双面铣削液压专用铣床液压系统设计。
设计一台采用端面铣刀同时双面铣削柴油机连杆大小头平面液压专用铣床的液压系统。
该机床采用四个动力头，同时铣削连杆大、小头四个侧面。工件材料为42crmo，硬度hb200，毛坯类型为模锻件。选用cd型硬质合金可转位铣刀，大铣刀盘直径为360mm，刀齿数为20；小铣刀盘直径为200mm，刀齿数为10。
加工余量均为5mm，一次进给，属于粗加工；夹具和工件安装在工作台上，工作台由单活塞杆液压缸驱动，完成进给运动。
机床示意图见图1.1。
图1.1 柴油机连杆加工铣床示意图。
1-工作台进给液压缸；2-夹紧液压缸；3-工件；4-小铣削动力头和小刀盘（两台）；
5-大铣削动力头和大刀盘（两台）；6-定位液压缸。
专用铣床的工作循环为：手工上料→定位缸定位→夹紧缸夹紧→定位缸退回→工作台快进→工作台工进→工作台快退→夹具松开→手工卸料。
1）技术参数。
a）工作行程：快进行程s1 = 800mm，工作行程s2 = 750 mm。
b）工作台轴向切削力：工作行程i（0~400 mm范围内），ft1 = 8400n（大小铣刀盘同时铣削）；工作行程ii（400~750 mm范围内），ft2 = 3600n（仅小铣刀盘铣削）。
c）垂直于工作台导轨的切削分力：工作行程i，fn1 = 19000n，工作行程ii，fn2 = 8000n
d）工作台运动部件质量：m = 1361kg
e）工作台快进、快退速度：v1 = v3 =400 mm/min
f）工作台工作速度：v2 = 40~80 mm/min可调。
g）工作台导轨型式及摩擦系数：平导轨：静摩擦系数fs = 0.2，动摩擦系数fd = 0.1
h）工作台加速减速时间：t ≤ 0.2s
i）夹紧缸负载力：fc = 4000n
j）夹紧时间：tc =（1~2）s
k）夹紧缸行程：sc = 20 mm
l）定位缸负载力：fs = 500n
m）定位缸行程：ss = 100 mm（时间<5s）
n）上、卸料时间：ts = 30s
2）设计要求。
a）由于切削时切削力有脉动，要求进给速度随负载的变化小。
b）只有在夹紧工件后才允许进行铣削，铣削加工时必须确保一定的夹紧力，防止工件松动。
c）工作台可在行程中途任意位置停止。
d）该机床为专用设备，性能可靠，结构简单，投产快。
根据加工要求需要下列执行元件：工作台进给液压缸一个，夹紧液压缸两个及定位液压缸两个。
进给液压缸的负载力主要有：切削力、导轨摩擦力、惯性力、重力、密封圈摩擦力和背向压力等。
1）计算工作台进给液压缸负载力。
a）切削力ft：
工作行程i：ft1 = 8400n
工作行程ii：ft1 = 3600n
b）导轨摩擦力。
静摩擦力：ffs = mgfs = 1631×9.81×0.2 = 3200n
快进行程动摩擦力：ffd = mgfd = 1631×9.81×0.1 = 1600n
工作行程i动摩擦力：ffd1 = mg+fn1）×fd = 1631×9.81+19000）×0.1 = 3500n
工作行程ii动摩擦力：ffd2 = mg+fn2）×fd = 1631×9.81+8000）×0.1 = 2400n
式中 m——运动部件质量；
g——重力加速度；
fn1——工作行程i内工作台垂直方向的切削分力；
fn2——工作行程ii内工作台垂直方向的切削分力；
fs、fd——导轨静摩擦系数和动摩擦系数。
c）惯性力fα
fα =m = 1631 = 544n
式中 v——在t时间内的速度变化值（m/min）；
t——起动或制动的时间（s）。
d）重力fg：运动部件是水平安置，重力在运动方向上的分力为零。
e）密封圈摩擦力fs：fs与液压缸的密封结构有关，较难直接计算，可用液压缸的机械效率ηcm来计算。
f = 式中 f——液压缸的总负载力；
fl——除密封圈摩擦力外的所有液压缸负载之和；
cm——液压缸的机械效率，一般取ηcm = 0.9~0.95 。
f）背压力fb：即液压缸回油腔产生的阻力。初算时可先不考虑，在计算液压缸尺寸时按经验取一个背压值，系统确定好后再行修正。
g）绘制工作台液压缸的负载图和速度图：将上面计算所得到上午数值列在表1.1中。
