【正文】 合上述，我設(shè)計的拉床應(yīng)選擇標(biāo)準(zhǔn)的三位四通電磁換向閥作為方向控制，以達(dá)到自動化的要求。例如簡單的往復(fù)直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)，采用標(biāo)準(zhǔn)的普通換向閥進(jìn)行換向即可，但對于換向要求高的磨床、仿形刨床等主機(jī)，則需采用專門設(shè)計的機(jī)液換向閥組成的液壓操縱箱進(jìn)行換向?？梢愿鶕?jù)系統(tǒng)工作循環(huán)、動作變換性能和自動化程度等要求，確定換向閥的形式、位數(shù)、通路數(shù)。在液壓執(zhí)行元件確定之后，其運(yùn)動方向和運(yùn)動速度的控制是擬定液壓系統(tǒng)的核心問題方向控制用換向閥或插裝閥來實(shí)現(xiàn)。若在系統(tǒng)不同的工作階段需要兩種以上工作壓力，則可通過先導(dǎo)式溢流閥的遙控口，用換向閥接通遠(yuǎn)程調(diào)壓溢流閥以獲取多級壓力；系統(tǒng)等待工作期間，應(yīng)盡量使液壓泵卸載[7]。定量泵供油的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，系統(tǒng)壓力采用溢流閥（與泵并聯(lián)）進(jìn)行恒壓控制。綜合上述，此次設(shè)計宜采用定量泵供油。當(dāng)最大流量與最小流量相差較大，且小流量持續(xù)時間長時可以考慮高低壓雙泵供油或單泵加蓄能器供油的方案解決。液壓源形式與調(diào)速方案有關(guān)，當(dāng)采用節(jié)流調(diào)速時，只能采用定量泵做動力源；當(dāng)采用容積調(diào)速時，可采用定量泵或變量泵做動力源；當(dāng)采用容積節(jié)流聯(lián)合調(diào)速時，必須采用變量泵做動力源。表42 液壓調(diào)速方案比較調(diào)速方式節(jié)流調(diào)速容積調(diào)速容積節(jié)流聯(lián)合調(diào)速變速調(diào)速方法手動調(diào)節(jié)流量控制閥或電動調(diào)節(jié)電液比例流量閥手動調(diào)節(jié)式、壓力反饋式、電動伺服、電動比例調(diào)節(jié)變量泵或變量馬達(dá)壓力反饋式變量泵和流量控制閥聯(lián)合調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)、成本簡單、成本低復(fù)雜、成本高較復(fù)雜、成本較高調(diào)速范圍小大較大速度剛性用于普通節(jié)流閥調(diào)速時，速度剛性低可得到恒功率或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速特性，速度剛性較節(jié)流調(diào)速高較高功率損失及發(fā)熱大小較小適用工況小功率（＜3KW）負(fù)載變化不大、平穩(wěn)性要求不高的系統(tǒng)中、大功率（＞5KW）、要求溫升小、平穩(wěn)性能要求不高的系統(tǒng)中等功率（3~5KW）、要求溫升小、平穩(wěn)性要求較高的系統(tǒng)綜合上述，此次設(shè)計只能選用液壓調(diào)速方式的節(jié)流調(diào)速。液壓調(diào)速方案，用于以固定頻率為電源的電動機(jī)作為原動機(jī)的機(jī)械設(shè)備，其液壓系統(tǒng)只能采用液壓調(diào)速。此種調(diào)速方案，泵的動、靜特性良好。此種方案的調(diào)速范圍因受到發(fā)動機(jī)最低轉(zhuǎn)速的限制，故常需和液壓調(diào)速相配合。系統(tǒng)的調(diào)速方式因及其使用的原動機(jī)不同而有油門調(diào)速、變頻調(diào)速和液壓調(diào)速三種不同方案。先以主回路為例：，選擇換向回路，外加一些其他回路，工進(jìn)時回路上要考慮背壓，但不用考慮液壓沖擊，所以采用調(diào)壓回路；快退時回路流量大，宜采用卸荷回路，當(dāng)換向時液壓沖擊相當(dāng)大，要考慮緩沖裝置。