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毕业设计开题报告

本科生毕业设计（论文）

开题报告

目录

课题介绍——————————————————————2

课题研究意义————————————————————2

国内外液压机技术发展现状及发展趋势————————--3

一、发展状况———————————————————3

二、发展趋势———————————————————5

设计的主要内容及目标————————————————6

设计的主要研究步骤—————————————————7

设计进度安排————————————————————7

参考文献——————————————————————8

开题报告

课题介绍

设计题目：

压力机总体及控制系统设计

课题研究意义

液压压力机系根据帕斯卡原理制成，利用液体压力能来传递能量的机器。

液压机一般由主机、操纵系统及泵站三大部分组成。

泵站是动力源，供给液压机各执行机构及控制机构以高压工作液体；操纵系统属于控制机构，它通过控制工作液体的流向来使个执行几个按照工艺要求完成应有的动作；本体为液压机的执行机构。

液压机广泛应用于过敏经济的各个部门，是一种主要的锻压设备。

它具有下列一些特点：

1.结构上易于得到较大的总压力，较大的工作空间及较长的行程，因此便于压制大型工件及较高的工件；

2.与锻锤相比，工作平稳，撞击和振动很小，噪音小，对工人健康，厂房低级，周围环境及设备本身都有很大好处；

3.与机械压力机相比，本体结构比较简单，容易锻造，随着液压元件标准化、系列化、通用化程度的提高，以及专业丁点生产的逐步实现，比较适合与中小厂自行制造；

4.随着大功率高轻型的出现，液压机快速性能已经有了很大的提高，工作速度状况越来越适应于更大范围的应用。

尽管已有液压机已经具备上述优点，但随着科学技术的提高，各种复杂专业场合对液压机提出了更高或者更专门的要求。

因此对传统液压机进行改造设计具有极大的现实意义。

设计的目的是为了实用，面对激烈的市场竞争，只有技术性能更加进步、更加符合生产实际需要的产品才能赢得市场；同时也才能使企业的生产效率提高，进而提高效益。

本次设计的目的重点在于改造传统YB-630液压机的控制系统，使之更加适合生产要求。

国内外液压机技术发展现状及发展趋势

一、发展状况

由于液压机的液压系统和整机结构方面，已经比较成熟，国内外液压机的发展主要体现在控制系统方面。

微电子技术的飞速发展，为改进液压机的性能、提高稳定性、加工效率等方面提供了可能。

相比来讲，国内机型虽种类齐全，但技术含量相对较低，缺乏技术含量高的高档机型，这与机电液一体化，中小批量柔性生产的发展趋势不相适应。

　　在国内外液压机产品中，按照控制系统，液压机可分为三种类型：

一种是以继电器为主控元件的传统型液压机；一种是采用可编程控制器控制的液压机；第三种是应用高级微处理器（或工业控制计算机）的高性能液压机。

三种类型功能各有差异，应用范围也不尽相同。

但总的发展趋势是高速化、智能化。

（1）继电器控制方式是延续了几十年的传统控制方式，其电路结构简单，技术要求不高，成本较低，相应控制功能简单，适应性不强。

其适用于单机工作、加工产品精度要求不高的大批量生产（如餐具、厨具产品等），其也可组成简单的生产线，但由于电路的限制，稳定性、柔性差。

现在，国内许多液压机厂家是以这种机型为主，使用对象多为小型加工厂，或加工精度要求不高的民用产品。

国外众多厂家只是保留了对这种机型的生产能力，而主要面向以下两种技术含量高的机型组织生产。

（2）可编程控制器是在继电器控制和计算机控制发展的基础上开发出来的，并逐渐发展成以微处理器为核心，把自动化技术，计算机技术，通讯技术溶为一体的新型工业自动控制装置。

