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本書通過大量翔實的服務領域論證、設備結構模擬和理論分析，系統(tǒng)闡述了中國一重重型高端復雜鍛件制造技術變革性創(chuàng)新研究團隊為實現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項目的可行性論證工作，詳細介紹了超大型多功能液壓機的功能參數，結構形式的選擇，機械、流體、電氣設計及優(yōu)化，以及設備的各項應用預測等內容。本書是創(chuàng)新團隊心血的結晶與智慧的總結。書中介紹的超大型多功能液壓機可以確保超大異形鍛件增材制坯和FGS鍛造的實施，解決了我國在整體結構件、零部件一體化整體成形制造領域的難題，為我國超重型模鍛液壓機自主創(chuàng)新工程的實施奠定了堅實基礎，對推動我國大型鍛件原創(chuàng)技術策源地建設及裝備制造業(yè)高質量發(fā)展具有重要的指引和參考價值。
本書可供超大型多功能液壓機設計、制造及大型鍛件制造行業(yè)的研發(fā)、技術、生產人員使用，也可供高等院校相關方向的研究生和教師參考。

高質量發(fā)展是創(chuàng)新驅動的發(fā)展，且是今后一個發(fā)展階段的主題。作為關鍵基礎零部件（大型鑄鍛件）原創(chuàng)技術策源地的中國一重集團有限公司（簡稱：中國一重），在維護國家安全和國民經濟命脈方面發(fā)揮著至關重要的作用。習近平總書記2018年9月26日第二次到中國一重視察時，在具有國際領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)高質量發(fā)展是我國經濟高質量發(fā)展的重中之重，是一個現代化大國必不可少的。希望中國一重肩負起歷史重任，制定好發(fā)展路線圖。
為落實好習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雜鍛件制造技術變革性創(chuàng)新能力建設項目工作領導小組，并組建了重型高端復雜鍛件制造技術變革性創(chuàng)新研究團隊。該團隊分別入選了中央企業(yè)優(yōu)秀科技創(chuàng)新團隊和黑龍江省頭雁團隊，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鍵基礎零部件，是裝備制造業(yè)發(fā)展的基礎，決定著重大裝備和主機產品的性能、水平、質量和可靠性，是我國裝備制造業(yè)由大到強轉變、實現高質量發(fā)展的關鍵。我國大型鍛件制造技術的發(fā)展經歷了20世紀六七十年代的全面照搬蘇聯、八九十年代的引進和消化日本JSW以及21世紀以來的自主創(chuàng)新。通過蹣跚學步、跟跑到并跑，不僅成為制造大國，而且部分綠色制造技術已達到國際領先水平，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，依靠創(chuàng)新驅動來推動大型鍛件的高質量發(fā)展。
馬克思主義的認識論強調，新理論產生于新實踐，新實踐需要新理論指導。中國一重在重型高端復雜鍛件制造技術變革性創(chuàng)新實踐活動中，歸納出了增材制坯、FGS鍛造等新的理論，用于指導關鍵基礎零部件（大型鑄鍛件）原創(chuàng)技術策源地建設的實踐活動。此外，為了實現大型鍛件的高質量發(fā)展，還需要解決自由鍛造液壓機噸位較小、模鍛液壓機空間尺寸較小，以及擠壓機功能單一等問題。
關鍵基礎零部件原創(chuàng)技術策源地系列圖書由《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》組成，三者關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食材，FGS鍛造是制作關鍵基礎零部件的精湛廚藝，超大型多功能液壓機是實現增材制坯和FGS鍛造的完美廚具。
國家發(fā)改委以發(fā)改地區(qū)［2020］1463號文件形式將中國一重1600MN擠壓機組列入2022年開始實施的新基建項目。2021年 3月19日，國家發(fā)改委以發(fā)改產業(yè)［2021］389號文件下發(fā)了國家發(fā)改委關于印發(fā)《制造業(yè)核心競爭力提升五年行動計劃（20212025）》及重點領域關鍵技術產業(yè)化實施要點的通知，將超大型液壓機提升為自主創(chuàng)新工程。
