本书通过大量翔实的服务领域论证、设备结构模拟和理论分析，系统阐述了中国一重重型高端复杂锻件制造技术变革性创新研究团队为实现大型锻件增材制坯的界面愈合及FGS锻造，开展的超大型多功能液压机项目的可行性论证工作，详细介绍了超大型多功能液压机的功能参数，结构形式的选择，机械、流体、电气设计及优化，以及设备的各项应用预测等内容。本书是创新团队心血的结晶与智慧的总结。书中介绍的超大型多功能液压机可以确保超大异形锻件增材制坯和FGS锻造的实施，解决了我国在整体结构件、零部件一体化整体成形制造领域的难题，为我国超重型模锻液压机自主创新工程的实施奠定了坚实基础，对推动我国大型锻件原创技术策源地建设及装备制造业高质量发展具有重要的指引和参考价值。
本书可供超大型多功能液压机设计、制造及大型锻件制造行业的研发、技术、生产人员使用，也可供高等院校相关方向的研究生和教师参考。
本书为国家出版基金项目，属关键基础零部件原创技术策源地系列图书中的一册，书中介绍了由中国一重首席科学家、中央企业优秀科技创新团队带头人王宝忠及其重型高端复杂锻件制造技术变革性创新研究团队的原创性技术，为国家大型铸锻件原创技术策源地建设提供了理论依据，为国家超重型热模锻压力机自主创新工程的实施奠定了坚实基础。
高质量发展是创新驱动的发展，且是今后一个发展阶段的主题。作为关键基础零部件（大型铸锻件）原创技术策源地的中国一重集团有限公司（简称：中国一重），在维护国家安全和国民经济命脉方面发挥着至关重要的作用。习近平总书记2018年9月26日第二次到中国一重视察时，在具有国际领先水平的超大型核电锻件展示区前发表了重要讲话：中国一重在共和国历史上是立过功的，中国一重是中国制造业的重地。制造业，特别是装备制造业高质量发展是我国经济高质量发展的重中之重，是一个现代化大国必不可少的。希望中国一重肩负起历史重任，制定好发展路线图。
为落实好习近平总书记的重要讲话精神，中国一重于2019年1月成立了重型高端复杂锻件制造技术变革性创新能力建设项目工作领导小组，并组建了重型高端复杂锻件制造技术变革性创新研究团队。该团队分别入选了中央企业优秀科技创新团队和黑龙江省头雁团队，开展了一系列变革性创新研究工作。
大型锻件作为量大面广的关键基础零部件，是装备制造业发展的基础，决定着重大装备和主机产品的性能、水平、质量和可靠性，是我国装备制造业由大到强转变、实现高质量发展的关键。我国大型锻件制造技术的发展经历了20世纪六七十年代的全面照搬苏联、八九十年代的引进和消化日本JSW以及21世纪以来的自主创新。通过蹒跚学步、跟跑到并跑，不仅成为制造大国，而且部分绿色制造技术已达到国际领先水平，但未解决传统钢锭中存在的偏析、夹杂及有害相等缺陷，大型锻件塑性成形中存在材料利用率低、混晶、锻造裂纹等共性世界难题。这些难题依靠传统的制造方式是难以破解的，需要开发变革性创新技术，依靠创新驱动来推动大型锻件的高质量发展。
马克思主义的认识论强调，新理论产生于新实践，新实践需要新理论指导。中国一重在重型高端复杂锻件制造技术变革性创新实践活动中，归纳出了增材制坯、FGS锻造等新的理论，用于指导关键基础零部件（大型铸锻件）原创技术策源地建设的实践活动。此外，为了实现大型锻件的高质量发展，还需要解决自由锻造液压机吨位较小、模锻液压机空间尺寸较小，以及挤压机功能单一等问题。
关键基础零部件原创技术策源地系列图书由《大型锻件的增材制坯》《大型锻件FGS锻造》和《超大型多功能液压机》组成，三者关系类似于制作美味佳肴的食材、厨艺和厨具。增材制坯是制备形神兼备的大型锻件的有机食材，FGS锻造是制作关键基础零部件的精湛厨艺，超大型多功能液压机是实现增材制坯和FGS锻造的完美厨具。
国家发改委以发改地区［2020］1463号文件形式将中国一重1600MN挤压机组列入2022年开始实施的新基建项目。2021年 3月19日，国家发改委以发改产业［2021］389号文件下发了国家发改委关于印发《制造业核心竞争力提升五年行动计划（20212025）》及重点领域关键技术产业化实施要点的通知，将超大型液压机提升为自主创新工程。
