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本書通過大量翔實(shí)的服務(wù)領(lǐng)域論證、設(shè)備結(jié)構(gòu)模擬和理論分析，系統(tǒng)闡述了中國一重重型高端復(fù)雜鍛件制造技術(shù)變革性創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)為實(shí)現(xiàn)大型鍛件增材制坯的界面愈合及FGS鍛造，開展的超大型多功能液壓機(jī)項(xiàng)目的可行性論證工作，詳細(xì)介紹了超大型多功能液壓機(jī)的功能參數(shù)，結(jié)構(gòu)形式的選擇，機(jī)械、流體、電氣設(shè)計(jì)及優(yōu)化，以及設(shè)備的各項(xiàng)應(yīng)用預(yù)測(cè)等內(nèi)容。本書是創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)心血的結(jié)晶與智慧的總結(jié)。書中介紹的超大型多功能液壓機(jī)可以確保超大異形鍛件增材制坯和FGS鍛造的實(shí)施，解決了我國在整體結(jié)構(gòu)件、零部件一體化整體成形制造領(lǐng)域的難題，為我國超重型模鍛液壓機(jī)自主創(chuàng)新工程的實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，對(duì)推動(dòng)我國大型鍛件原創(chuàng)技術(shù)策源地建設(shè)及裝備制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要的指引和參考價(jià)值。
本書可供超大型多功能液壓機(jī)設(shè)計(jì)、制造及大型鍛件制造行業(yè)的研發(fā)、技術(shù)、生產(chǎn)人員使用，也可供高等院校相關(guān)方向的研究生和教師參考。

高質(zhì)量發(fā)展是創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的發(fā)展，且是今后一個(gè)發(fā)展階段的主題。作為關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件（大型鑄鍛件）原創(chuàng)技術(shù)策源地的中國一重集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱：中國一重），在維護(hù)國家安全和國民經(jīng)濟(jì)命脈方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。習(xí)近平總書記2018年9月26日第二次到中國一重視察時(shí)，在具有國際領(lǐng)先水平的超大型核電鍛件展示區(qū)前發(fā)表了重要講話：中國一重在共和國歷史上是立過功的，中國一重是中國制造業(yè)的重地。制造業(yè)，特別是裝備制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展是我國經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的重中之重，是一個(gè)現(xiàn)代化大國必不可少的。希望中國一重肩負(fù)起歷史重任，制定好發(fā)展路線圖。
為落實(shí)好習(xí)近平總書記的重要講話精神，中國一重于2019年1月成立了重型高端復(fù)雜鍛件制造技術(shù)變革性創(chuàng)新能力建設(shè)項(xiàng)目工作領(lǐng)導(dǎo)小組，并組建了重型高端復(fù)雜鍛件制造技術(shù)變革性創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)。該團(tuán)隊(duì)分別入選了中央企業(yè)優(yōu)秀科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和黑龍江省頭雁團(tuán)隊(duì)，開展了一系列變革性創(chuàng)新研究工作。
大型鍛件作為量大面廣的關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件，是裝備制造業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，決定著重大裝備和主機(jī)產(chǎn)品的性能、水平、質(zhì)量和可靠性，是我國裝備制造業(yè)由大到強(qiáng)轉(zhuǎn)變、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。我國大型鍛件制造技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了20世紀(jì)六七十年代的全面照搬蘇聯(lián)、八九十年代的引進(jìn)和消化日本JSW以及21世紀(jì)以來的自主創(chuàng)新。通過蹣跚學(xué)步、跟跑到并跑，不僅成為制造大國，而且部分綠色制造技術(shù)已達(dá)到國際領(lǐng)先水平，但未解決傳統(tǒng)鋼錠中存在的偏析、夾雜及有害相等缺陷，大型鍛件塑性成形中存在材料利用率低、混晶、鍛造裂紋等共性世界難題。這些難題依靠傳統(tǒng)的制造方式是難以破解的，需要開發(fā)變革性創(chuàng)新技術(shù)，依靠創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)來推動(dòng)大型鍛件的高質(zhì)量發(fā)展。
