适读人群 ：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，高等院校相关方向的研究生和教师
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。

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。

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
11必要性1
111国家战略的需要1
112企业提升装备水平及核心竞争力的
需要5
113复杂大型锻件生产及工艺变革性
创新的需要6
12可行性7
121国家政策支持7
122联合研制7
123基础条件优越8
124团队优势8第2章大型液压机概述16
21大型锻造液压机的现状20
22大型锻造液压机的主要结构形式29
221预应力梁柱式液压机29
222预应力钢丝缠绕式液压机31
223板框式结构液压机32
231600MN超大型多功能液压机总体
方案34
231主要技术参数34
232液压机本体36
233液压系统40
234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
31超大型多功能液压机主机结构设计42
32机身框架设计45
321不同机身框架45
3211板框拉杆预紧结构框架45
3212多牌坊组合结构框架46
3213拉杆/支撑预紧结构双牌坊
框架47
322框架板的结构设计47
33上部横梁设计48
34活动横梁设计52
35下横梁设计56
36主工作缸组件设计58
361主工作缸组的压力分级设置58
362主工作缸的设计58
363主工作缸组件的安装机构60
37回程缸组及调平缸组设计61
371活动横梁的调平结构61
372回程缸、调平缸设计62
38活动横梁导向装置设计63
39工作台及移动装置设计64
310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
41概述66
42液压系统传动形式67
421泵直传传动形式67
4211泵直传方案简介67
4212国内外超高压泵、阀元件67
4213泵直传的特点67
422泵+增压器传动形式68
4221泵+增压器传动方案简介68
4222泵+增压器传动的特点68
423两种传动方式对比分析68
43液压系统69
431主要参数69
432设备组成及工作原理70
4321概述70
4322泵源系统70
4323充液系统76
4324增压系统77
4325控制系统78
4326排气阀组81
4327辅助设备81
4328管路81
433液压系统的锻造力分级82
434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
51概述84
511电气系统具有的装机特点84
512电气设备组成说明84
52电气自动化系统总体描述84
53电气传动系统85
531高压电动机传动85
532静止型动态无功补偿装置85
533低压电动机传动87
54基础自动化系统配置及功能87
541PLC88
542PLC系统远程站89
5421从站选型89
5422PROFINET89
5423主要远程站89
5424自动化控制柜90
543人机界面HMI90
544控制设备的功能91
5441PLC的控制功能91
5442操作员站（HMI）的控制
功能91
55二级系统91
551系统描述91
552软硬件配置92
553软件功能92
5531生产计划管理92
5532工艺参数管理92
5533生产数据管理93
5534工艺数据回溯93
5535操作权限管理93
5536接口数据管理93
5537报表管理93
5538人机界面93
56液压机控制模式及相关功能93
561控制模式93
562配方工艺输入94
563数字化工艺管控系统94
57集控及智能制造解决方案94
571概述94
572系统概述95
573系统方案95
5731工业互联网平台95
5732集控中心95
5733智能优化排程96
5734生产过程质量监控96
5735设备健康管理EHM97
5736生产视频系统97
5737能源管理EMS98
5738网络数据安全101
574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
61不同受载工况下的强度、刚度分析与
优化103
611整机结构强度、刚度分析校核104
6111超大型多功能液压机数值
仿真模型的建立105
6112超大型多功能液压机整机
分析结果106
612关键结构强度、刚度分析校核及
优化设计112
6121板框结构112
6122上部横梁116
6123活动横梁121
6124下横梁126
6125主缸垫板131
6126主缸结构135
6127基础梁结构138
62机液耦合系统动力学建模及仿真141
621总目标141
622液压系统及机械系统动力学建模
仿真141
6221大流量高压力多回路液压
系统的AMESim建模141
6222液压系统大压力、多回路、
多缸协同的实时仿真153
623ADAMS与AMESim联合仿真159
6231活动横梁、关联部件及整机
系统动力学ADAMS有限元
建模159
6232ADAMS模型验证160
6233ADAMS与AMESim联合仿真
模型的建立160
6234大惯量机械系统对液压回路
的冲击仿真分析163
6235大压力、多回路、多缸协同
过程特性研究165
6236液压同步系统的动态平衡
能力及同步效率研究170
63ADAMS与MATLAB、AMESim联合
建模仿真研究173
631联合仿真建模方法173
632不同液压控制参数条件下的系统
液压冲击特性研究173
633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
71大型液压机主要配套自动化装置177
711上模座快速夹紧装置177
712工作台锁紧装置178
713顶出器179
72锻造操作机182
721概述182
722重型锻造液压机配套操作机的
选择183
73锻坯除鳞机185
731必要性185
732工程实践188
733除鳞方式及参数选择192
74锻坯锻前补温炉193
741必要性193
742可行性194
743参数选择199第8章超大型多功能液压机的应用展望201
81核电机组201
811市场预测201
8111国际市场201
8112国内市场203
8113乏燃料处理及核废料罐205
812代表性锻件206
82石化容器212
821市场预测212
822代表性锻件214
83大飞机215
831市场预测215
832代表性锻件216
84运载火箭217
85潜水器219
851市场预测219
852一体化锻件220
86其他领域221
861钢铁冶金221
8611支承辊市场221
8612代表性产品222
862水电223
863风电（2MW以上）227
8631市场预测227
8632代表性锻件229
864重型燃气轮机涡轮盘及燃机
轮盘230
865船用锻件232
866潜在市场分析233
参考文献236ⅩⅪ

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第一重地。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（2021—2025）》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！