為了實現大型鍛件增材制坯的界面愈合和重型高端復雜鍛件FGS鍛造原創(chuàng)性技術在核電機組、石化容器、大飛機、運載火箭、潛水器等領域的應用，系統(tǒng)解決我國整體結構件零部件一體化整體成形制造難題，中國一重重型高端復雜鍛件制造技術變革性創(chuàng)新研究團隊帶頭人提出了研制集自動化、信息化于一體的超大型多功能液壓機的設想，并帶領團隊成員開展項目的必要性及可行性論證、超大型多功能液壓機設計等一系列相關設備研制及變革性創(chuàng)新研究工作，取得了可喜的成果，對推動大型鍛件原創(chuàng)技術策源地建設及裝備制造業(yè)高質量發(fā)展具有很高的指引和參考價值。
本書共分8章。第1章對項目的必要性及可行性進行了論述；第2章對大型液壓機的演變歷程進行了概述；第3章詳細介紹了機械部分框架、橫梁等主要部件的技術設計，對關鍵、重要部件的研制進行了描述；第4章對流體部分液壓系統(tǒng)的傳動形式、主要參數等內容進行了介紹；第5章對電氣自動化系統(tǒng)進行了詳細介紹；第6章通過數值模擬對機械、流體及電氣的結構進行了仿真優(yōu)化；第7章對自動化裝置及配套設備進行了介紹；第8章對超大型多功能液壓機在核電機組、石化容器、大飛機、運載火箭、潛水器等領域的應用進行了展望。
本書是超大型多功能液壓機選型、自動化與信息化集成設計與優(yōu)化等研究工作的總結與提煉，包含結構選型、創(chuàng)新設計、仿真優(yōu)化等大量珍貴的技術資料。希望它能成為大型鍛壓設備設計者的技術工作指南。此外，由于本書涉及的內容廣泛，亦可供從事大型鍛壓設備及工藝理論學習和研究的高等院校及科研院所相關人員參考。
本書由中國一重重型高端復雜鍛件制造技術變革性創(chuàng)新研究團隊帶頭人王寶忠執(zhí)筆并統(tǒng)稿，團隊成員殷文齊、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計等工作。
在超大型多功能液壓機的研究與設計工作中，得到了中國一重、中南大學、燕山大學、清華大學等單位的大力支持，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，敬請讀者批評指正！

序一
序二
前言
第1章超大型多功能液壓機建設的必要性及可行性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爭力的
需要5
113復雜大型鍛件生產及工藝變革性
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聯合研制7
123基礎條件優(yōu)越8
124團隊優(yōu)勢8第2章大型液壓機概述16
21大型鍛造液壓機的現狀20
22大型鍛造液壓機的主要結構形式29
221預應力梁柱式液壓機29
222預應力鋼絲纏繞式液壓機31
223板框式結構液壓機32
231600MN超大型多功能液壓機總體
方案34
231主要技術參數34
232液壓機本體36
233液壓系統(tǒng)40
234電氣自動化與信息處理系統(tǒng)41第3章超大型多功能液壓機的本體結構42
31超大型多功能液壓機主機結構設計42
32機身框架設計45
321不同機身框架45
3211板框拉桿預緊結構框架45
3212多牌坊組合結構框架46
3213拉桿/支撐預緊結構雙牌坊
框架47
322框架板的結構設計47
33上部橫梁設計48
34活動橫梁設計52
35下橫梁設計56
36主工作缸組件設計58
361主工作缸組的壓力分級設置58
362主工作缸的設計58
363主工作缸組件的安裝機構60
37回程缸組及調平缸組設計61
371活動橫梁的調平結構61
372回程缸、調平缸設計62
38活動橫梁導向裝置設計63
39工作臺及移動裝置設計64
310工作臺鎖緊裝置設計65第4章超大型多功能液壓機的液壓系統(tǒng)66
41概述66
42液壓系統(tǒng)傳動形式67
421泵直傳傳動形式67
4211泵直傳方案簡介67
4212國內外超高壓泵、閥元件67
4213泵直傳的特點67
422泵增壓器傳動形式68
4221泵增壓器傳動方案簡介68
4222泵增壓器傳動的特點68
423兩種傳動方式對比分析68
43液壓系統(tǒng)69
431主要參數69
432設備組成及工作原理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輔助設備81
4328管路81
433液壓系統(tǒng)的鍛造力分級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的電氣自動化系統(tǒng)84