馬克思主義的認(rèn)識(shí)論強(qiáng)調(diào)，新理論產(chǎn)生于新實(shí)踐，新實(shí)踐需要新理論指導(dǎo)。中國一重在重型高端復(fù)雜鍛件制造技術(shù)變革性創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)中，歸納出了增材制坯、FGS鍛造等新的理論，用于指導(dǎo)關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件（大型鑄鍛件）原創(chuàng)技術(shù)策源地建設(shè)的實(shí)踐活動(dòng)。此外，為了實(shí)現(xiàn)大型鍛件的高質(zhì)量發(fā)展，還需要解決自由鍛造液壓機(jī)噸位較小、模鍛液壓機(jī)空間尺寸較小，以及擠壓機(jī)功能單一等問題。
關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件原創(chuàng)技術(shù)策源地系列圖書由《大型鍛件的增材制坯》《大型鍛件FGS鍛造》和《超大型多功能液壓機(jī)》組成，三者關(guān)系類似于制作美味佳肴的食材、廚藝和廚具。增材制坯是制備形神兼?zhèn)涞拇笮湾懠挠袡C(jī)食材，F(xiàn)GS鍛造是制作關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件的精湛廚藝，超大型多功能液壓機(jī)是實(shí)現(xiàn)增材制坯和FGS鍛造的完美廚具。
國家發(fā)改委以發(fā)改地區(qū)［2020］1463號(hào)文件形式將中國一重1600MN擠壓機(jī)組列入2022年開始實(shí)施的新基建項(xiàng)目。2021年 3月19日，國家發(fā)改委以發(fā)改產(chǎn)業(yè)［2021］389號(hào)文件下發(fā)了國家發(fā)改委關(guān)于印發(fā)《制造業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力提升五年行動(dòng)計(jì)劃（20212025）》及重點(diǎn)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化實(shí)施要點(diǎn)的通知，將超大型液壓機(jī)提升為自主創(chuàng)新工程。
為了實(shí)現(xiàn)大型鍛件增材制坯的界面愈合和重型高端復(fù)雜鍛件FGS鍛造原創(chuàng)性技術(shù)在核電機(jī)組、石化容器、大飛機(jī)、運(yùn)載火箭、潛水器等領(lǐng)域的應(yīng)用，系統(tǒng)解決我國整體結(jié)構(gòu)件零部件一體化整體成形制造難題，中國一重重型高端復(fù)雜鍛件制造技術(shù)變革性創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)帶頭人提出了研制集自動(dòng)化、信息化于一體的超大型多功能液壓機(jī)的設(shè)想，并帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員開展項(xiàng)目的必要性及可行性論證、超大型多功能液壓機(jī)設(shè)計(jì)等一系列相關(guān)設(shè)備研制及變革性創(chuàng)新研究工作，取得了可喜的成果，對(duì)推動(dòng)大型鍛件原創(chuàng)技術(shù)策源地建設(shè)及裝備制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有很高的指引和參考價(jià)值。
本書共分8章。第1章對(duì)項(xiàng)目的必要性及可行性進(jìn)行了論述；第2章對(duì)大型液壓機(jī)的演變歷程進(jìn)行了概述；第3章詳細(xì)介紹了機(jī)械部分框架、橫梁等主要部件的技術(shù)設(shè)計(jì)，對(duì)關(guān)鍵、重要部件的研制進(jìn)行了描述；第4章對(duì)流體部分液壓系統(tǒng)的傳動(dòng)形式、主要參數(shù)等內(nèi)容進(jìn)行了介紹；第5章對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹；第6章通過數(shù)值模擬對(duì)機(jī)械、流體及電氣的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真優(yōu)化；第7章對(duì)自動(dòng)化裝置及配套設(shè)備進(jìn)行了介紹；第8章對(duì)超大型多功能液壓機(jī)在核電機(jī)組、石化容器、大飛機(jī)、運(yùn)載火箭、潛水器等領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了展望。
本書是超大型多功能液壓機(jī)選型、自動(dòng)化與信息化集成設(shè)計(jì)與優(yōu)化等研究工作的總結(jié)與提煉，包含結(jié)構(gòu)選型、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、仿真優(yōu)化等大量珍貴的技術(shù)資料。希望它能成為大型鍛壓設(shè)備設(shè)計(jì)者的技術(shù)工作指南。此外，由于本書涉及的內(nèi)容廣泛，亦可供從事大型鍛壓設(shè)備及工藝?yán)碚搶W(xué)習(xí)和研究的高等院校及科研院所相關(guān)人員參考。
本書由中國一重重型高端復(fù)雜鍛件制造技術(shù)變革性創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)帶頭人王寶忠執(zhí)筆并統(tǒng)稿，團(tuán)隊(duì)成員殷文齊、李德飛、劉林峰參與了部分章節(jié)的撰寫。此外，李毅波、王芳芳、劉穎、劉劍橋等參與了部分研究與設(shè)計(jì)等工作。
在超大型多功能液壓機(jī)的研究與設(shè)計(jì)工作中，得到了中國一重、中南大學(xué)、燕山大學(xué)、清華大學(xué)等單位的大力支持，在此一并表示感謝！
