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 | Fw=18000N |
快进行程 | l1=300mm |
工进行程 | l2=80mm |
快进、快退速度 | v1=v3=5m/min 触控产品 |
工进速度 | v2=100～600mm/min |
启动时间 | △t= |
夹紧力 | Fj=30000N |
行程 | lj=15mm |
夹紧时间 | △tj=1s |
| |
工作台采用平导轨，导轨间静摩擦系数fs=,动摩擦系数fd=，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Fw=18000N
????运动部件惯性负载
????导轨静摩擦阻力Ffs=fsG=×25000N=5000N
????导轨动摩擦阻力Ffd=fdG=×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
工作循环 | 外负载 | 速度要求 |
夹紧 | 3000N | v=l/△t=s |
工作台启动 | Fa+Ffs= | 加速△v/△t=s2 |
工作台快进 | Ffd=2500N | v=5m/min |
工作台工进 | Fw+Ffd=20500N | v=～min |
工作台快退 | Ffd=2500N | v=5m/min |
| | |
二.?参数设计
????根据机器类型和负载大小，参考，初定系统压力p1=3MPa。
????2.计算液压缸的主要尺寸
(abs141.avi1)夹紧缸??
按工作要求，夹紧力由两并联的液压缸提供，则
????根据国标，取夹紧缸内径D=80mm，活塞杆直径d==50mm。
小型地源热泵
(2)工作缸??
由工位管理系统表2可知,工作缸的最大负载F=20500N,取液压缸的回油背压p2=,机械效率ηcm=,则
????根据国标，取工作缸内径D=100mm，活塞杆直径d按杆径比d/D=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pb=,快退时背压取pb=，液压缸回油口到进油口之间的压力损失取△p=,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pj(Pa) | 回油压力 pm(Pa) | 所需流量 q(L/min) | 输入功率 P(kW) |
夹紧 | 30000 | pj=F/2A夹1=×105 | 0 | q=2A夹1L/△t=9 | |
工 作 台 | 差动快进 | 2500 | pj=(F+△pA2)/(A1－A2) ??=×105 | ×105 | q=(A1－A2)v1 = | |
工进 | 20500 | pj=(F+pb·A2)/A1 ? =×105 | 8×105 | q=A1v2= | |
快退 | 2500 | pj=(F+pb·A2)/A2 ??=×105 | 5×105 | q=A2v3=20 | |
| | | | | | |
?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≈。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 | ? | ? | ? | ? | +医用手套 |
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：
????为什么油源选择双泵供油？ ???????
因为工进和快退的过程中，所需流量差别较大。若按较大流量选择单泵，则在工进时流量损失过大不可取。选用变量泵成本较高。因此综合考虑选取双泵。
四.?选择元件
????1.选择液压泵
????泵的最大工作压力 pp=p1+∑Δp
式中 p1—液压缸最高工作压力，此处为；
? ???? ∑Δp—液压缸进油路压力损失。因系统较简单，取∑Δp=。
则???? pp=p1+∑Δp=+MPa=
为使泵有一定压力储备，取泵的额定压力ps≥≈。
????泵的最大流量 qpmax=K(∑q)max
式中： (∑q)max—同时动作的执行元件所需流量之和的最大值。这里夹紧缸和工作缸不同时动作，故取(∑Δp)max为工作缸所需最大流量20（L/min）。
K—泄露系数，取K=。则???? qmax=K(∑Δp)max=×20（L/min）=24（L/min）。
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pj(Pa) | 回油压力 pm(Pa) | 所需流量 q(L/min) | 输入功率 P(kW) |
夹紧 | 30000 | pj=F/2A夹1=×105 | 0 | q=2A夹1L/△t=9 | |
工 作 台 | 差动快进 | 2500 | pj=(F＋△pA2)/(A1－A2) ??=×105 | ×105 | q=(A1－A2)v1 = | |
工进 | 20500 | pj=(F＋pb·A2)/A1 ?? =×105 | 8×105 | q=A1v2= | |
快退 | 2500 | pj=(F＋pb·A2)/A2 ??=×105 | 5×105 | q=A2v3=20 | |
| | | | | | |
由表3可知，工进时所需流量最小是min，设溢流阀最小溢流量为min，则需泵的最小供油量qmin=K(q+q溢）=×+L/min=min。比较工作缸工进和快进、快退工况可看出，液压系统工作循环主要由低压大流量和高压小流量两个阶段组成。显然，采用单个定量泵供油，功率损失大，系统效率低。故选用双泵供油形式比较合理。这样，小泵流量可按qp1≥min选择，大泵流量按 qp2≥qmax-q1=min选择。
????根据上面计算的压力和流量，查产品样本，选用YB10/16型双联叶片泵。该泵的额定压力ps=，额定转速ns=960r/min。
2.?选择液压泵的驱动电机
????系统为双泵供油系统，其中小泵的流量qp1=10×10-3/60m3/s=×10-3m3/s，大泵的流量qp2=16×10-3/60m3/s=×10-3m3/s。工作缸差动快进、快退时两个泵同时向系统供油，工进时，小泵向系统供油，大泵卸载。下面分别计算三个阶段所需要的电机功率P。
????(1)差动快进时，大泵的出口压力油经单向阀11后与小泵汇合，然后经三位四通阀2进入工作缸大腔，工作缸大腔的压力p1=×105Pa。查阀产品样本可知，小泵的出口到工作缸
大腔之间的压力损失△p1=2×105Pa，大泵出口到小泵出口的压力失△p2=×105Pa。于是由计算可得小泵出口压力为pp1=×105Pa(小泵的总效率η1=，大泵出口压力pp2门槛记=×105Pa(大泵的总效率η2=。故电机功率为
???? P1=pp1q1/η1+pp2q2/η2
???? ?=×105××10-3/+×105××10-3/W=
????(2)工进时，小泵的出口压力pp1=p1+△p1=×105Pa，大泵卸载，卸载压力取pp2=2×105Pa(小泵的总效率η1=，大泵的总效率η2=。故电机功率为
???? P2=pp1q1/η1+pp2q2/η2
????? =×105××10-3/+2×105××10-3/W=
????(3)快退时，大、小泵出口油液要往二位三通阀4进入工作缸的小腔，即从泵的出口到小腔之间的压力损失△p=×105Pa，于是小泵出口压力pp1=×105Pa(小泵的总效率η1=，大泵出口压力pp2=×105Pa(大泵的总效率η2=。故电机功率为
???? P3=pp1q1/η1+pp2q2/η2
????? =×105××10-3/+×105××10-3/W=
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