液压集成块三维设计方法研究

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液压集成块是集成式液压系统的关键部件，它既是液压件油路连通的通道体，又是液压件的承装载体，材料-般采用可锻铸铁或 45号钢，为保证介质的清洁度，阀块体的管道和表面常采用镀镍或镀锌处理；由于内部孔道交错复杂，采用二维设计时，对设计人员的空间想象能力要求非常高，并作者简介：王忠瑞，就职于大连智云自动化装备股份有限公司，从事流体设计工作。

且需要长时间的注意力高度集中，否则很容易出现设计失误，且在设计阶段难以发现，-直以来都是集成式液压系统设计的关键和瓶颈所在。随着三维 CAD软件的普及应用，国内外学者对基于三维 CAD软件的液压集成块设计、 液压集成块油路智能优化设计、 油路连通关系的校核等进行了广泛的研究 。

1、液压集成块三维设计依据液压集成块的设计依据是液压原理图，液压原39 汽车实用技术 2013年第 6期理图为集成块设计提供了液压阀的规格型号，以及所有油孔之间的连通关系。液压集成块的设计工作包括液压装配关系设计(布局1、液压集成块油路连通关系设计(布孔)和最小壁厚校核，液压集成块详细设计的 3个过程是集成块设计的关键。

液压阀模型中的设计信息面向对象的液压阀系统模型如图 1所示，其中基本阀为虚拟阀，包含了所有液压阀及附件的公共信息。

1、装配关系设计是确定阀块体的总体尺寸、液压阀的安装面/安装位置/安装角度、公共油15/管接15/控制油口以及其它特殊油口的设计过程。

装配关系的设计要求：① 满足用户对装配关系的-些特殊关系要求；② 承装元件要有足够的安装调试空问；③ 布局应为连通关系设计创造有利条件；④ 结构紧凑，体积旧能小；装配关系的设计主要是以设计人员的经验和现场的操作需求为主，确定重要原件和管接口的装配信息，而其它次要的安装信息将根据孔道连通情况进行适当的调整。

根据以上原则，液压阀块布局的优化方法如下 ：(1)tl果在液压阀块某面上的液压元件的数量不超过4个，则分别布置液压元件在 4个角附近，不-定在角上.这样可以保证在两个边附近进行工艺孔设计。

(2)如果在液压阀块某面上的液压元件的数量不超过 8个，则除了分别布置液压元件在 4个角附近以外，其它液压元件可根据情况分别布置在4个边附近。这样可以保证在-个到两个边附近进行工艺孔设计。

(3、如果液压阀块某面上的液压元件的数量超过 8个以上，可以考虑使用智能方法进行优化设计。

由于-般情况下，液压阀块包含的液压元件总和不会超过 10个以上，所以分配到各个面上的液压元件数量不会超过lO个，-般在3到5个左右。由于在-般液压阀块设计中很少涉及到大量的液压元件布置，所以根据前两条的规则可以满足系统设计的基本要求。

2、液压集成块油路连通关系设计主要是根据液压原理图所指定的液压阀油孔之间的连通关系要求，在装配关系设计的基础上，确定连通孔道的深度，以及必要时设置的的工艺孔的位置和深度，将所有该连通的油孔--相互连通。

连通关系的设计要求：① 保证百分之百实现液压原理图的连通关系：② 工艺孔数 目尽量少，连通路径长度尽量短；③ 相通孔道要保证-定的流通面积，不相通的孔道之间要满足-定的壁厚；④ 满足某些阀的动态特性要求；⑤ 单孔长度满足加工要求；连通关系的设计主要是在满足主要元件和管接口的安装信息的基础上完成所有的孔道连通，通过想象和观察来满足连通性和危险壁厚的要求，适当时可以调整部分安装信息，以便得到较好的连通效果。

3、最小壁厚校核是保证液压集成块油路连通关系的正确无误后，还需要保证各连通油路之间以及油路与辅助孔之间具有合适的壁厚，以保证不会被压力油击穿，破坏油路的连通状态〖虑油路块加工过程中的各种误差及螺纹的紧固力矩材料组织等因素，油孔间的最小壁厚的推荐值不小于 5mm。

当系统压力高于 6.3Mpa或孔间壁厚比较小时，应进行强度校核，以防击穿，对于最小壁厚的计算公式：6>pdn/2 0P管内最高工作压力；(Mpa)d油管内径； (1IlI1)n安全系数； (4～8)o 管材抗拉强度； (Mpa)为保证阀块设计的质量，在阀块孔道设计中必须遵循以下准则：(1)孔道深度的数值不包括孔尖的深度，是指孔道主体部分(圆柱体)的深度；(2)连通孔道应尽量直通，不能直通的孔道，应保证工艺孔位置安排合理、工艺孔数目最少、几何尺寸最小且加工简单；f3)相交两孔应至少包容凶半径，垂直相交两孔孔深至少达到另-孔中心线，对面相交两孔相交部分深度应至少达到两孔最须径值。

对于不能直接相连的待通孔，需要设计工艺孔。而工艺孔的设计，不仅要满足于连通两待通孔，还应使油流通畅、能满足-定的通流面积。所以在设计工艺孔位置、尺寸时除了遵循以上准则外，还2013年第 6期 王忠瑞：液压集成块三维设计方法研究应遵守以下规范：(i)i艺孔位置应保证至少通过凶的-半；(2)I艺孔的半径等于凶的半径 RgMin(R1，R2)。

2、液压集成块设计实例图 1 面向对象的液压阀系统模型此原理是汽车发动机缸体最终压装试漏线的动力源原理图，原理分析 ：考虑更换滤芯时，为不影响系统的正常工作，系统内的两个板式过滤器(序号 3)采用-工-备，由板式三通球阀进行切换 (序号2)；过滤器后单向阀的作用是防止更换滤芯时液压油回流，起到截止阀的作用；根据节拍的要求，两组蓄能器及安全阀组单独供应 P1、P2口，P1口供应试漏工位，P2口供应压装工位，P1使用蓄能器是保证缸体使用试漏仪泄漏测试时压力的稳定，不受 P2压装压力波动的影响，P2使用蓄能器是保证压装工位油缸快速运动的要求，且能保证系统压力波动在 iMpa左右；此种设计原理改掉了以往设计每个工位各采用-个泵装置的方式，采用- 套泵装置及其液压电器等附件，大大减少了元器件的使用，既节省了能源又减少了故障率的发生。

对应上图液压原理图元件的型号：1、插装式单向阀 M-SRI5KE05-1X(4)2、板式三通球阀 KHP3K16L111402X3、板式安装过滤器DFBN/HCl lOO.EIOD1.x/L24(2)4、板式电磁溢流阀DBW1OB3-5X/200-S6EG24N9K4R125、测压接头6、压力开关EMA3/1/4EDCFPN700 1E30007测压接头溢流口p2口P1口测压接头垂薰 蓁耋图 2 液压集成块布局与油路设计根据液压原理图及液压元件的联接方式 (板式阀、叠加阀、插装阀)进行液压集成块的布局及油路块的设计，设计时要依据液压站的总体布局及集成块的安装位置以及安装布局的合理化进行考虑。

图 3 液压集成块油路连通关系设计3、实践与结论液压集成块上的孔道设计实际上是空间孔系的设计，也是集成块设计的关键所在，采用三维设计二维输出的设计，在二维视图上进行孔壁厚的测量以辅助设计者进行及时的校验、修改、分析等，便于液压集成块的机构优化调整。