8MN板框式模锻液压机本体设计

800M N大型模锻液压机极限设计制造技术创新曾祥东，杨固川，张华，于江，胡孟君，陈文( 中国第二重型机械集团公司重型机械设计研究院，四川成都610052)摘要: 简述800 M N大型模锻液压机上巨大尺寸、重要零件的极限设计制造，特别是机架C形板、主工作缸、活动横梁中梁等的极限设计技术以及在铸造、锻造、焊接方面的极限制造技术。

设计过程中对C形板进行优化设计，使过渡圆角处的最大应力由原来的456M Pa降为237.1M Pa; 对主工作缸的局部进行设计优化，使进液孔内壁的最大主应力和等效应力分别降低到192和217M Pa，应力值降低幅度超过40%。

经过国家科技重大专项课题组联合技术攻关，成功解决了大尺寸重要零件极限设计制造关键技术的难题。

关键词: 模锻液压机; 极限设计; 极限制造D O I: 10.13330/j.iss n.1000-3940.2014.02.019中图分类号: TH163文献标识码: A文章编号: 1000-3940( 2014) 02-0096-06C r e a t io n of li m i t d esig n and manu f a c t u r i n g t ec hn i qu e fo rclose-d ie fo r gi n g h y d r au lic p r ess of 800 M NZ en g Xian g d o n g，Yan g Guchuan，Z han g Hua，Yu Jian g，Hu M en g jun，C hen Wen ( T he Hea vy M achiner y Desi g n andＲesearch Institute，China Nati o nal Er z h o n g Gr o up C o〃，Chen g du610052，China )A b s t r a c t: T he limit desi g n and manu f acturin g technique of imp o rtant parts w ith lar g e si z es in the800 M N cl o se-die fo r g in g h y draulic press w as described brie f l y，especiall y the limit desi g n techn o l ogy of the“C”shaped plate in f rame，the main c y linder and the c o unter beam of m ov in g cr o sshead，and the limit manu f acture of castin g，fo r g in g and w eldin g〃 T he ma x imum stress at the f illet radius of“C”shaped plate w as reduced f r o m456t o 237.1 M Pa thr o u g h the o ptimi z ati o n desi g n〃 T he ma x imum principal stress and the equi v alent stress of liquid in- let h o le in the main wo rkin g c y linder w ere reduced t o 192and217M Pa respecti v el y b y a l o cal o ptimi z ati o n desi g n，and the stresses w ere decreased b y m o re than40%〃 T hr o u g h j o int technical research of the nati o nal science and techn o l ogy maj o r special pr o ject g r o up，the ke y technical pr o blems of limit desi g n and manu f acture ab o ut imp o rtant parts w ith lar g e si z es w ere success f ull y res o l v ed〃K ey wo r d s: cl o se-die fo r g in g press; limit desi g n; limit manu f acture我国自主设计制造的、世界最大的800 M N ( 8 万吨) 大型模锻油压机，是国家科技重大专项课题，压机于2013年4月在中国二重投产。

主要焊接结构件的设计1、液压机的本体液压机的本体分为铸造结构、焊接结构以及铸焊混合结构。

近代由于焊接技术的进步，液压机本体采用焊接结构的已很普遍，焊接结构对单件小批量生产的企业非常合适。

焊接结构的优点是：制造工艺灵活、方便、结构重量轻、外形美观、制造成本低，铸造结构有其自身的特点，对某些使用工艺是很合适的，因此目前焊接结构还是不能完全代替铸造结构的。

液压机的主要焊接结构件是指上横梁(CROWN)、滑块(SLIDE)、底座(BED)、立柱(UPRIGHT)、移动工作台(MOVING BOLSTER)等。

这些焊接构件的结构设计不应是铸造结构模式的简单变化，不同用途，公称力大小不同，外形尺寸不同的液压机的焊接构件也不能简单地采用一种结构模式，整体焊接框架不能简单地按组合框架的模式简单的变形。