为了实现大型锻件增材制坯的界面愈合和重型高端复杂锻件FGS锻造原创性技术在核电机组、石化容器、大飞机、运载火箭、潜水器等领域的应用，系统解决我国整体结构件零部件一体化整体成形制造难题，中国一重重型高端复杂锻件制造技术变革性创新研究团队带头人提出了研制集自动化、信息化于一体的超大型多功能液压机的设想，并带领团队成员开展项目的必要性及可行性论证、超大型多功能液压机设计等一系列相关设备研制及变革性创新研究工作，取得了可喜的成果，对推动大型锻件原创技术策源地建设及装备制造业高质量发展具有很高的指引和参考价值。
本书共分8章。第1章对项目的必要性及可行性进行了论述；第2章对大型液压机的演变历程进行了概述；第3章详细介绍了机械部分框架、横梁等主要部件的技术设计，对关键、重要部件的研制进行了描述；第4章对流体部分液压系统的传动形式、主要参数等内容进行了介绍；第5章对电气自动化系统进行了详细介绍；第6章通过数值模拟对机械、流体及电气的结构进行了仿真优化；第7章对自动化装置及配套设备进行了介绍；第8章对超大型多功能液压机在核电机组、石化容器、大飞机、运载火箭、潜水器等领域的应用进行了展望。
本书是超大型多功能液压机选型、自动化与信息化集成设计与优化等研究工作的总结与提炼，包含结构选型、创新设计、仿真优化等大量珍贵的技术资料。希望它能成为大型锻压设备设计者的技术工作指南。此外，由于本书涉及的内容广泛，亦可供从事大型锻压设备及工艺理论学习和研究的高等院校及科研院所相关人员参考。
本书由中国一重重型高端复杂锻件制造技术变革性创新研究团队带头人王宝忠执笔并统稿，团队成员殷文齐、李德飞、刘林峰参与了部分章节的撰写。此外，李毅波、王芳芳、刘颖、刘剑桥等参与了部分研究与设计等工作。
在超大型多功能液压机的研究与设计工作中，得到了中国一重、中南大学、燕山大学、清华大学等单位的大力支持，在此一并表示感谢！
由于我们的水平有限，书中难免存在不足之处，敬请读者批评指正！
序一
序二
前言
第1章超大型多功能液压机建设的必要性及可行性1
11必要性1
111国家战略的需要1
112企业提升装备水平及核心竞争力的
需要5
113复杂大型锻件生产及工艺变革性
创新的需要6
12可行性7
121国家政策支持7
122联合研制7
123基础条件优越8
124团队优势8第2章大型液压机概述16
21大型锻造液压机的现状20
22大型锻造液压机的主要结构形式29
221预应力梁柱式液压机29
222预应力钢丝缠绕式液压机31
223板框式结构液压机32
231600MN超大型多功能液压机总体
方案34
231主要技术参数34
232液压机本体36
233液压系统40
234电气自动化与信息处理系统41第3章超大型多功能液压机的本体结构42
31超大型多功能液压机主机结构设计42
32机身框架设计45
321不同机身框架45
3211板框拉杆预紧结构框架45
3212多牌坊组合结构框架46
3213拉杆/支撑预紧结构双牌坊
框架47
322框架板的结构设计47
33上部横梁设计48
34活动横梁设计52
35下横梁设计56
36主工作缸组件设计58
361主工作缸组的压力分级设置58
362主工作缸的设计58
363主工作缸组件的安装机构60
37回程缸组及调平缸组设计61
371活动横梁的调平结构61
372回程缸、调平缸设计62
38活动横梁导向装置设计63
39工作台及移动装置设计64
310工作台锁紧装置设计65第4章超大型多功能液压机的液压系统66
41概述66
42液压系统传动形式67
421泵直传传动形式67
4211泵直传方案简介67
4212国内外超高压泵、阀元件67
4213泵直传的特点67
422泵 增压器传动形式68
4221泵 增压器传动方案简介68
4222泵 增压器传动的特点68
423两种传动方式对比分析68
43液压系统69
431主要参数69
432设备组成及工作原理70
4321概述70
4322泵源系统70
4323充液系统76
4324增压系统77
4325控制系统78
4326排气阀组81
4327辅助设备81
4328管路81
433液压系统的锻造力分级82
434液压系统的布局83ⅧⅨ第5章超大型多功能液压机的电气自动化系统84
51概述84
511电气系统具有的装机特点84
512电气设备组成说明84
52电气自动化系统总体描述84
53电气传动系统85
531高压电动机传动85
532静止型动态无功补偿装置85
