1、摘 要拉床主要應用于對通孔、平面以及成形表面的加工。雖然拉刀的機構復雜、成本高，但是其加工效率高、加工精度高而且有較細的表面粗糙度，因此在機械加工中占有相當重要地位。因拉削時拉床受到的切削力非常大，所以它通常是由液壓驅動的。就著液壓傳動的各種優點如：工作平穩；大范圍內能實現無級調速，還可以在運轉中進行調速等優點，使得液壓系統在拉床上的應用更使其體現出了更高的價值。正如本次研究的多工位平面拉床液壓傳動系統對縮短加工時間，提高加工自動化和加工效率有著非常重要的意義。本文不僅對液壓傳動系統做了必要的介紹，而且針對多工位平面拉床液壓傳動進行了詳細的參數的計算、系統設計、閥塊選擇、油箱設計、管道設計和結

2、構的組成，并使其符合加工零件的要求。關鍵詞： 多工位拉床； 液壓傳動系統； 液壓泵； 液壓缸； 液壓油箱。ABSTRACTBroaching machine is mainly used for through-hole, flat, and forming the surface of the processing.Although the agency broach complicated and costly, but the processing of high efficiency, high machining accuracy and surface roughness are

3、smaller, and therefore occupies a very important machining status. When broaching broaching machine because the cutting force are very large, it is usually driven by hydraulic pressure. On the hydraulic transmission of a variety of advantages such as: steady work; within a wide range to achieve step

4、less speed regulation, can also be carried out in the operation of the advantages of speed, the hydraulic system makes the application of bed in the drawing to reflect more a higher value. As this study of multi-plane hydraulic broaching machine drive system to shorten processing time and improve th

5、e efficiency of processing automation and processing has a very important significance. This article not only to the hydraulic drive system to do the necessary to introduce, but also multi-plane hydraulic broaching machine carried out a detailed calculation of the parameters, system design, valve bl

6、ock selection, fuel tank design, piping design and structure of the composition, and bring them into conformity with the requirements of the target performance and economy.Keywords：Multi-broaching machine; hydraulic drive system; hydraulic pump; hydraulic cylinder; hydraulic tank. 目 錄1. 緒論21.1 所屬領域及

7、發展情況21.2 本課題研究的意義、目的及內容32. 明確設計要求，進行工況分析332.2 進行工況分析33. 確定液壓缸的主要參數53.1.推送缸主要參數計算53.2 夾緊缸主要參數計算83.3 升降缸主要參數計算113.4 拉加工缸主要參數計算134. 初步擬定液壓系統方案164.1 總體分析164.2 具體工作步驟分析184.3 擬定系統方案圖194.4 執行元件工況分析和工況圖205. 液壓元件的計算和選擇245.1 液壓泵的選擇245.2 電動機的選擇255.3 液壓控制閥的選擇255.4 過濾器的選擇 275.5 密封圈的選擇276. 液壓系統的計算286.1 系統效率的計算286

8、.2 發熱溫升估算281. 緒論1.1 所屬領域及發展情況隨著近五十年來的科學技術的進步與發展，液壓技術已成為包括傳動.控制和檢測在內，對現代機械裝備的技術進步有重要影響的基礎技術和基礎學科；隨著近二十年來的電子技術.計算機技術和信息技術的迅速發展，液壓技術不僅是一種控制手段，作為連接微電子技術和大功率控制對象之間的橋梁，成為現代控制工程中重要的.不可缺少的環節和手段。例如，國外90%的數控加工中心.95%以上的自動線都采用了液壓技術。因而液壓傳動技術水平已成為衡量一個國家工業化水平的重要標志，世界上各先進國家都對液壓技術的發展給予了高度重視。最開始在機床上的應用，后來用于軍事，然后轉入工業。

9、六十年代后，隨著原子能、空間技術、電子技術等諸方面的發展，液壓有了更廣泛的應用：如在工程機械中的挖掘機、裝載機、推土機、起重機、吊車；冶金工業中的高爐加料機、轉爐的傾動、電爐的旋轉；農業中的拖拉機、收割機；輪船上的液壓舵、消擺設置；動力機械中的水輪機和汽輪機的調節裝置；汽車行業的變速裝置、高空作業裝置；輕工業中的塑料注射機、橡膠硫化機、造紙機；國防中的飛機、坦克、火炮和各種機床裝置也廣泛的用到了液壓。這些都是液壓發展逐漸轉為成熟的標致。當前液壓技術向高壓.高速.大功率.高效率.低噪聲.高可靠性.高集成化方向發展，并取得重大發展，同時在完善比例控制.伺服控制.數字控制和機電一體化也了許多重大成果

