(3)工作台液压缸：
有效负载力 Fw＝2000N (已知)； 惯性力（按等加速处理）
Fm?ma?1500???9.8????6?60?0???/0.5???30.6N 18
摩擦力由液压缸的密封阻力与滑台运动时的摩擦力组成。当密封阻力按5％有效作用力估算时，总的摩擦阻力
Ff?0.05Fw?fG?0.05?2000?0.2?1500?400N
故总负载力
F?Fw?Fm?Ff?2000?30.6?400?2430.6N
3、确定系统的工作压力
因为夹紧液压缸的作用力最大，所以可以按其工作负载来选定系统的压力。 由本书结构设计参考资料表2.2—2可以初定系统的压力为0.8~1MPa，为使液压缸体积紧凑可以取系统压力为P1＝2. 5MPa。
4、确定液压缸的几何参数 (1)定位液压缸 D?4F4?200??0.013m?13mm 6?p1??1.5?10考虑到液压缸的结构与制造的方便性，以及插销的结构尺寸等因素，可以取D＝32mm， d＝
16mm(参见表3.1-2、表3.1-4、表3.1-5)。
(2)夹紧液压缸
D?4F4?4000??0.058m?58mm 6?p1??1.5?10取D=63mm，d＝32mm (参见表3.1-2、表3.1-6)。
4、确定液压缸的几何参数 (1)定位液压缸 D?4F4?200??0.013m?13mm 6?p1??1.5?10考虑到液压缸的结构与制造的方便性，以及插销的结构尺寸等因素，可以取D＝32mm， d＝
16mm(参见表3.1-2、表3.1-4、表3.1-5)。
(2)夹紧液压缸
D?4F4?4000??0.058m?58mm 6?p1??1.5?10取D=63mm，d＝32mm (参见表3.1-2、表3.1-6)。
(3)进给液压缸
因为采用双出杆液压缸，所以
D?4F?d2
?(p1?p2)按工作压力，可以选杆径d＝0.3D，代人上式，求得
D?4F
0.91?(p1?p2) 一般可取背压p 2=0.5MPa(对低压系统而言)，代入上式有：
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D?4?2430.6?0.058m?58mm 60.91??(1.5?0.5)?10按表3.1-2，表3.1-6取进给液压缸系列化的标准尺寸为：D=63mm，d＝20mm。 5、确定液压泵规格和电动机功率及型号 (1)确定液压泵规格 (a)确定缸的最大流量： 定位液压缸最大流量：
q1?A1v??D2L4??t???0.032210?10?34?1
?8.04?10?6m3/s?0.4824L/min
夹紧液压缸最大流量：
q?A1v?'2?D2L4??t???0.063215?10?34?1
?4.68?10?6m3/s?2.8L/min
因为有二个夹紫液压缸同时工作，所以
' q2?2q2 ?2?2.8?5.6L/min进给液压缸最大流量； q3?A3v??(D2?d2)4?v???(0.0632?0.022)4?6
?0.0168m3/s?16.8L/min
(b)确定液压泵流量
由于定位、夹紧、进给液压缸是分时工作的，所以其中某缸的最大流量即是系统的最大理论供油流量。另外考虑到泄漏流量和溢流阀的溢流流量，可以取液压泵流量为系统最大理论流量的1.1~1.3倍。现取1.2倍值计算，则有
qt?1.2q3?1.2?16.8?20.16L/min
查产品样本，采用低压齿轮泵，选取CB—B25型为系统的供油泵。其额定流量为25L/min，额定压力为2.5MPa，额定转速为1450r／min。 (c)确定电动机功率及型号
电动机功率
2.5?106?25?10?3 Pi???1302W?1.302kW
?p60?0.8pq按CB-B25型齿轮泵技术规格，查得的驱动电机功率为1.3kW，或取功率略大一点的交流电机。
查电动机产品样品，选取电动机型号为JO2-22-4，额定功率为1.5kW，转速为1450r/min。
6、确定各类控制阀
系统工作压力为1.5MPa，油泵额定最高压力为2.5MPa，所以可以选取额定压力大或等于2.5MPa的各种元件，其流量按实际情况分别选取。
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目前中低压系统的液压元件，多按6.3MPa系列的元件选取，所以可以选取。 溢流阀的型号为：Y-25B；工作台液压缸换向阀型号为：34D-25Y；快进二位二通电磁阀型号为：22D-25B；调速阀型号为：Q-10B；背压阀型号为B—25B；
蓄能器供油量仅作为定位夹紧系统在工作台快进、工进与快退时补充泄漏和保持压力之用，其补油量极其有限，所以可以按容积最小的规格选取，现选取NXQ-0.6/10-L型胶囊式蓄能器，当△p=15﹪时，其有效补油体积为△V=0.07L。
滤油器可选用型号为WU-25×180J的网式滤油器，过滤精度为180μm。