51概述84
511電氣系統(tǒng)具有的裝機特點84
512電氣設備組成說明84
52電氣自動化系統(tǒng)總體描述84
53電氣傳動系統(tǒng)85
531高壓電動機傳動85
532靜止型動態(tài)無功補償裝置85
533低壓電動機傳動87
54基礎自動化系統(tǒng)配置及功能87
541PLC88
542PLC系統(tǒng)遠程站89
5421從站選型89
5422PROFINET89
5423主要遠程站89
5424自動化控制柜90
543人機界面HMI90
544控制設備的功能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生產計劃管理92
5532工藝參數管理92
5533生產數據管理93
5534工藝數據回溯93
5535操作權限管理93
5536接口數據管理93
5537報表管理93
5538人機界面93
56液壓機控制模式及相關功能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)互聯網平臺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生產過程質量監(jiān)控96
5735設備健康管理EHM97
5736生產視頻系統(tǒng)97
5737能源管理EMS98
5738網絡數據安全101
574集控室建設102第6章基于多學科建模的超大型多功能液壓機結構與設計驗證103
61不同受載工況下的強度、剛度分析與
優(yōu)化103
611整機結構強度、剛度分析校核104
6111超大型多功能液壓機數值
仿真模型的建立105
6112超大型多功能液壓機整機
分析結果106
612關鍵結構強度、剛度分析校核及
優(yōu)化設計112
6121板框結構112
6122上部橫梁116
6123活動橫梁121
6124下橫梁126
6125主缸墊板131
6126主缸結構135
6127基礎梁結構138
62機液耦合系統(tǒng)動力學建模及仿真141
621總目標141
622液壓系統(tǒng)及機械系統(tǒng)動力學建模
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)同的實時仿真153
623ADAMS與AMESim聯合仿真159
6231活動橫梁、關聯部件及整機
系統(tǒng)動力學ADAMS有限元
建模159
6232ADAMS模型驗證160
6233ADAMS與AMESim聯合仿真
模型的建立160
6234大慣量機械系統(tǒng)對液壓回路
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)的動態(tài)平衡
能力及同步效率研究170
63ADAMS與MATLAB、AMESim聯合
建模仿真研究173
631聯合仿真建模方法173
632不同液壓控制參數條件下的系統(tǒng)
液壓沖擊特性研究173
633活動橫梁調平控制策略選擇及
設計參數可行域分析173第7章主要自動化裝置及配套設備177
71大型液壓機主要配套自動化裝置177
711上模座快速夾緊裝置177
712工作臺鎖緊裝置178
713頂出器179
72鍛造操作機182
721概述182
722重型鍛造液壓機配套操作機的
選擇183
73鍛坯除鱗機185
731必要性185
732工程實踐188
733除鱗方式及參數選擇192
74鍛坯鍛前補溫爐193
741必要性193
742可行性194
743參數選擇199第8章超大型多功能液壓機的應用展望201
81核電機組201
811市場預測201
8111國際市場201
8112國內市場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市場預測212
822代表性鍛件214
83大飛機215
831市場預測215
832代表性鍛件216
84運載火箭217
85潛水器219
851市場預測219
852一體化鍛件220
86其他領域221
861鋼鐵冶金221
8611支承輥市場221
8612代表性產品222
862水電223
863風電（2MW以上）227
8631市場預測227
8632代表性鍛件229
864重型燃氣輪機渦輪盤及燃機
輪盤230
865船用鍛件232
866潛在市場分析233
參考文獻236ⅩⅪ

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