根据这些数值可以绘制出液压缸的负载图（f-s）图和速度图（v-s图），其横坐标为行程s，也可用时间t。此图直观性强，有利于分析，如图1.2所示。
表1.1 工作台液压缸的负载力计算。
图1.2 工作台液压缸的负载图和速度图。
2）计算定位液压缸负载力。
已知最大负载力：ft = 500n（摩擦力与惯性力可以忽略不计）
3）计算夹紧液压缸负载力。
已知最大负载力：fc = 4000n（摩擦力与惯性力可以忽略不计）
（1） 初选液压缸的工作压力。
确定液压系统的工作压力：在各种液压缸，以工作台进给缸的负载为最大，所以可按此缸来确定系统工作压力。该机床属铣床类组合机床，工作压力可选（30~50）×105pa；考虑到液压缸的行程较长，缸的结构刚性就较差，而且缸孔的长径比也较大，带来了深孔加工的困难，为了增大液压缸的刚性和改善孔加工的工艺性，可适当加大缸径，因此将工作压力选得较低，取p1 = 20×105pa。
（2） 确定液压缸的主要结构参数。
确定工作台进给液压缸的缸筒内径和活塞杆直径如图1.1可知，工作台液压缸的结构为单活塞杆式，且要求快进与快退的速度相等，所以快进时应采用差动连接，且无杆腔有效工作面积应是有杆腔有效工作面积的两倍，即a1 = 2a2，见图1.3。
为实现铣削进给运动的平稳性要求，采用出口节流调速回路，因考虑到调速阀的最小压差5×105pa及其它阀的损失，取背压ps = 6 ×105pa
图1.3 工作台液压缸的受力示意图。
由图1.3可知p2 = pb
p1a1-p2a2 = f
由于a1 = 2a2，可得。
a1 = f/（p1-pn/2）= 13222/（20-6/2）×105 = 77.8×10-4m2 = 77.8cm2= 7780mm2
缸筒内径为。
d＝= 99.5mm
按标准的缸经尺寸系列，取d = 100mm。
由a1 = 2at，活塞直径d＝0.7d＝0.7×100＝70mm。
按标准的活塞杆尺寸系列，取d = 70mm
根据计算所得的缸筒内径和活塞杆直径，复算液压缸实际工作面积。无杆腔面积a1，有杆腔面积a2和活塞杆面积a分别为：
a1 = d2 = 102 = 78.54cm2= 7854mm2
a2=（d2-d2） =102-72）= 40.1cm2= 4010mm2
a=a1-a2 = 38.44cm2= 3844mm2
确定定位缸的内径和活塞件的直径根据fs = 500n，选ps = 20×105pa，定位缸内径d为：
d＝= 0.018m = 18mm
考虑到液压缸制造的方便性，取d = 32mm。取活塞杆直径d = 0.5d = 16mm
确定夹紧缸的内径和活塞杆的直径根据fc = 4000n，选pc = 20×105pa，夹紧缸内径d为：
d＝= 0.0505m = 50.5mm
按标准缸径尺寸系列，取d = 50mm。活塞杆受压。选d＝0.5d = 0.5×50 = 25mm，按标准活塞杆尺寸系列，取d＝25mm。
（3）计算液压缸的工作压力、流量和功率。
计算工作台液压缸各运动阶段的压力、流量和功率，如果估计差动快进时的压力损失p = 5×105pa，工进时的背压力p2 = 6×105pa，快退时的背压力p2 = 5×105pa，则各阶段的压力、流量和功率值如表1.2。
表1.2 工作台进给液压缸的压力、流量和功率计算。
计算夹紧液压缸的压力和流量。
进油腔压力p1为：
p1 = 20×105pa
夹紧缸运动速度vc为：
vc = 13.3mm/s = 0.8m/min= 800mm/min
q = vca1 = 80××52 = 1570cm3/min = 1.57 l/min
定位缸的负载力小、行程短，计算从略。
绘制工作台进给液压缸工况图。
根据表1.2中的压力、流量和功率值，可绘制出工况图如图1.4所示。此图可直观地表示出液压缸工况主要参数的变化情况。
图1.4 工作台进给液压缸工况图。
（1）液压回路的选择。
机床液压系统常以速度控制为核心所以应该首先考虑调速和速度换接回路，然后再考虑其他回路。
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