压力表可选用了Y—6D型量程6.3MPa的普通精度等级的量表。选用量程较高的压力表可以避免在系统有压力冲击时经常损坏，但量程选得过大会使观察和调整的精度降低。
管道通径与材料，阀类一经选定，管道的通径基本上已经决定，这是标准化设计的一大方便。只有在有特殊需要时才按管内平均流速的要求计算管道通径．按标准： （1)通径
25L/min流量处，选用Φ12通径的管道。 10L/min流量处，选用Φ8通径的管道。
为便于安装，可以采用紫铜管，扩口接头安装方式。 (2)壁厚
按强度公式有：
??pd 2???其中，紫铜的???＝25MPa，为安全起见，取p=2.5MPa来计算 ??12???82.5?12?0.6mm
2?252.5?8??0.4mm 2?25所以可以取Φ12、壁厚1mm和Φ8、壁厚0.8mm的紫铜管。考虑到扩口处管子的强度，壁厚可以略有增加，一般按常用紫铜管的规格选取即可（对低压系统而言），对高压系统必须进行计算。
7、确定油箱容积与结构
因为是低压系统，油箱容积按经验公式计算 油箱容积V＝(2~4)q
现取V=4q＝4×25＝100L
结构可以采用开式、分立、电动机垂直安装式标准油箱。 8、选择液压油
该系统为一般金属切削机床液压传动，所以环境温度为-5℃~35℃之间时，一般可以选用20号或30号液压油。冷天用20号液压油，热天用30号液压油。
2.7.3 液压缸及液压装置的结构设计
1、确定液压缸的结构形式
液压缸的结构形式是指它的类型、安置方式、密封形式、缓冲装置、排气装置等。
定位和夹紧液压缸均采用单杆、缸体固定形式；为减少缸体与活塞体积、简化结构，采用O形圈密封；由于行程很短，运动部件质量很小，速度也不大，不必考虑缓冲装置；排气螺塞也可以由油管接头代替。
工作台液压缸采用装配活塞、双杆、缸体固定。采用双杆可以使活塞杆在工作时处于受拉伸应力状态，有利于提高活塞杆的稳定性，并且可以减小活塞杆的直径。活塞上采用两个O形密封圈，缸盖上因为压力不高，杆径较小，所以采用一个U形橡胶密封圈。另外，由于工件材料为铸铁，加
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工时粉尘及小片状或针状的铁屑较多，所以又加上了一个防尘圈。夹紧液压缸的防尘圈也是鉴于同样原因安放的。
由于机床工作台作直线进给运动在运动方向上没有严格的定位要求(这一点与一般钻削动力头液压缸的要求有所区别)，不必采用缓冲结构。快退时可以采用电气行程开关预先发讯，使三位四通换向阀切换至中位，工作台停住，避免刚性冲击，排气也采用松开油管进油螺塞的方法进行，而不设专门的放气螺塞。
2、计算液压缸主要零件的强度和刚度
定位、夹紧油缸的内径和长度饺小，一般可以按厚壁简强度计算公式来估计必需的壁厚。 由公式
??D2????0.4p?1) ????1.3p?bn?4500?75MPa， 6当额定压力pn<6.3MPa时，取???钢? p?pn?150%?3.75MPa
将???钢、p2的值及定位、夹紧液压缸的直径D代入计算公式，可得：
?定?3.2750?0.4?3.75?10?1)?0.072cm?0.72mm
2750?1.3?3.75?106.3750?0.4?3.75?10?1)?0.142cm?1.42mm
2750?1.3?3.75?10?夹?工作台液压缸壁厚用薄壁简计算公式来求：
?工?pD3.75?6.3??0.158cm?1.58cm 2???2?75从以上计算可以看出，对于小型低压（D<100mm，pn<2.5MPa）液压缸，按强度条件计算出来
的缸壁厚度尺寸是很小的。因此在设计这类液压缸时，可以先不计算而直接按机械结构尺寸的需要（主要是缸体与缸体连接处的尺寸及考虑到缸筒刚度所需的壁厚度尺寸）直接设计制图，然后进行强度校核。这样做在一般的情况下，均可满足强度要求。而对于高压液压缸或铸铁材料的缸体，缸壁的强度估算是必要的，这样可以避免结构设计图的返工和修改。
对于缸盖、活塞杆、联结件，鉴于与上相同的原因，强度计算一般亦可以放在结构设计后的强度校核中进行。
3、完成液压缸的结构设计和部分零件图
液压缸的活塞速度一般可取b≥0.4D，同时应该考虑到密封圈安装时的必要几何尺寸。缸盖应该考虑到进油及加工工艺要求，缸盖应该考虑到进油及加工工艺要求，缸盖连接处应考虑必要的导向与支承结构尺寸。
小型定位、夹紧液压缸与传统液压缸在结构与安装方法上也不尽相同。总之要使结构设计达到结构简单，工艺性好，安装方便，取材便利，强度足够等要求，输出力、位移和功率也要能达到设计要求。
根据上述液压缸的结构特点及内径、杆径、行程等要求，液压缸的结构设计可参见图2.7-2，图2.7-3，图2.7-4。
液压缸的零件设计可参阅有关资料或手册进行。此例零件设计从略。
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