然后再考慮其他回路，如：有間歇及空載運(yùn)行要求的系統(tǒng)要考慮卸荷回路；有可能發(fā)生工作部件漂移、下滑、超速等現(xiàn)象的系統(tǒng)，應(yīng)考慮鎖緊、平衡、限速等回路；有快速運(yùn)動部件的系統(tǒng)要考慮制動和緩沖回路；多執(zhí)行元件的系統(tǒng)要考慮順序動作、同步動作和互不干擾回路；為了防止因操作者誤操作或液壓執(zhí)行元件失靈產(chǎn)生誤動作，應(yīng)考慮誤動作防止回路、以確保人身和設(shè)備在異常負(fù)載、斷電、外部環(huán)境條件急劇變化情況時的安全性等[5]。選擇工作先從液壓源回路和對主機(jī)性能起決定影響的回路開始。構(gòu)成液壓系統(tǒng)的回路有主回路（直接控制液壓執(zhí)行元件的部分）和輔助回路（保持液壓泵連續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行狀態(tài)的部分）兩大類，每一類中按照具體功能還可以進(jìn)一步詳細(xì)分類。液壓系統(tǒng)的油路循環(huán)方式有開式和閉式兩種，：節(jié)流調(diào)速和容積節(jié)流聯(lián)合調(diào)速只能采用開式式系統(tǒng)，容積調(diào)速多采用閉式系統(tǒng)。在擬定液壓系統(tǒng)圖的過程中首先通過分析對比制定出各種合適的液壓回路方案，然后將這些回路組合成完整的液壓系統(tǒng)。快退時進(jìn)油流量接近工進(jìn)時流量，為了降低成本，將快退時的進(jìn)油流量改與工進(jìn)時流量一致，一般采用行程開關(guān)作為液壓缸限位控制沒有問題。這部分還不包括長型小缸、短型小缸和液壓卡盤的流量，由于它們不是同時工作的，而且所需的流量非常小，所以還是以大缸消耗為主。另外最大流速出現(xiàn)在快退階段，因此要考慮最大流速問題。除1第一次夾緊需要手動，5需手動按，其余均為自動控制。本次設(shè)計液壓系統(tǒng)中執(zhí)行元件除了同步工作的兩個油缸外，還需要：一個夾緊油缸，用作夾緊拉刀尾部；一個長型小缸，用于把刀從卡頭中退出或插裝；一個短型小缸，用于插銷。具體請參閱《液壓缸裝配圖》。查閱《液壓傳動設(shè)計指南》（下同）129頁表410活塞和活塞桿的連接形式，選擇半環(huán)連接，密封采用O型密封圈密封。根據(jù)《液壓傳動設(shè)計》134頁說明，B活塞寬度，單位mm，B=(~)D,此設(shè)計取B==100mm。導(dǎo)向長度太短會因為油缸配合間隙引起初始撓度增大，影響液壓缸的工作性能和穩(wěn)定性，從而影響加工產(chǎn)品的質(zhì)量，因此，設(shè)計時必須保證液壓缸的最小導(dǎo)向長度，根據(jù)《液壓傳動設(shè)計指南》134頁公式 （mm） 式(315)式中 L液壓缸最大行程，mm； D缸筒內(nèi)徑，mm；計算mm所以只要導(dǎo)向長度超過120mm都是可以的。此項設(shè)計較靈活，因素不定，但基本尺寸能滿足行程要求即可，請參考本設(shè)計圖紙《活塞桿》零件圖。 d/D= (p≥)。根據(jù)液壓缸無桿腔活塞有效面積A及速比確定活塞桿直徑d當(dāng)遵循以下原則：若活塞桿承受的的是拉力，一般取d/~；當(dāng)活塞桿受的是壓力時，為了保證活塞桿的穩(wěn)定性一般取d/~。查詢缸筒結(jié)構(gòu)圖紙得：d=114mm =130mm p=9MPa q=2MPa =172mm =122mm [σ]=60MPa 計算 = =所以，缸頭法蘭厚度為h=，至于附加密封，實(shí)際應(yīng)用中密封材料通常不為金屬材料，因此附加密封壓力會遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于2MPa,。實(shí)物圖以圖紙為準(zhǔn)。其余符號均與前式相同。缸底材料選為鑄鐵，選用缸底有 油孔的缸底，預(yù)留緩沖裝置，根據(jù)《液壓傳動設(shè)計指南》123頁公式計算缸底厚度h (m) 式(311)式中 [σ]缸底材料的許用應(yīng)力，MPa。油口連接螺紋應(yīng)當(dāng)符合GB/T28781993《液壓元件螺紋連接油口形式和尺寸》的規(guī)定。