10、。新材料和新介質方向的研究也為液壓技術的發展和完善提供了新的動力。當前液壓技術的發展主要集中在以下6個方面：·發展集成.交合.小型化和輕量化液壓元件。·發展高性能的液壓控制元件，適應機電一體化主機發展的需要。·以環境保護.安全和滿足可持續發展為目標的綠色開發研究。·提高元件和系統的可靠性。·以提高效率.降低能耗為目標的系統匹配設計理論.方法和計算機對液壓系統進行自動適應控制手段研究。·技術標準化研究。1.2 本課題研究的意義、目的及內容國內外機械加工的發展趨勢是不斷發展新技術并提高自動化程度，從而提高加工效率及加工質量。自動化程度的高

11、低對加工效率和加工質量起著重要的作用，由于液壓傳動所借助的管道連接可以方便靈活的布置傳動機構，體積小，重量輕，單位輸出功率大；傳動平穩，慣性小，響應速度高；可方便的實現無極調速，且調速范圍大；而且液壓元件屬于標準化、系列化、通用化的產品，操作簡單、安全方便易于實現自動化。因此，液壓在自動化中扮演著非常重要的角色。本課題研究的主要內容是多工位平面拉床液壓傳動系統的設計。在確定了拉床的行程、快進工進速度、往復運動和加速時間等參數后，通過計算設計出滿足要求的、合理、經濟的液壓系統。多工位平面拉床是高效率、高精度的專用加工設備，其液壓系統的設計及優化直接影響銑床的加工精度。隨著液壓工業的發展，液壓技術

12、在各種機械中發揮著越來越重要的作用。由于液壓系統的組成、功能日益復雜，因而發生故障的機率也隨之增多。由于液壓傳動往往用于轉動和直線運動，是機床的主要部分。因此，對專用銑床其液壓系統的設計尤為重要。且能通過本次課程設計對所學內容靈活掌握，融會貫通，并獲得綜合運用所學知識進行液壓系統設計的基本能力，且在設計過程中，培養獨立思考、深入鉆研，主動的、創造的進行設計的能力1。2. 明確設計要求，進行工況分析 明確設計要求參閱設計任務書，對加工對象、箱體結構尺寸、工作順序、技術參數以及技術要求做到充分的了解，方便工況分析。2.2 進行工況分析2.2.1 計算工作載荷查1 P243表9-3和9-4初定工作載

13、荷Ft=150000N，工作壓力Pt=10MPa.2.2.2 計算慣性載荷參考2中的P59公式Fm=. （2-1）Fm= 2.2.3 計算動、靜摩擦力動摩擦系數: 靜摩擦系數: 動摩擦力： （2-2）靜摩擦力： （2-3）2.2.4 計算液壓缸在各個工況下的載荷和驅動力取機械效率（1）送推共建進入夾具體所受載荷： 則驅動力： （2-4） （2）夾緊工件所受載荷：則驅動力： （3）推送機構退回所受載荷和驅動載荷很小，忽略。（4）拉刀架下降，定位所受載荷：則驅動力：(5)拉刀加工所受載荷：選定工作載荷F5=Ft=150000N則驅動力：（6）完成拉削加工，拉刀架上升所受載荷：則驅動力：（7）拉刀退

14、回所受載荷和驅動載荷很小，忽略。（8）推送機構前伸，扣夾工件所受載荷和驅動載荷很小，忽略。（9）松夾工件所受載荷和驅動載荷很小，忽略。（10）從夾具體拖回工件所受載荷：則驅動力：3. 確定液壓缸的主要參數3.1 推送缸主要參數計算 缸的主要結構參數計算推送缸運動簡圖見圖3-1, 圖3-1 推送缸運動簡圖參考3P104面公式, （3-1）初選P=10bar. 則查3P104 （3-2） 參考4P17-246面表17-5取標準值D=90mm則A1= 恒定時查3P105 （3-3） 取標準值d=63mm查3P106A2= （3-4）則A2= 缸的壁厚和外徑計算和校核查5P205 （3-5）其中Pma