但任何一个具体的结构设计必须按实际的情况考虑问题，所以下面介绍的原则必须结合具体的设计创造性的灵活运用。

焊接结构设计的另一个重要问题是焊接接头的设计。

焊接构件中，甚么部位采用全焊透接头，甚么部位采用不焊透接头，甚么接头开坡口，甚么接头不开坡口，坡口应该是甚么型式和大小等。

因此研究液压机结构件的设计对提高设计水平、设计质量、降低成本是很有意义的。

本资料的目的是研究这些问题，提出一些设计原则或总结一些经验，用来指导设计。

2、关于焊接接头焊接接头必须保证连接部位的强度，接头的形式及大小必须适应当代焊接技术并满足施焊的要求。

现代工艺一般都采用气保焊，焊接接头与接头部位的受力状况，与板厚有关。

接头的设计应该是在满足受力的前提下尽量简单，尽量的小。

这样才能减少变形，降低成本。

理论上对T型接头的研究证明，三分之一钝边的坡口的焊接接头即和被焊板等强度，下面提出的C方式接头就是根据这个理论并参照日本小松株式会社压力机溶接基准制订的。

对接焊缝及要求受力处则要求采用下面提出的D方式接头。

一般联系筋板采用A方式接头的不开坡口的角焊缝。

焊接接头及其坡口型式见表一。

8轴钻组合机床液压系统设计摘要本文首先介绍了应用在组合机床上的液压系统的工作过程。

介绍了液压技术的发展现状和趋势。

详细了解了液压技术在我国的发展情况和被应用的状况。

仔细地阐述了设计液压系统的过程及步骤：液压系统的原理图的绘制、液压参数的计算（其中详尽地列出了所有的计算公式和过程）、液压站总装图的绘制以及零件图的绘制。

设计出了液压系统的原理图，并对它作出详细的阐述，简要说明了液压的工作原理，具有高效、节能的作用。

设计使液压技术向高压、高速、大功率、高效率、低噪声和高度集成话等方向发展，有广泛的应用前景和实际意义。

This article first introduced the application on the aggregate machine-tool hydraulic system work process. Briefed the hydraulic pressure technology development present situation and the tendency. Has understood the hydraulic pressure technology in detail in our country's development situation and by the application condition. Carefully elaborated the design hydraulic system process and the step. Hydraulic system schematic diagram plan, Hydraulic pressure parameter computation (Has listed all formula and process exhaustively,Hydraulic pressure station final assemly drawing plan as well as detail drawing plan.Designed the hydraulic system schematic diagram. And makes the detailed elaboration to it.Briefing hydraulic pressure principle of work. Has highly effective. Energy conservation function. The design causes the hydraulic pressure technology to the high pressure, high speed, high efficiency, high efficiency and the low noise and integrates directions and so on. Speech to develop highly has the widespread application prospect and the practical significance.目录第1章绪论1.1 组合机床41.3 液压技术 (4)1.4 液压技术在国外的发展趋势………………………………1.5 液压技术在我国的发展趋势 (6)第2章液压系统设计 (1)2.1明确液压系统设计要求 (11)2.2零件图的工艺分析 (1)2.3液压系统设计步骤 (5)2.4工况分析62.5选择液压元辅件 (17)2.6验算液压系统技术性能 (26)第三章液压泵站的设计 (29)3.1液压泵站的介绍 (29)3.2 液压泵站的设计过程 (29)第4章结论 (30)致谢辞 (31)参考文献 (32)第1章绪论当今世界，机械技术一日千里，为我们所处的时代加上了飞翔的翅膀，机械技术的产生和飞速发展改变了整个人类的生活和思维方式，为人类文明的进程作出了卓越的贡献，液压技术为机械行业做出了很大的贡献。

大型自由锻造液压机车间工艺设计分析摘要：介绍了自由锻造液压机车间工艺流程及工艺布置，提出了双跨和三跨两种布置方案，并分析了相应优缺点。

另外，详细探讨了设备-设备、设备-厂房、设备-公用之间的相互影响关系。

对自由锻造液压机车间的工艺设计具有较高的参考价值。

关键词：自由锻造，液压机车间，工艺设计目前，我国已投入运行的 8～160MN 自由锻造液压机 150 多台，但是大多数自由锻造液压机为早期的水压机，数控化程度低，生产率低下，需要完成 CNC 改造[1]并配备锻造操作机，尤其要强化锻造和热处理工业炉的现代化改造。

我国大锻件生产处于“过剩”和“短缺”的双重压力，即一般大锻件供大于求，技术含量和质量要求高的大锻件，如百万千瓦级火电和核电用汽轮机转子（超临界、超超临界）、特大支承辊、大型高温高压厚壁筒体、船用大马力低速柴油机组合曲轴等锻件，我们尚处于生产能力低或不能生产的状态。