由于我們的水平有限，書中難免存在不足之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正！

序一
序二
前言
第1章超大型多功能液壓機(jī)建設(shè)的必要性及可行性1
11必要性1
111國家戰(zhàn)略的需要1
112企業(yè)提升裝備水平及核心競(jìng)爭(zhēng)力的
需要5
113復(fù)雜大型鍛件生產(chǎn)及工藝變革性
創(chuàng)新的需要6
12可行性7
121國家政策支持7
122聯(lián)合研制7
123基礎(chǔ)條件優(yōu)越8
124團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢(shì)8第2章大型液壓機(jī)概述16
21大型鍛造液壓機(jī)的現(xiàn)狀20
22大型鍛造液壓機(jī)的主要結(jié)構(gòu)形式29
221預(yù)應(yīng)力梁柱式液壓機(jī)29
222預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞式液壓機(jī)31
223板框式結(jié)構(gòu)液壓機(jī)32
231600MN超大型多功能液壓機(jī)總體
方案34
231主要技術(shù)參數(shù)34
232液壓機(jī)本體36
233液壓系統(tǒng)40
234電氣自動(dòng)化與信息處理系統(tǒng)41第3章超大型多功能液壓機(jī)的本體結(jié)構(gòu)42
31超大型多功能液壓機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42
32機(jī)身框架設(shè)計(jì)45
321不同機(jī)身框架45
3211板框拉桿預(yù)緊結(jié)構(gòu)框架45
3212多牌坊組合結(jié)構(gòu)框架46
3213拉桿/支撐預(yù)緊結(jié)構(gòu)雙牌坊
框架47
322框架板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)47
33上部橫梁設(shè)計(jì)48
34活動(dòng)橫梁設(shè)計(jì)52
35下橫梁設(shè)計(jì)56
36主工作缸組件設(shè)計(jì)58
361主工作缸組的壓力分級(jí)設(shè)置58
362主工作缸的設(shè)計(jì)58
363主工作缸組件的安裝機(jī)構(gòu)60
37回程缸組及調(diào)平缸組設(shè)計(jì)61
371活動(dòng)橫梁的調(diào)平結(jié)構(gòu)61
372回程缸、調(diào)平缸設(shè)計(jì)62
38活動(dòng)橫梁導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)63
39工作臺(tái)及移動(dòng)裝置設(shè)計(jì)64
310工作臺(tái)鎖緊裝置設(shè)計(jì)65第4章超大型多功能液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)66
41概述66
42液壓系統(tǒng)傳動(dòng)形式67
421泵直傳傳動(dòng)形式67
4211泵直傳方案簡(jiǎn)介67
4212國內(nèi)外超高壓泵、閥元件67
4213泵直傳的特點(diǎn)67
422泵增壓器傳動(dòng)形式68
4221泵增壓器傳動(dòng)方案簡(jiǎn)介68
4222泵增壓器傳動(dòng)的特點(diǎn)68
423兩種傳動(dòng)方式對(duì)比分析68
43液壓系統(tǒng)69
431主要參數(shù)69
432設(shè)備組成及工作原理70
4321概述70
4322泵源系統(tǒng)70
4323充液系統(tǒng)76
4324增壓系統(tǒng)77
4325控制系統(tǒng)78
4326排氣閥組81
4327輔助設(shè)備81
4328管路81
433液壓系統(tǒng)的鍛造力分級(jí)82
434液壓系統(tǒng)的布局83ⅧⅨ第5章超大型多功能液壓機(jī)的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)84
51概述84
511電氣系統(tǒng)具有的裝機(jī)特點(diǎn)84
512電氣設(shè)備組成說明84
52電氣自動(dòng)化系統(tǒng)總體描述84
53電氣傳動(dòng)系統(tǒng)85
531高壓電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)85
532靜止型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置85
533低壓電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)87
54基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)配置及功能87
541PLC88
542PLC系統(tǒng)遠(yuǎn)程站89
5421從站選型89
5422PROFINET89
5423主要遠(yuǎn)程站89
5424自動(dòng)化控制柜90
543人機(jī)界面HMI90
544控制設(shè)備的功能91
5441PLC的控制功能91
5442操作員站（HMI）的控制
功能91
55二級(jí)系統(tǒng)91
551系統(tǒng)描述91
552軟硬件配置92
553軟件功能92
5531生產(chǎn)計(jì)劃管理92
5532工藝參數(shù)管理92
5533生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理93
