实例二液压专用铣床液压系统设计
设计要求：
设计一台成型加工的液压专用铣床，要求机床工作台上一次可安装两只工件，并能同时加工。工件的上料、卸料由手工完成，工件的夹紧及工作台进给由液压系统完成。
机床的工作循环为：手工上料→工件自动夹紧→工作台快进→铣削进给(工进) →工作台快退→夹具松开→手动卸料。
参数要求：
运动部件总重力G=25000N
切削力F w=18000N
快进行程l1=300mm
工进行程l2=80mm
快进、快退速度v1=v3=5m/min
工进速度v2=100～600mm/min
启动时间△t=0.5s
夹紧力F j=30000N
行程l j=15mm
夹紧时间△t j=1s
工作台采用平导轨，导轨间静摩擦系数fs=0.2,动摩擦系数f d=0.1，要求工作台能在任意位置上停留
一.分析工况及主机工作要求，拟订液压系统方案
1.确定执行元件类型
夹紧工件，由液压缸完成。因要求同时安装、加工两只工件，故设置两个并联的、缸筒固定的单活塞杆液压缸。其动作为：
工作台要完成单向进给运动，先采用固定的单活塞杆液压缸。其动作为：
2. 确定执行元件的负载、速度变化范围
(1)夹紧缸 惯性力和摩擦力可以忽略不计，夹紧力F =300000N 。 (2)工作缸 工作负载F w =18000N 运动部件惯性负载)(2.4245
.006058.925000N t v g G F a =-⨯=∆∆⨯=
导轨静摩擦阻力F fs =f s G =0.2×25000N=5000N 导轨动摩擦阻力F fd =f d G =0.1×25000N=2500N
根据已知条件计算出执行元件各工作阶段的负载及速度要求，列入下表：
表2 工作循环各阶段的负载及速度要求
二 1.初定系统压力
根据机器类型和负载大小，参考，初定系统压力p 1=3MPa 。 2.计算液压缸的主要尺寸
(1)夹紧缸
按工作要求，夹紧力由两并联的液压缸提供，则
m p F D 0798.010314.3230000
4246
1
=⨯⨯⨯⨯==
π
根据国标，取夹紧缸内径D =80mm ，活塞杆直径d =0.6D =50mm 。
(2)工作缸
由表2可知,工作缸的最大负载F =20500N ,取液压缸的回油背压p 2=0.5MPa ,机械效率ηcm =0.95,则
m p p F D cm 1.095
.010]5.0)7.01(3[14.320500
4])1([46
2221=⨯⨯⨯--⨯=--=
ηϕπ 根据国标，取工作缸内径D =100mm ，活塞杆直径d 按杆径比d /D =0.7得d =70mm 。 3.计算液压缸各个工作阶段的工作压力、流量和功率
根据液压缸的负载和速度要求以及液压缸的有效作用面积，可以算出液压缸工作过程中各阶段的压力、流量和功率。在计算过程中,工进时因回油节流调速,背压取p b=0.8MPa,快退时背压取p b=0.5MPa，液压缸回油口到进油口之间的压力损失取△p=0.5MPa,见表3。
表3液压缸所需的实际流量、压力和功率
工作循环负载
F(N)进油压力p j(Pa)回油压力
p m(Pa)
所需流量
q(L/min)
输入功率
P(kW)
夹紧30000 p j=F/2A夹1=29.86×1050 q=2A夹1L/△t=9 0.448
工作台差动
快进
2500 p j=(F+△pA2)/(A1－A2)
=11.68×105
16.68×105q=(A1－A2)v1
=19.2
0.374
工进20500 p j=(F+p b·A2)/A1
=30.19×105
8×105q=A1v2=4.71 0.237 快退2500 p j=(F+p b·A2)/A2
=16.06×105
5×105q=A2v3=20 0.535
三. 拟订液压系统方案
1.确定油源及调速方式
铣床液压系统的功率不大，为使系统结构简单，工作
可靠，决定采用定量泵供油。考虑到铣床可能受到负值负载，
故采用回油路调速阀节流调速方式。
2.选择换向回路及速度换接方式
为实现工件夹紧后工作台自动启动，采用夹紧回路上
的压力继电器发讯，由电磁换向阀实现工作台的自动启动和换
向。要求工作台能在任意位置停止，泵不卸载，故电磁阀必须选择O型机能的三位四通阀。
由于要求工作台快进与快退速度相等，故快进时采用
差动连接，且液压缸活塞杆直径d≈0.7D。快进和工进的速度换
接用二位三通电磁阀来实
现。
3.选择夹紧回路
用二位四通电磁阀来控制夹紧换向动作。为了避免工作时因突然失电而工件被松开，此处应采用失电夹紧方式，以增加安全可靠性。为了能够调节夹紧力的大小，保持夹紧力的稳定且不受主油路压力的影响，该回路上应该装上减压阀和单向阀。考虑到泵的供油量会超过夹紧速度的需要，故在回路中需串接一个固定节流器(装在换向阀的P口)。
最后，将所选择的回路组合起来，即组成图1所示的液压系统原理图。电磁铁动作顺序表见表4。
表4液压专用铣床电磁铁动作顺序表
1Y 2Y 3Y 4Y 1K 夹紧工件+
工作缸快进+ + +
工作缸工进+ +
工作缸快退+ +
松开工件+ -
图1 专用铣床液压系统原理图
1-双联叶片泵；2、4、8-换向阀；3-单向调速阀；5-减压阀；
6、11-单向阀；7-节流器；9-压力继电器；10-溢流阀；
12-外控顺序阀；13-过滤器；14-压力表开关
想一想：