基于此，通过对现有锻造设备及工业炉设备进行升级改造或新建锻造车间，国内企业掀起了投资高品质大型自由锻件制造的热潮。

本文通过对大型快速锻造液压机车间的工艺设计及相关配套设施的介绍，希望能对相关企业领导人及技术人员带来帮助。

1. 工艺设计1.1 工艺流程大型自由锻造液压机车间（以下简称“液压机车间”）的工艺流程相对简单，主要为：钢锭→加热→锻造（镦粗、拔长）→热处理→取样→（粗车）。

液压机车间接收的钢锭分两种：热钢锭、冷钢锭，装炉方式也分为热装炉、冷装炉两种方式。

据统计在热装炉的情况下，1 吨钢锭可节约天然气（8500kcal/m3）约60m3，采用该种装炉方式已成为锻造行业的发展趋势。

锻造的主要工序为镦粗和拔长，为了反映锻件的变形程度，引入了锻造比（K）的概念，它是工程上常用的变形参数。

典型锻件的锻造比见下表 1：典型锻件的锻比[2]大锻件形体尺寸大，缺陷多，内应力大，温度分布不均匀，结晶、相变复杂，内部热扩散及氢气扩散困难。

所以，冷却和热处理方式多，周期长、工艺过程复杂[2] 。

80MN热模锻压力机控制系统设计热模锻压力机是借助模具实现金属热成型的锻压设备。

它广泛应用于汽车、拖拉机、机车、石化、军工等行业，是进行大批量、高精度模锻件生产的首选设备。

它可以进行镦粗、预锻、终锻、切边、冲孔等工序。

热模锻压力机的用途非常广泛，在热模锻压力机上可以完成开式模锻、闭式模锻、挤压等各种型材的热模锻工艺。

在热模锻压力机上进行锻造的典型零件有：（1）通过镦粗形式成型的锻件，如法兰盘和齿轮毛坯等。

（2）通过挤压方式成型的锻件如一些筒型零件。

（3）通过预先引伸方式成型的锻件，如汽车发动机的曲轴、前梁等。

1 热模锻压力机工作原理热模锻压力机主要由压平机的主机本体、辅助设备、液压系统、润滑系统、气动系统和电气控制系统组成。

压力机本体采用整体实心铸造机身，“X”型滑块导轨，双点支撑结构，具有刚性好、导向精度高、抗偏载能力强等特点。

主电机拖动小飞轮旋转，小飞轮通过皮带传动带动大飞轮，与大飞轮同轴的小齿轮与大齿轮啮合，而大齿轮最终为滑块提供动力，为了增加惯性，所以大齿轮的尺寸非常大，以保证有足够的惯性。

当电机经过四级启动1/ 8电阻启动完毕后，此时转速达到额定转速，通过离合器与制动器的配合，使滑块上下运动，滑块从上死点运动至下死点再回到上死点为一个工作循环，上死点也就是滑块的上极限位，下死点既为滑块下极限位。

压力机滑块有两种工作方式：调整与单次，调整工作方式时，滑块可以点动的停在任何位置;单次工作方式时，踩下脚踏开关，滑块完成一个工作循环。

由于机械构造的原因，润滑对热模锻压力机尤为重要，在压机本体上有多处干油及稀油润滑监测点和温度监测点，如：曲轴干油润滑、高速轴稀油润滑、曲轴温度等，这些监测点将开关量信号传入PLC控制系统，实时反映各个监测点的状态，以防止润滑不到位导致机械设备损坏。

2 工艺流程该热模锻压力机采用KUKA机械手上料，棒料经过传送带进入中频加热炉进行加热，当温度达到900℃左右时，棒料从加热炉中送出，此时上料机械手抓起热棒料送入压力机第一个工位，机械手撤出等待锻压，压力机滑块向下动作时，滑块动力是靠电机的带动，在上下模具接触到之后，也就是到达下死点后，滑块是靠惯性向上动作，在向上运行的过程中，上下顶料器顶出，将工件顶出模具。

摘要本设计为中小型多向模锻液压机，最大工作负载设计为8MN。

主机主要由上梁、导柱、工作台、移动横梁、主缸、顶出缸,水平梁，水平缸等组成。

本文重点介绍了机械及液压系统的设计。

通过具体的参数计算及工况分析，制定总体的控制方案。

为解决缸快进时供油不足的问题，顶部设置补油油箱进行补油。

缸的速度换接与安全行程限制通过行程开关来控制；为了保证工件的成型质量，液压系统中设置保压回路，通过保压使工件稳定成型；为了防止产生液压冲击，系统中设有泄压回路，确保设备安全稳定的工作。