15、x采用45#鋼無縫鋼管調質處理，屈服強度s=353MPa.取安全系數n=4,則=所以取1=D+2=110mm. 活塞缸的穩定性校核活塞杠的行程L=700mm,活塞杠穩定性校核公式是，其中nk=2.活塞杠直徑為d=63mm,材料為優質45號碳鋼，屬于中碳鋼，實驗常數490MPa, ,m=85,則：參考7P242面（戈登-金蘭公式） （3-6）則 故，該活塞杠穩定性很好。附：推送缸F-t，V-t工況圖見3-2。圖3-2 速度、負載工況圖3.2 夾緊缸主要參數計算 缸的主要結構參數計算夾緊缸運動簡圖見圖3-3，圖3-3 夾緊缸運動簡圖,初選P=50bar.則取標準值D=50mm則A1= 恒定時 取標

16、準值d=20mm則A2= 缸的壁厚和外徑計算和校核壁厚參照材料力學第二強度理論計算公式： 其中Pmax=1.5P=7.5MPa采用45#鋼無縫鋼管調質處理，屈服強度s=353MPa.取安全系數n=4,則=所以取=5mm.則外徑D1=D+2=60mm. 活塞缸的穩定性校核活塞杠的行程L=50mm,活塞杠穩定性校核公式是，其中nk=2.活塞杠直徑為d=63mm,材料為優質45號碳鋼，屬于中碳鋼，實驗常數490MPa, ,m=85,則：采用（戈登-金蘭公式）來計算進行校核。則故，該活塞杠穩定性很好。附：夾緊缸F-t，V-t工況圖見圖3-4，圖3-4 夾緊缸速度、工況圖3.3 升降缸主要參數計算 缸的

17、主要結構參數計算升降缸運動簡圖見3-5，圖3-5 升降缸運動簡圖,初選P=50bar.則取標準值D=160mm則A1= 恒定時取標準值d=110mm則A2= 缸的壁厚和外徑計算和校核壁厚參照材料力學第二強度理論計算公式：其中Pmax采用45#鋼無縫鋼管調質處理，屈服強度s=353MPa.取安全系數n=4,則=所以取=20mm.則外徑D1=D+2=200mm. 活塞缸的穩定性校核活塞杠的行程L=230mm,活塞杠穩定性校核公式是，其中nk=2.活塞杠直徑為d=110mm,材料為優質45號碳鋼，屬于中碳鋼，實驗常數490MPa, ,m=85,則：采用（戈登-金蘭公式）6來計算進行校核。則故，該活塞

18、杠穩定性很好。附：升降缸F-t，V-t工況圖見3-6，圖3-6 升降缸速度、負載工況圖3.4 拉加工缸主要參數計算 缸的主要結構參數計算拉加工缸運動簡圖見圖3-7，圖3-7 拉加工缸運動簡圖,初選P=100bar.則取標準值D=160mm則A1= 恒定時取標準值d=100mm則A2= 缸的壁厚和外徑計算和校核壁厚參照材料力學第二強度理論計算公式：其中Pmax=1.5P=15MPa采用45#鋼無縫鋼管調質處理，屈服強度s=353MPa.取安全系數n=4,則=所以取=20mm.則外徑D1=D+2=200mm. 活塞缸的穩定性校核活塞杠的行程L=550mm,活塞杠穩定性校核公式是，其中nk=2.活塞

19、杠直徑為d=100mm,材料為優質45號碳鋼，屬于中碳鋼，實驗常數490MPa, ,m=85,則：采用（戈登-金蘭公式）來計算進行校核。則故，該活塞杠穩定性很好。附：拉刀加工缸F-t，V-t工況圖見圖3-8，圖3-8 拉加工缸速度、負載工況圖4. 初步擬定液壓系統方案4.1 總體分析由系統要求可知，本液壓系統需要四個缸來完成各個工步的加工動作。缸1用來完成推送工件的工作，油路采用進油節流調速回路，見圖4-1；缸2用來完成夾緊工件的工作，油路采用進油節流調速回路，且該回路具有保壓作用，見圖4-2；缸3用來完成拉刀架升降工作，油路采用進油節流調速回路，且設置平衡回路，見圖4-3；缸4用來完成拉刀加

