ｍ ｎ 电机 功率 为 ２ ０ｋ ， 过不 同组 流量 组 ４ ／ ｉ ， ５ Ｗ 通 合， 可使 液压机 有不 同 的工 作速 度 和锻造 次数 。 １ ）普通锻 造 如 图 １所 示 ， 作 时 电磁 阀 ５通 电 ， 统 建 立 压 工 系 力 。 比例 溢流 阀 ９通 电 ， 立 锻 造 压 力 ； 建 比例 阀 ６通 电 ， 压 泵 排 出 的 压 力 油 经 主 管 道 和 阀 ７进 入 主 缸 液 １； ｌ 电磁 阀 １ 电 ， ８通 插装 阀 １ ，７打开 ， ６ｌ 回升缸 接 通油
ＨＡ ｉ ｇｋ ， Ｉ ｈ— ． Ｎ Ｘａ －ｅ Ｌ ｉｕ ｎ Ｚ ｊ
（ 阳工学院 ， 安 河南 安 阳 ４ ５ ０ ） ５０ ０
摘
要： 快速锻 造液 压机 是锻 造 生产的重要 设备 之 一 ， 分 析锻 压机 锻 压 工 况和 工 艺要 求 的基 础 上 ， 在 设
计 了基 于 比例插 装 阀的压 机 液压 系统 ， 并对 系统的性 能和 设计 特 点作 了进 一 步的分析 。实践表 明 ， 系统通 该
作者简介 ： 向可 （ ９ ｌ ， ， 韩 １８ 一） 男 河南 平顶 山人 ， 师 ， 讲 硕士 ，
主 要从 事 流 体传 动 与控 制 方 面 的科 研 和教 学 工 作 。
箱； 活动梁 快速 下降 ， 此时 冲液 阀打开 向主缸 补液 。当
上砧 接触 到工件 时 ， 为工 进 ， 转 当工 进 到 工件 成 型 时 ，
快锻 液压机 是 ２ ０世纪 ６ ０年代 发展起 来 的一 种新 型锻压 设备 ， 是锻 造 生 产 的重 要 设 备 之一 。它具 有 自
动化程 度 高 ， 锻造 频率快 ， 造尺 寸精度 控制 精确 等特 锻
点 ， 泛应用 于机 械 、 广 钢铁 、 色冶金 、 路机 车 、 舶 、 有 铁 船 电力 、 空航 天等行 业 ； 用 于黑色 和有 色金 属 的锻 压 航 适 加工 中 ， 特别是 特殊 钢及钛 合 金生产 中 ， 这些 材料塑 性 差， 变形 抗力 大 ， 加工 温 度 范 围 窄 ， 求 锻 压 设 备 能 热 要 力 大 、 度快 。液压 系统是 整个 锻压 设备 的核 心 ， 速 其直
Ｑ Ｕ Ｆ — ｅ， ＨＡ Ｆ ｎ —ｉｎ ， Ｎ ａｇ Ｚ Ｎ ｏ ｇ ｉ ＬＵ Ｚ ｏｙ Ｉ ａｗ — ， Ｉ ｕ —ｉ ｊ ｎ
液压 与 气动
２１ ０ １年 第 ７期
数 字 液 压 缸 技 术 开 发 与 应 用
邱 法维 ， 锋 强 ，王 沙 刚 ， 宏 基 ，刘 作 印 张
Ｄｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔａ ｄ ａ ｐ ｉ ａｉ ｎ ｏ ｉ ｉ ｌｃ ｌ ｄ ｒｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｖ ｌｐ ｎ ｎ ｐ ｌ ｔｏ ｆｄ ｇ ｔ ｙ ｉ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｃ ａ ｎ
作者 设 计 了一 种 基 于 比例 插 装 阀 的 ２ ０ ＭＮ快 速锻 造
液压 机液 压系统 。
阀 ５通 电 ， 比例 阀 １ 电 ， 压泵 压力 油经 阀 １ 入 ２通 液 ５进
回升 缸 ， 动梁 快速 上 升 ， 升到 设 定 位 置停 止 ， 人 活 上 进
下 一 次锻造 。 ２ ）快 速锻造
液 压泵 组启动 ， 统建立 压力 ； 系 电磁 阀 ｌ 电 ， ９通 储 能 器与 回升 缸连通 ， 比例 溢 流 阀 １ 电 ， 立 回升 压 ４通 建
力； 同时 ， 比例 溢流 阀 ９通 电 ， 建立锻造 压 力 ； 系统 压 力 油 经主管 道 和 阀 ７进 入 主缸 １ ； 动梁 快 速下 降 进行 活 １ 锻压 ， 并将 回升缸 油液 压人 储 能器 ； 当工 进到 工 件成 型
流能 力大 ， 响应 快 ， 满足 了快速锻 压 的要 求。
关键 词 ： 快锻 ； 压 系统 ； 装 阀 液 插 中图分类 号 ： Ｈ１７ 文献标 识码 ： 文章 编 号 ：０ ０４ ５ （ ０ ） ７０ ５ －２ Ｔ ３ Ｂ １０ － ８ ２ １ ０ －０ ９０ ８ １
１ 引 言