此外，对重要液压元件进行了结构、外形、工艺设计，对部分液压元件进行了合理的选型.控制系统的设计，它包括PLC的选型与程序设计。

关键词：多向模锻液压机, 机械设计,液压系统，可编逻辑控制器ABSTRACTThis paper design for the multi-forging of hydraulic , the mainframe’s largest work load design for 8000KN. Mainframe mainly by the beam、guided、worktable、mobile beams、master cylinder、level cylinder、cylinder head out of components etc. This paper focuses on the machine and hydraulic system design. Through analyzing specific parameters and hydraulic mechanic situation , to formulate a master control project. To solve the cylinder express entered the shortage of oil supply in the top of the mainframe installed oil tank. Cylinder for the speed of access restrictions and security through the limit switch to control switches.To ensure the quality of the work-piece molding, the hydraulic system equipped with packing loop through packing work-piece stability molding; To prevent hydraulic shocks, pressure relief system with a loop to ensure that this equipment can be a safe and stable work. In addition, the paper hydraulic station on the overall layout of the key components of the hydraulic structure、shape、process、technique for a specific design.the design of control system ,this part include choose the type of PLC and design the program.Keywords: Multi-forging of hydraulic machine, Design of machinary, Hydraulic System, Programmable Logic Controller目录1绪论 (1)1.1液压机行业概要 (1)1.2多向模锻的优缺点及发展方向 (3)2.机械总体设计 (4)2.1多向模锻压机主要技术参数 (4)2.2多向模锻液压机的基本工作原理 (4)2.3 总体布局方案的拟定 (5)2.4液压机设计 (6)2.5立柱设计 (15)2.6上横梁设计 (16)2.7下横梁工作台的设计 (17)2.8活动横梁设计 (19)2.9水平梁的设计 (19)3.液压系统设计 (20)3.1 液压机主缸工况分析 (20)3.2 液压机水平缸工况分析 (21)3.3 液压机顶出缸工况分析 (21)3.4 液压系统方案的设计 (22)3.5液压系统控制过程分析 (23)3.6液压系统的计算和选择液压元件 (24)4 .PLC控制系统设计 (31)4.1传感器的选择 (31)4.2位置检测装置 (31)4.3控制系统PLC的选型及控制原理 (32)4.4 PLC种类及型号选择 (32)4.5 PLC程序设计 (33)参考文献 (36)致谢 (37)1绪论1.1液压机行业概要液压机发展史，1795年，英国人Bramah取得了第一个手动液压机的专利,但真正的液压机的发展历史不到200年。

80MN油压机本体设计及制造技术总结德阳立达机电设备有限公司锻压设备分公司张惠明2010年8月前言80MN油压机是本企业为广汉万鑫电站产品开发有限公司设计和制造的护环压机。

该机主要生产电站产品，在任务不饱满时，可兼做50MN自由锻造油压机使用。

工作油压分为两级：31.5Mpa和20Mpa,使用31.5Mp油压时，压机公称压力为80MN;使用20Mpa油压时，压机公称压力为50MN。

本企业为该设备制造总承包单位，负责压机本体（机械部分）的设计、制造，液压系统和电控系统由马鞍山益仁设备系统工程有限公司承制。

目前，80MN油压机已完成设计、制造，正处于安装调试阶段。

该设备是本企业到目前为止生产制造的一台最大吨位的油压机。

作为80MN油压机的项目负责人，本人抱着真诚的学习愿望，从油压机的原理开始，就80MN油压机本体的设计和制造进行技术总结。

目录1. 油压机概论 (1)1.1油压机的工作原理 (1)1.2油压机的本体结构概述 (2)1.3油压机的基本参数……………………….………... ..22. 80MN油压机本体设计 (4)2.1主要技术参数的确定 (5)2.2主要零部件的强度计算 (6)2.2.1缸体的设计及强度计算 (6)2.2.2立柱的设计及强度计算 (11)2.2.3立柱螺母的确定……………………………… .122.2.4上横梁的设计及强度计算…………………… .123. 80MN油压机制造过程中的技术要点 (13)4 油压机总装技术条件 (14)5. 油压机的润滑 (15)6. 安装试车的技术要求 (16)7. 油压机的维护说明 (16)8. 结束语 (17)1. 油压机概论油压机是一种利用液体压力能来传递能量，以实现各种压力加工工艺的机器。