20、工的工作，油路采用調速閥保持流量，退刀時采用進油節流調速回路見圖4-4。 圖4-1 推送缸回路 圖4-2 夾緊缸回路 圖4-3 升降缸回路 圖4-4 加工缸回路4.2 具體工作步驟分析（1）、推送工件進入夾具體當接通二位二通電磁閥的時候，此時9DT和1DT得電，壓力油經三位四通電磁閥左位，進入單向調速閥，然后進入推送缸無杠腔，推動推送缸前進。（2）、夾緊工作當推送缸到達適當位置的時候，碰上行程開關2J，行程開關2J發出電信號給控制電磁閥，此時10DT和3DT得電，9DT和1DT斷電。液壓油經過二位二通電磁閥，再通過三位四通電磁閥左位，進入單向調速閥，然后進入夾緊缸無杠腔，執行夾緊動作，并通過壓

21、力繼電器來控制壓力。（3）、推送機構退回當夾緊缸觸碰到行程開關4J，行程開關4J發出電信號給控制電磁閥，使得2DT和9DT得電，10DT和3DT斷電。此時液壓油經過二位二通電磁閥和三位四通電磁閥右位，進入單向調速閥，然后進入推送缸有杠腔，執行退回動作。（4）、拉刀架下降，定位當推送缸退回到特定位置，觸碰到行程開關1J，行程開關1J發出電信號給5DT和11DT，2DT和9DT斷電。此時液壓油經過三位四通電磁閥左位，進入到單向調速閥，然后進入升降缸無杠腔，執行下降動作。（5）、拉刀加工當下降缸下降到特定位置時，觸碰到行程開關6J，此時行程開關6J就發出電信號給三位四通電液閥，使得8DT和12DT得

22、電，5DT和11DT斷電。此時液壓油經過三位四通電液閥和單向調速閥，進入到液壓缸有杠腔，執行拉刀加工動作。（6）、完成切削加工，拉刀架上升當完成切削加工工作后，觸碰到行程開關8J，此時行程開關8J發出電信號給三位四通電磁閥，使得6DT和11DT得電，8DT和12DT斷電。此時液壓油經過三位四通電磁閥和平衡閥，進入到液壓缸有杠腔，執行拉刀架上升動作。（7）、拉刀退回當完成上升動作后，觸碰到行程開關5J，此時行程開關5J發出電信號給三位四通電液閥，使得7DT和12DT得電，6DT和11DT斷電。此時液壓油經過三位四通電液閥和單向調速閥，進入到液壓缸無缸腔，執行拉刀退回動作。（8）、推送機構前伸，扣

23、夾工件當完成拉刀回退動作后，觸碰到行程開關7J，此時行程開關7J發出電信號給三位四通電磁閥，使得1DT和9DT得電，7DT和12DT斷電。此時液壓油經過三位四通電磁閥和單向調速閥，進入到液壓無缸腔，執行扣夾動作。（9）、松夾工件當完成扣夾動作后，觸碰到行程開關2J，此時行程開關2J發出電信號給三位四通電磁閥，使得4DT和10DT得電，1DT和9DT斷電。此時液壓油經過三位四通電磁閥和單向調速閥，進入到液壓有缸腔，執行松夾動作。（10）、從夾具體拖回工件當完成松夾動作后，觸碰到行程開關3J，此時行程開關3J發出電信號給三位四通電磁閥，使得2DT和9DT得電，4DT和10DT斷電。此時液壓油經過三

24、位四通電磁閥和單向調速閥，進入到液壓有缸腔，執行退回動作。4.3 擬定系統方案圖具體系統方案圖見圖4-5，圖4-5 系統方案圖4.4 執行元件工況分析和工況圖 工況分析（1）推送工件進入夾具體已知：F=5818.1N,V=3.5cm/s, , 參考8P156 （4-1） （4-2） （4-3）無杠流量： 無杠壓力： 有杠流量：有杠壓力： 無杠功率： 有杠功率：（2）夾緊工件已知：F=9696.84N,V=4cm/s, , 無杠流量：無杠壓力：有杠流量：有杠壓力：無杠功率：有杠功率：（3）推送機構退回因為受力不大，暫不分析。（4）拉刀架下降，定位已知：F=101731.26N,V=2.4cm/s