目前已被广泛的应用于各种生产机械以及自动化生产过程中。

随着技术的不断发展，可编程序控制器的功能更加丰富。

早期的可编程序控制器在功能上只能进行简单的逻辑控制。

后来一些厂家开始采用微电子处理器作为可编程序控制器的中央处理单元（CPU），从而扩大了控制器的功能，使其不仅可以进行逻辑控制，而且还可以对模拟量进行控制。

因此，可编程控制器控制方式是介于继电器方式和工业控制机控制方式之间的一种控制方式。

可编程控制器有较高的稳定性和灵活性，但在功能方面与工业控制机相比有一定差异。

现在，国内有些厂家采用可编程控制器控制方式，如天津锻压机械厂有近60%的产品装有PLC。

通过采用PLC控制，使系统的控制性能和可靠性大大提高。

国外厂家如丹麦的STENHQJ公司采用了SIEMENS的可编程控制器，实现对压力和位移的控制。

　　（3）工业控制机控制方式是在计算机控制技术成熟发展的基础上采用的一种高技术含量的控制方式。

这种控制方式以工业控制机或单片/单板机作为主控单元，通过外围接口器件（如A/D，D/A板等）或直接应用数字阀实现对液压系统的控制，同时利用各种传感器组成闭环回路式的控制系统，达到精确控制的目的。

这种控制方式的主要特点如下：

　　①具有友好的人机交互性，操作简单。

如：

BROWN　BOGGS公司的产品，可通过数字面板显示输入压力、快进和回程速度、压制速度及保压/停机时间参数，极大减轻了劳动强度。

　　②控制精度高。

数字控制的行程长度及工作行程与传统的机械式的行程开关控制相比，精度有极大的提高。

一般控制精度可达到0.05mm［2］。

　　③易于实现高速化，提高生产效率。

如美国的FERRA公司通过采用电子微处理控制方式，工作循环比以前快60%。

　　④可顺利实现对工作参数（压力、速度、行程等）的单独调整。

通过对控制参数的单独控制，调整被加工材料的流动，能进行复杂工件、不对称工件的加工。

　　⑤预存工作模式，可对不同工件的工艺过程、工艺参数预先存储和重复调用，缩短调整时间。

这与柔性加工要求相适应。

　　⑥对高速下的换向冲击可利用软件来消除，以降低噪声，提高系统的稳定性。

　　⑦在安全方面，可利用软件进行故障预诊断，并自动修复故障和显示错误。

如STENHQF的机型和BROWN　BOGGS公司都有此项功能。

　　⑧易实现生产线的集成控制，组成柔性生产线及与上位机进行通讯和实现调度控制。

　　现在，国外众多液压机生产厂家生产这种高性能的工业控制机控制方式的液压机产品，如美国MULTIPRESS，丹麦STENHQJ及加拿大的BROWN　BOGGS等公司。