533低压电动机传动87
54基础自动化系统配置及功能87
541PLC88
542PLC系统远程站89
5421从站选型89
5422PROFINET89
5423主要远程站89
5424自动化控制柜90
543人机界面HMI90
544控制设备的功能91
5441PLC的控制功能91
5442操作员站（HMI）的控制
功能91
55二级系统91
551系统描述91
552软硬件配置92
553软件功能92
5531生产计划管理92
5532工艺参数管理92
5533生产数据管理93
5534工艺数据回溯93
5535操作权限管理93
5536接口数据管理93
5537报表管理93
5538人机界面93
56液压机控制模式及相关功能93
561控制模式93
562配方工艺输入94
563数字化工艺管控系统94
57集控及智能制造解决方案94
571概述94
572系统概述95
573系统方案95
5731工业互联网平台95
5732集控中心95
5733智能优化排程96
5734生产过程质量监控96
5735设备健康管理EHM97
5736生产视频系统97
5737能源管理EMS98
5738网络数据安全101
574集控室建设102第6章基于多学科建模的超大型多功能液压机结构与设计验证103
61不同受载工况下的强度、刚度分析与
优化103
611整机结构强度、刚度分析校核104
6111超大型多功能液压机数值
仿真模型的建立105
6112超大型多功能液压机整机
分析结果106
612关键结构强度、刚度分析校核及
优化设计112
6121板框结构112
6122上部横梁116
6123活动横梁121
6124下横梁126
6125主缸垫板131
6126主缸结构135
6127基础梁结构138
62机液耦合系统动力学建模及仿真141
621总目标141
622液压系统及机械系统动力学建模
仿真141
6221大流量高压力多回路液压
系统的AMESim建模141
6222液压系统大压力、多回路、
多缸协同的实时仿真153
623ADAMS与AMESim联合仿真159
6231活动横梁、关联部件及整机
系统动力学ADAMS有限元
建模159
6232ADAMS模型验证160
6233ADAMS与AMESim联合仿真
模型的建立160
6234大惯量机械系统对液压回路
的冲击仿真分析163
6235大压力、多回路、多缸协同
过程特性研究165
6236液压同步系统的动态平衡
能力及同步效率研究170
63ADAMS与MATLAB、AMESim联合
建模仿真研究173
631联合仿真建模方法173
632不同液压控制参数条件下的系统
液压冲击特性研究173
633活动横梁调平控制策略选择及
设计参数可行域分析173第7章主要自动化装置及配套设备177
71大型液压机主要配套自动化装置177
711上模座快速夹紧装置177
712工作台锁紧装置178
713顶出器179
72锻造操作机182
721概述182
722重型锻造液压机配套操作机的
选择183
73锻坯除鳞机185
731必要性185
732工程实践188
733除鳞方式及参数选择192
74锻坯锻前补温炉193
741必要性193
742可行性194
743参数选择199第8章超大型多功能液压机的应用展望201
81核电机组201
811市场预测201
8111国际市场201
8112国内市场203
8113乏燃料处理及核废料罐205
812代表性锻件206
82石化容器212
821市场预测212
822代表性锻件214
83大飞机215
831市场预测215
832代表性锻件216
84运载火箭217
85潜水器219
851市场预测219
852一体化锻件220
86其他领域221
861钢铁冶金221
8611支承辊市场221
8612代表性产品222
862水电223
863风电（2MW以上）227
8631市场预测227
8632代表性锻件229
864重型燃气轮机涡轮盘及燃机
轮盘230
865船用锻件232
866潜在市场分析233
参考文献236ⅩⅪ
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