25、, , 無杠流量：無杠壓力：有杠流量：有杠壓力：無杠功率：有杠功率：（5）拉刀加工已知：F=157894.7N,V=4cm/s, , 無杠流量：無杠壓力：有杠流量：有杠壓力：無杠功率：有杠功率：（6）完成切削加工，拉刀架上升已知：F=N,V=cm/s, , 無杠流量：無杠壓力：有杠流量：有杠壓力：無杠功率：有杠功率：（7）拉刀退回因受力不大，暫不計算。（8）推送機構前伸，扣夾工件因受力不大，不做計算。（9）松夾工件因受力不大，不做計算。（10）從夾具體拖回工件已知：F=5941.79N,V=7cm/s, , 無杠流量：無杠壓力：有杠流量：有杠壓力：無杠功率：有杠功率： 繪制出四個缸的工況圖&#

26、183;推送缸的工況圖見圖4-6：圖4-6 推送缸工況圖·夾緊缸工況圖見圖4-7，圖4-7夾緊缸工況圖·升降缸工況圖見圖4-8：圖4-8升降缸工況圖·拉刀缸工況圖見圖4-9：圖4-9拉加工缸工況圖5. 液壓元件的計算和選擇5.1 液壓泵的選擇 液壓泵的最大工作壓力Pp參考9P285. （5-1）其中取5bar,P1=108.96bar. 取Pp=115bar. 液壓泵的最大流量參考10P255由工況分析可知液壓泵的最大流量為.考慮各原件流量損失，取=75.得， 液壓泵的選擇查機械設計手冊4版4卷4選取齒輪泵的型號為：CB50，排量48ml/r.額定壓力10Mpa，

27、最大工作壓力12.5Mpa,額定轉速1500 r/min，.5.2 電動機的選擇根據功率來選擇原動機電動機。參考11P204面表7-24。由11P201, （5-2）得；所以選取電動機的型號是Y160M-4，額定功率11kw,轉速1460r/min,最大轉矩2.2N·m。5.3 液壓控制閥的選擇液壓控制閥在液壓系統中的功用是通過控制調節液壓系統中油液的流向、壓力和流量，使執行器及其驅動的工作機構獲得所需要的運動方向、推理（轉矩）以及運動速度（轉速）等。任何一個液壓系統，無論其如何簡單，都不能缺少液壓閥；同一工藝目的的液壓機械設備，通過液壓閥的不同組合使用使用，可以組成油路結構截然不同

28、的多種液壓系統方案，因此，液壓閥是液壓技術中品種和規格最多，應用最廣泛的原件。然而，所設計的液壓系統，將來能否按照既定要求正常可靠的運行，在很大程度上取決與其中所采用的各種液壓閥的性能的優劣以及參數匹配是否合理，這個是相當重要的。安裝形式的選擇本液壓傳動系統選擇板式連接的液壓空空管制法。在采用版式連接時，為減少連接管路，需設計專用的閥塊，將閥門集中裝在中間的集成閥塊上12。控制方式的選擇。方向控制閥主要是通過二位二通電磁閥，三位四通電磁閥和三位四通電液閥來控制。規格的選擇。閥的選擇主要是根據通徑大小和公稱壓力來選擇的。通徑是根據其在液壓系統中的實際通流量及工作壓力來選擇，對于公稱壓力的大小取決

29、與閥門的實際工作壓力。對于壓力閥和流量閥，允許的最大流量可高于公稱流量的10%，對換向閥允許通過的流量還要受閥的功率特性限制，即閥的技能和工作壓力有關。公稱壓力應大于閥的實際工作壓力。液壓控制閥的實際工作壓力因其在液壓系統中的安裝位置不同而異，如安裝在進油路上的液壓閥其實際最高工作壓力等于系統的最高壓力，安裝在回油路上的液壓閥其最高工作壓力一般低于系統的最高壓力。然而，當液壓系統為回油節流調速回路時，安裝在回油路上的流量閥的最高工作壓力可能大于系統的最高工作壓力13。通過上面對液壓系統的分析和計算來選擇閥門，列出元件明細表見表5-1。附表5-1 元件明細表名 稱額定流量通徑額定壓力型號溢流閥63 L/min10 mm10MPaYF3-E10B二位二通電磁換向閥40 L/min10mm16MPa22D-10