正是因为采用这种先进的控制方式，使整机的控制性能，生产效率都有很大提高。

而与国外发展情况相比，国内极少有采用工业控制机控制方式的产品，成熟的产品是采用可编程控制器（PLC）的控制方式。

　　作为液压机两大组成部分的主机和液压系统，由于技术发展趋于成熟，国内外机型无较大差距。

主要差别在于加工工艺和安装方面。

良好的工艺使机器在过滤、冷却及防止冲击和振动方面，有较明显改善。

　　在油路结构设计方面，国内外液压机都趋向于集成化、封闭式设计。

插装阀、叠加阀和复合化元件及系统在液压系统中得到较广泛的应用。

国外已开始广泛采用封闭式循环油路设计。

这种油路设计有效地防止泄油和污染。

更重要的防止灰尘、污物、空气、化学物质侵入系统，延长了机器的使用寿命。

由于加工工艺等方面的原因，国内采用封闭式循环油路设计的系统还不多见。

在安全性方面，国外某些采用微处理器控制的高性能液压机利用软件进行故障的检测和维护，如BROWNBOGGS产品可实现负载检测、自动模具保护以及错误诊断等功能。

二、发展趋势

（1）高速化，高效化，低能耗。

提高液压机的工作效率，降低生产成本。

（2）机电液一体化。

充分合理利用机械和电子方面的先进技术促进整个液压系统的完善。

　　（3）自动化、智能化。

微电子技术的高速发展为液压机的自动化和智能化提供了充分的条件。

自动化不仅仅体现的在加工，应能够实现对系统的自动诊断和调整，具有故障预处理的功能。

　　（4）液压元件集成化，标准化。

集成的液压系统减少了管路连接，有效地防止泄漏和污染。

标准化的元件为机器的维修带来方便。

▪设计的主要内容及目标

分析传统液压机的总体结构和控制系统结构，并根据工作要求拟定总体设计方案，利用PLC作为电气控制系统核心元件设计其控制系统。

所设计的液压机应具有如下性能和工作要求：

1、液压机滑块下降分为两个过程：

开始时快速下降，达到某行程位置后改为慢速工进并加压。

2、保压过程可实现闭环控制，能够根据液压缸内部压力实现自调整。

3、滑块和顶出缸均可实现手动或自动工作。

4、增加新系统：

（1）保压压力值可任意设定，即按不同的压制工作，压力值可随时设定，并且操作要简单方便。

（3）防爆机与液压机工作时连锁；压制时若人员及小车进出的防爆门没关好，液压机控制台不可操作。

（4）滑块、顶出缸与送料小车运行连锁，若滑块和顶出缸不在初始位置，则送料小车不能运动。

5、压制流程

自动工作：

送料→滑块快进→滑块工进→保压→泄压→滑块回程→顶出缸顶出→顶出缸退回；

手动工作：

滑块启动后可在任意位置手动停止（或达到限位停止），手动缩回。

▪设计的主要研究步骤

由于是对液压机的总体和控制系统进行设计，因此可以通过仔细分析传统液压机的结构和控制特点，找出其中的不足或者与本次设计要求不相符的地方，进行部分更改或者添加新的元素使之到达工作预期要求，进而形成自己的方案。

本次设计选择PLC作为核心控制元件。

设计PLC应用系统时，首先是进行PLC应用系统的功能设计，即根据被控对象的功能和工艺要求，明确系统必须要做的工作和因此必备的条件。

然后是进行PLC应用系统的功能分析，即通过分析系统功能，提出PLC控制系统的结构形式，控制信号的种类、数量，系统的规模、布局。

最后根据系统分析的结果，具体的确定PLC的机型和系统的具体配置。

PLC控制系统设计可以按以下步骤进行。

1．熟悉被控对象，制定控制方案分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配合，确定被控对象对PLC控制系统的控制要求。

2．确定I／O设备根据系统的控制要求，确定用户所需的输入（如按钮、行程开关、选择开关等）和输出设备（如接触器、电磁阀、信号指示灯等）由此确定PLC的I／O点数。

3．选择PLC选择时主要包括PLC机型、容量、I／O模块、电源的选择。

4．分配PLC的I／O地址根据生产设备现场需要，确定控制按钮，选择开关、接触器、电磁阀、信号指示灯等各种输入输出设备的型号、规格、数量；根据所选的PLC的型号列出输入／输出设备与PLC输入输出端子的对照表，以便绘制PLC外部I／O接线图和编制程序。

5．设计软件及硬件进行PLC程序设计，进行控制柜（台）等硬件的设计及现场施工。

由于程序与硬件设计可同时进行，因此，PLC控制系统的设计周期可大大缩短，而对于继电器系统必须先设计出全部的电气控制线路后才能进行施工设计。

6．联机调试联机调试是指将模拟调试通过的程序进行在线统调。

开始时，先不带上输出设备（接触器线圈、信号指示灯等负载）进行调试。

利用编程器的监控功能，采分段调试的方法进行。

各部分都调试正常后，再带上实际负载运行。

如不符合要求，则对硬件和程序作调整。

通常只需修改部分程序即可，全部调试完毕后，交付试运行。

经过一段时间运行，如果工作正常、程序不需要修改则应将程序固化到EPROM中，以防程序丢失。

7．整理技术文件包括设计说明书、电气安装图、电气元件明细表及使用说明书等。

▪设计进度安排

第1周至第4周确定液压机机总体方案，完成设计计算

第5周至第8周线路设计与计算、元件确定与选型

第9周至第12周控制线路图及相关零部件图绘制、毕业论文撰写

第13周至第14周图纸及毕业说明书的修改及调整，打印图纸及说明书。

第15周毕业答辩

▪参考文献

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[6]周恩涛.《可编程控制器原理及其在液压系统中的应用》.机械工业

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[8]常文秀.《电工学Ⅱ》.机械工业出版社2004.2

[9]董景新.《控制工程基础》.清华大学出版社2007.2

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