液壓缸的油口包括油口孔和連接螺紋，布置在缸筒上面密封難解決，而且拆裝維護(hù)不便，故將油口布置在缸底端蓋上與活塞桿同軸心，這樣就能在側(cè)面制作緩沖。液壓缸的行程S主要是靠工作機(jī)構(gòu)實(shí)際運(yùn)動的距離來確定，因為拉床加工工件有自定位作用，不需要考慮穩(wěn)定性。 δ液壓缸壁厚,mm。D1=D+2δ （mm） 式(39)式中 D1液壓缸外徑,mm。 則 ，所以110MPa綽綽有余；計算 Py=9MPa=；就可計算 因設(shè)計只是紙上談兵，在實(shí)際應(yīng)用中要考慮液壓缸因長度帶來的剛性問題和制圖問題，只能根據(jù)長度按一定比例增厚液壓缸缸壁，以達(dá)到實(shí)際使用要求，這是目前液壓缸設(shè)計公式的缺陷。鋼管[σ]=100~110MPa；鑄鐵[σ]=60MPa。因為工作壓力9MPa屬于低壓系統(tǒng)，所以壁厚δ按薄壁缸計算，根據(jù)《液壓傳動設(shè)計指南》122頁公式（m） 式(37) (MPa) 式(38)式中 Py試驗壓力，MPa，工作壓力P≤16MPa時，Py=；工作壓力≥16MPa時，Py=； D液壓缸內(nèi)徑，m； [σ]缸體材料的許用應(yīng)力，MPa；缸體材料的抗拉強(qiáng)度，MPa； n安全系數(shù)，n=~5，一般取5；對于鍛鋼[σ]=100~120MPa。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，查《液壓系統(tǒng)經(jīng)典設(shè)計實(shí)例》11頁公式可計算無桿腔活塞面積A，即： (㎡) 式(35) (㎡) 式(36)式中 F液壓缸的工作壓力； Η液壓缸機(jī)械效率，~； D活塞直徑。+=。查閱書籍《液壓與氣壓傳動》184頁表91，.根據(jù)《液壓傳動設(shè)計指南》17頁表23拉床的設(shè)計壓力8~10MPa取Ps=9MPa；背壓力Ps’= MPa；；拉削力Fmax=。工進(jìn)的負(fù)載分析與計算： （1）啟動階段 F=(G+Fi)η=1864+= （2）工進(jìn)階段 F=(FeG)/η=()/= （3）制動階段 F=(GFi)η=（）=退刀的負(fù)載分析與計算： （1）啟動階段 F=(GFi)/η=()/= （2）快退階段 F=(G+Fi)/η=(1864+)/= （3）制動階段 F=(GFi)η=)=因此由上述計算可看出液壓缸的最大負(fù)載在工進(jìn)階段，而且下拉啟動階段和制動階段還會出現(xiàn)負(fù)壓！因此液壓缸會產(chǎn)生前沖和缸內(nèi)空穴，損壞液壓缸。Fe ? G） （N） 式(33)制動階段 F=177。Fe ? G177。本次拉床的液壓缸在工作過程中分為兩種情況，工進(jìn)和快退，都要經(jīng)過啟動、工進(jìn)、制動、快退四個階段，其中恒速為工進(jìn)或快退，分別有自己的負(fù)載。 G部件自重，N，G=mg。②機(jī)械摩擦負(fù)載Ff 液壓缸垂直安裝忽略不計。設(shè)運(yùn)動機(jī)構(gòu)自重m=190kg，（包括活塞桿、拉刀架、拉刀、拉刀卡頭等）,另外液壓缸密封裝置的摩擦是不定的，難以計算，故歸入機(jī)械機(jī)械效率η中，η=~，由于現(xiàn)在的機(jī)加工精確度高，所以機(jī)械效率η=。(a)液壓缸工作循環(huán)圖（b）液壓缸位移循環(huán)圖（c）液壓缸速度循環(huán)圖圖 31 液壓缸的工作循環(huán)圖、位移循環(huán)圖和速度循環(huán)圖 液壓缸的負(fù)載分析與計算液壓缸的負(fù)載外負(fù)載包括慣性負(fù)載、摩擦負(fù)載（垂直安裝的液壓缸可忽略不計）和慣性負(fù)載三個類別。取速度比為1。因此我們在設(shè)計時應(yīng)當(dāng)考慮以上要素，從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合國內(nèi)外設(shè)計經(jīng)驗。（2）焊接型液壓缸（3）法蘭型液壓缸。相信今后通過科學(xué)家豐富的實(shí)驗數(shù)據(jù)，不斷完善其設(shè)計制造及其應(yīng)用，向著重量輕、載荷大、制造簡單的方向發(fā)展。但是，在現(xiàn)有液壓缸的