SolidWorks的液压阀块结构设计

SolidWorks的液压阀块结构设计

3．1液压阀块的结构特点及设计

3．1．1液压阀块的结构特点

按照结构和用途划分，液压阀块有条形块(Bar Manifolds)、小板块(Subplates)，盖板(Cover plates)、夹板(Sandwich Plates)、阀安装底板(Valve Adaptors)、泵阀块(PumpManifolds)、逻辑阀块(Logic Manifolds)、叠加阀块(Accumulator Manifolds)、专用阀块(Specialty Manifolds)、集流排管和连接块(Header and Junction Blocks)等多种形式[35][36]。实际系统中的液压阀块是由阀块体以及其上安装的各种液压阀、管接头、附件等元件组成。

(1)SolidWorks阀块体

阀块体是集成式液压系统的关键部件，它既是其它液压元件的承装载体，又是它们油路连通的通道体。阀块体一般都采用长方体外型，材料一般用铝或可锻铸铁。阀块体上分布有与液压阀有关的安装孔、通油孔、连接螺钉孔、定位销孔，以及公共油孔、连接孔等，为保证孔道正确连通而不发生干涉有时还要设置工艺孔。一般一个比较简单的阀块体上至少有40-60个孔，稍微复杂一点的就有上百个，这些孔道构成一个纵横交错的孔系网络。阀块体上的孔道有光孔、阶梯孔、螺纹孔等多种形式，一般均为直孔，便于在普通钻床和数控机床上加工。有时出于特殊的连通要求设置成斜孔，但很少采用。

(2)SolidWorks液压阀

液压阀一般为标准件，包括各类板式阀、插装阀、叠加阀等，由连接螺钉安装在阀块体上，实现液压回路的控制功能。

(3)SolidWorks管接头

管接头用于外部管路与阀块的连接。各种阀和阀块体组成的液压回路，要对液压缸等执行机构进行控制，以及进油、回油、泄油等，必须与外部管路连接才能实现。

(4)其它附件

包括管道连接法兰、工艺孔堵塞、油路密封圈等附件。

3．1．2液压阀块的布局原则

阀块体外表面是阀类元件的安装基面，内部是孔道的布置空间。阀块的六个面构成一个安装面的集合。通常底面不安装元件，而是作为与油箱或其它阀块的叠加面。在工程实际中，出于安装和操作方便的考虑，液压阀的安装角度通常采用直角。

液压阀块上六个表面的功用(仅供参考)：

(1)顶面和底面

液压阀块块体的顶面和底面为叠加接合面，表面布有公用压力油口P、公用回油口O、泄漏油口L、以及四个螺栓孔。

(2)前面、后面和右侧面

(a)右侧面：安装经常调整的元件，有压力控制阀类，如溢流阀、减压阀、顺序阀等：流量控制阀类，如节流阀、调速阀等。

(b)前面：安装方向阀类，如电磁换向阀、单向阀等；当压力阀类和流量阀类在右侧面安装不下时，应安装在前面，以便调整。

(c)后面：安装方向阀类等不调整的元件。

(3)左侧面

左侧面设有连接执行机构的输出油口，外测压点以及其他辅助油口，如蓄能器油孔、接备用压力继电器油孔等。

液压阀块块体的空间布局规划是根据液压系统原理图和布置图等的设计要求和设计人员的设计经验进行的。经常性的原则如下：

(1)安装于液压阀块上的液压元件的尺寸不得相互干涉。

(2)阀块的几何尺寸主要考虑安装在阀块上的各元件的外型尺寸，使各元件之间有足够的装配空间。液压元件之问的距离应大于5mm，换向阀上的电磁铁、压力阀上的先导阀以及压力表等可适当延伸到阀块安装平面以外，这样可减小阀块的体积。但要注意外伸部分不要与其他零件相碰。

(3)在布局时，应考虑阀体的安装方向是否合理，应该使阀芯处于水平方向，防止阀芯的自重影响阀的灵敏度，特别是换向阀一定要水平布置。

(4)阀块公共油孔的形状和位置尺寸要根据系统的设计要求来确定。而确定阀块上各元件的安装参数则应尽可能考虑使需要连通的孔道最好正交，使它们直接连通，减少不必要的工艺孔。

(5)由于每个元件都有两个以上的通油孔道，这些孔道又要与其它元件的孔道以及阀块体上的公共油孔相连通，有时直接连通是不可能的，为此必须设计必要的工艺孔。阀块的孔道设计就是确定孔道连通时所需增加工艺孔的数量、工艺孔的类型和位置尺寸以及阀块上孔

道的孔径和孔深。

(6)不通孔道之间的最小壁厚必须进行强度校核。

(7)要注意液压元件在阀块上的固定螺孔不要与油道相碰，其最小壁厚也应进行强度校核等等。

根据以上原则，液压阀块布局的优化方法如下：

(1)如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，不一定在角上．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。这样可以保证在一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。

由于一般情况下，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，一般在3到5个左右。

由于在一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。

3．1．3液压阀块的设计思路

集成块单元回路图实质上是液压系统原理的一个等效转换，它是设计块式集成液压控制装置的基础，也是设计集成块的依据。阀块图纸上要有相应的原理图，原理图除反映油路的连通性外，还要标出所用元件的规格型号、油口的名称及孔径，以便液压阀块的设计。

设计阀块前．首先要读通原理图，然后确定哪一部分油路可以集成。每个块体上包括的元件数量应适中。阀块体尺寸应考虑两个侧面所安装的元件类型及外形尺寸，以及保证块体内油道孔间的最小允许壁厚的原则下，力求结构紧凑、体积小、重量轻。

3．2基于特征的液压阀块的交互设计

3．2．1SolidWorks阀块的特征分析

特征是设计者对涉及对象的功能、形状、结构、制造、装配、检验、管理与使用信息及其关系等具有确切的工程含义的深层次抽象的描述，是产品描述信息的集合[37][38]。不同的应用领域和不同的对象，特征的抽象和分类方法有所不同。在机械产品中，将构成零件的特征分为以下几大类：辅助特征、几何特征等。

(1)辅助特征