5534工藝數(shù)據(jù)回溯93
5535操作權(quán)限管理93
5536接口數(shù)據(jù)管理93
5537報(bào)表管理93
5538人機(jī)界面93
56液壓機(jī)控制模式及相關(guān)功能93
561控制模式93
562配方工藝輸入94
563數(shù)字化工藝管控系統(tǒng)94
57集控及智能制造解決方案94
571概述94
572系統(tǒng)概述95
573系統(tǒng)方案95
5731工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)95
5732集控中心95
5733智能優(yōu)化排程96
5734生產(chǎn)過程質(zhì)量監(jiān)控96
5735設(shè)備健康管理EHM97
5736生產(chǎn)視頻系統(tǒng)97
5737能源管理EMS98
5738網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全101
574集控室建設(shè)102第6章基于多學(xué)科建模的超大型多功能液壓機(jī)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)驗(yàn)證103
61不同受載工況下的強(qiáng)度、剛度分析與
優(yōu)化103
611整機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度分析校核104
6111超大型多功能液壓機(jī)數(shù)值
仿真模型的建立105
6112超大型多功能液壓機(jī)整機(jī)
分析結(jié)果106
612關(guān)鍵結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度分析校核及
優(yōu)化設(shè)計(jì)112
6121板框結(jié)構(gòu)112
6122上部橫梁116
6123活動(dòng)橫梁121
6124下橫梁126
6125主缸墊板131
6126主缸結(jié)構(gòu)135
6127基礎(chǔ)梁結(jié)構(gòu)138
62機(jī)液耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模及仿真141
621總目標(biāo)141
622液壓系統(tǒng)及機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模
仿真141
6221大流量高壓力多回路液壓
系統(tǒng)的AMESim建模141
6222液壓系統(tǒng)大壓力、多回路、
多缸協(xié)同的實(shí)時(shí)仿真153
623ADAMS與AMESim聯(lián)合仿真159
6231活動(dòng)橫梁、關(guān)聯(lián)部件及整機(jī)
系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)ADAMS有限元
建模159
6232ADAMS模型驗(yàn)證160
6233ADAMS與AMESim聯(lián)合仿真
模型的建立160
6234大慣量機(jī)械系統(tǒng)對(duì)液壓回路
的沖擊仿真分析163
6235大壓力、多回路、多缸協(xié)同
過程特性研究165
6236液壓同步系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡
能力及同步效率研究170
63ADAMS與MATLAB、AMESim聯(lián)合
建模仿真研究173
631聯(lián)合仿真建模方法173
632不同液壓控制參數(shù)條件下的系統(tǒng)
液壓沖擊特性研究173
633活動(dòng)橫梁調(diào)平控制策略選擇及
設(shè)計(jì)參數(shù)可行域分析173第7章主要自動(dòng)化裝置及配套設(shè)備177
71大型液壓機(jī)主要配套自動(dòng)化裝置177
711上模座快速夾緊裝置177
712工作臺(tái)鎖緊裝置178
713頂出器179
72鍛造操作機(jī)182
721概述182
722重型鍛造液壓機(jī)配套操作機(jī)的
選擇183
73鍛坯除鱗機(jī)185
731必要性185
732工程實(shí)踐188
733除鱗方式及參數(shù)選擇192
74鍛坯鍛前補(bǔ)溫爐193
741必要性193
742可行性194
743參數(shù)選擇199第8章超大型多功能液壓機(jī)的應(yīng)用展望201
81核電機(jī)組201
811市場(chǎng)預(yù)測(cè)201
8111國際市場(chǎng)201
8112國內(nèi)市場(chǎng)203
8113乏燃料處理及核廢料罐205
812代表性鍛件206
82石化容器212
821市場(chǎng)預(yù)測(cè)212
822代表性鍛件214
83大飛機(jī)215
831市場(chǎng)預(yù)測(cè)215
832代表性鍛件216
84運(yùn)載火箭217
85潛水器219
851市場(chǎng)預(yù)測(cè)219
852一體化鍛件220
86其他領(lǐng)域221
861鋼鐵冶金221
8611支承輥市場(chǎng)221
8612代表性產(chǎn)品222
862水電223
863風(fēng)電（2MW以上）227
8631市場(chǎng)預(yù)測(cè)227
8632代表性鍛件229
864重型燃?xì)廨啓C(jī)渦輪盤及燃機(jī)
輪盤230
865船用鍛件232
866潛在市場(chǎng)分析233
參考文獻(xiàn)236ⅩⅪ

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