油压机被广泛用于机械工业的许多领域，例如在锻压（塑性加工）领域中，油压机被广泛用于自由锻造、模锻、冲压（板料成形）、挤压、剪切、拉拔成形及超塑性成形等许多工艺中；而在机械工业中的其他领域，油压机更被应用于粉末制品、塑料制品、磨料制品、金刚石成形、校正压装、打包、压砖、橡胶注塑成形、海绵钛加工、人造板热压，乃至炸药模压等十分广泛的不同工业领域。

8MN立式挤压机研发设计制造作者：王令宝裴加路来源：《中国新技术新产品》2017年第06期摘要：8MN立式挤压机主要用于钛和钛合金、钽、铌、锆、铪等特殊金属及其合金等用正挤压法生产管材、棒材和型材的热挤压制品。

关键词：立式挤压机；主工作缸；活动横梁中图分类号：TG379 文献标识码：A1.设备主要用途8MN立式油挤压机成套设备是针对西北某研究所科研特点专门设计开发的，前与锭坯加热炉相衔接、出料系统与矫直机相连接，组成加热-挤压-矫直生产线，主要用于钛和钛合金、钽、铌、锆、铪等特殊金属及其合金用正挤压法生产管材、棒材和型材的热挤压制品。

可采用手动、半自动、自动操作方式，稳定可靠地挤制Ф15-60×（3-6）×≤6000mm的管材、Ф12-52×≤6000mm的棒材及相应的型材，挤制管材壁厚偏差≤±5%、挤制品（管、棒、型材）不直度≤12‰。

2.设备的组成及结构8MN立式挤压机成套设备由挤压机本体和挤压机机械化辅助设备组成。

挤压机本体由整体式机架、主工作缸、侧缸、活动横梁、挤压工具、挤压筒装置等部件构成。

（1）机架挤压机本体的受力框架由整体封闭的铸钢件构成，材料为ZG270-500，由地脚螺栓把合在固定基础上。

为了保证机架质量性能，关键部位需要进行超声波和磁粉探伤。

（2）主缸及侧缸主工作缸为柱塞缸，固定在机架上部。

缸体为锻焊结构材料为20MnMo，主柱塞为空心结构，材料为45#钢，表面镀铬，硬度达到HRC45～50。

主工作缸由导套、法兰、压套等零件组成，其中密封采用特制的V型组合密封。

两个侧缸（回程缸）采用活塞缸，布置在主缸两侧，把合在机架上。

用来实现主柱塞的快速前进和后退，当来料装入挤压容室后，由两侧缸和主缸进行压实。

缸中活塞采用V型组合密封圈进行密封，活塞杆与缸之间密封也采用V形密封圈密封。

（3）活动横梁活动横梁采用铸钢结构，材料为ZG270-500。

横梁利用机架的4个压套作为导轨，采用X 导向装置，可以实现导向间隙调整，实现活动横梁的上下运动，导轨面镶铜滑板，并配有干油润滑装置。

大型模锻液压机C形机架安装方案设计陈俊;段宏斌;陈进;侯沂;代浩秋【摘要】In the installation process of large-scale die forging hydraulic press, it is difficult for the installation of the C-shaped rack due to its large size, complex structure and high accuracy. Through the analysis of the installation process of a large-scale die furging hydraulic press, a installation method of special support and twice flip was designed to keep the gravity center of C-shaped plate in the side of support point and hoist point. The software Ansys was adopted to analyze the C-shaped plate in some working conditions. It can meet the requirements of strenth and stiffness of C-shaped plate.%800MN模锻液压机的C形机架因外形尺寸大,结构和受力复杂,安装精度要求高,是整个机组安装的难点.本文设计了专用工装支撑,采用二次翻转的安装方式使C形板重心始终保持在支撑点和吊点连线一侧,避免因重心偏移产生的冲击；并采用ansys对其中几个工况的C形板进行受力分析,保证C 形板的强度刚度满足要求.【期刊名称】《重型机械》【年(卷),期】2012(000)003【总页数】4页(P65-68)【关键词】模锻液压机;C形板;安装;有限元【作者】陈俊;段宏斌;陈进;侯沂;代浩秋【作者单位】重庆大学机械工程学院,重庆400044;中国二重万信公司,德阳618013;重庆大学机械工程学院,重庆400044;重庆大学机械工程学院,重庆400044;中国二重万信公司,德阳618013【正文语种】中文【中图分类】TG3150 前言中国第二重型机器厂在建的框架式结构，800MN模锻液压机是世界上最大的模锻液压机，该机结构复杂，零部件外形尺寸以及重量都很大，装配工艺要求很高，安装的难度非常大。