集成块设计

第一节集成块组的结构与特点

一集成块结构

集成块这种结构是液压集成的最早形式，在我国已经广泛的应用在各种系统中。更由于板式标准元件较为定型，给广泛使用集成块式连接装置提供了有利的条件。虽然广州机床研究所设计的JK系列、大连组合机床研究所设计的EJMH系列和上海机电设计院设计的YJ系列都有较为完整的通用回路块组图纸，但在这次的设计中，集成块是参照一些集成块的结构和设计方面的有关知识设计的。

集成块组，是按通用的液压回路设计成的通用组件。它由集成块、底块和顶块按一定的顺序叠积（如图5.1），用四只长螺钉垂直固紧而成。

图5.1

底座的作用：―是通过它将若干中间块组件固定在油箱面板或其它机体上，二是通过它引进压力油和引出回油。

中间块是一六面体通道块，其体内不仅有构成该块单元回路所需的各种起管路作用的泊孔通道和安装控制元件的螺钉孔，而且设有公用压油孔P、回油孔O、泄漏油孔L，用以联系每块上的各单元回路；其三个侧面安装板式控制元件，另一例面安装执行元件管接头，其上、下面即顶面和底面为块与块的叠积结合面（如图5.2）。中间块的叠积块数决定于液压系统的复杂程度，一般为1―7块。液压系统所需单元回路块多于7块时，可采用分组叠积。中间块的叠积次序除特殊情况外，一船可以互换，但由于O形密封圈的钩孔均在块体的上接合面，所以块体本身具有方向性，不能倒置。

图5.2

为了操纵方便，通常把需要经常调节的元件，如调速阀、溢流阀、减压阀等，布置在右侧面或前面。

元件之间的联系借助于块体内部的油孔道。根据单元回路块在系统中的作用可分为调压、调速、减压等若干种回路块。每块的上下两面为叠和面，步有公用的压力油孔P、回油孔O和连接螺栓孔。

二集成块的特点

从集成块的组成原理图可以看出，集成块由板式元件与通道体组成，元件可以根据设计要求任意选择，与其他连接方式相比，有以下特点：

（1）可以采用现有的板式标准元件，很方便地组成各种功能的单元集成回路，且回路的更换很方便。

（2）便于检查和及时发现毛病，如果加工中出了问题，仅报废其中一小块通道体，而不至于整个系统报废。

（3）系统的泄漏减少，提高了系统的稳定性，并且结构紧凑，站地面积小，装配和维修方便。

（4）系统中管路压力损失小，系统的发热量小。

（5）有利于实现液压装置的标准化、通用化、系列化，由于组成装置的灵活性大，故设计和制造周期大为缩短。

第二节液压集成块设计

一液压集成块设计要点

（1）块体内油路通道应尽量简捷，尽量减少深孔、斜孔和工艺孔。

（2）对于有垂直或水平安装要求的元件，必须按其安装要求设计集成块。

（3）集成块体的外形尺寸，应根据所安装元件的外形尺寸，并保证块体内油道孔的最小允许壁厚，力求结构紧凑、体积小、重量轻。

（4）要把工作中需要经常调整的元件(如溢流阀、调速阀等)，安装在便于操作和观察的位置上。

（5）块体上要设置足够数量的测压点，以便在作其功能、耐压等调试试验时使用。

（6）集成块与外界连接的油口，如连接液压泵的油口、通油箱的回油口、通各种传感器的油口等，要留有安装法兰盘和管接头的足够空间。

（7）对于重30kg以上的集成块，应设置起吊螺钉孔。

（8）考虑钻头刚性及加工偏移，深孔流道的孔深与孔径之比，一般不大于10。

（9）两边对钻的深孔，其交接处的过流断面，必须不小于其中―个孔的横断面积。

二集成块初步设计

液压集成块的设计过程可以分为装配关系设计和连通关系设计两个阶段。设计的初始条件即连通要求是从原理图得到的。装配关系设计即液压元件布局(Layout)设计，它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、公共油口/管接口/控制油口以及其它特殊油口的设计过程。

（一）绘制集成块的单元回路图

将液压系统图分解，并绘制成图5.3所示的集成块单元回路图，图中示出集成块的数量，以及阀之间的油路连通情况，在其三个侧面安装板式控制元件数一般为三个，当多于三个时，可以采用过渡板的形式。在该液压系统中，系统的空载远行时，用了一个电磁换向阀和一个溢流阀，将它们放在一个集成块上，压装液压回路上的阀，放到一个块上；将提升液压缸的五个阀分别放到两个块上，夹轨液压回路上的阀放在相同一个块上（图5.4）。

图5.4

（二）孔道的布置

1 孔道确定

查阅参考文献[2]，找出所需要的各个液压阀的油口位置尺寸和安装尺寸，以便在集成块上合理布置液压元件和正确安排通右孔（如图5.4）。

图5.5

2 孔道关系

元件的布置应以在集成块上加工的孔最少为好，液压元件在水平面上的孔道若与公共油孔相通，则应尽可能地布置在同一垂直位置或在直径d范围内（如图5.5a.b）, 否则要钻中间孔道（如图5.5c）

图5.5

三集成块设计

(一) 中间块

按单元回路的通路要求在集成块上钻孔（如图5.6）,在集成块的三个侧面安装所需的板式控制元件,左侧面安装通往执行元件的管接头。钻孔的布置要保证百分之百实现液压原理图的连通关系，尽量减少工艺孔数目，连通路径长度尽量短，否则孔道间很容易发生干涉，工艺孔数目多，甚至无法保证正确连通，此时需要调整布线顺序或者重新进行布局方案设计。

布局方案为孔道连通创造初始条件，同时连通设计也对布局方案给出量化评价，为布局方案调改提供依据。液压集成块设计中，布局设计和布孔设计是相互影响、不可分割的两个阶段。设计的几块集成块中，第一块的结构较简单，因其上面只布置了两个阀，其余的集成块上孔道比第一块的多。

图5.6

（二）底块设计

通过它底块将若干中间块组件固定在油箱面板或其它机体上，并由它引进压力油和引出回油。因此底块上的垂直压油孔P为盲孔，通过横孔将压油孔P在底块后侧面引出，由管接头与泵相关，回油孔直接通油箱。

（三）顶盖

顶盖的作用是封闭主油路，连接集成块，并在上面安装压力表以便测压。

（四）过渡板

在夹轨系统的回路中，四个阀安装在一个集成块上，为了避免阀的安装螺孔或通油孔与集成块的安装螺纹孔相碰，采用过渡板，将相邻的油路与过渡板的进油孔P1、出油孔P2预先在过渡板上钻通（如图5.7）。然后把过渡板安装在集成块的前面（如图5.8）。为避免相碰，过渡板的高度比集成块的高度小2mm，过渡板的长度超过集成块的长度。

图5.7 图5.8

四绘制集成块的加工图

1 绘制集成块四个侧面和顶面的视图，如图5.3所示。

图5.6

2 根据各层孔道布局绘出各层剖视图，如图5.7所示。

图5.7

3 为加工方便，将各孔编号列表，并注明孔径、孔深和与之连通的空号，如图5.8所示。

图5.8 图5.9

4 绘制集成块装配外型图，集成块上各阀安装后的外形图表示各阀的安装位置和方向，如图

5.9所示。

5 尺寸标注

尺寸标注可以来用基面式、坐标式两种尺寸标注方法中的一种。结构较复杂的集成块宜采用坐标式，即在块体上选一角（通常以主视图左下角)作为坐标原点，以坐标形式标出各孔的中心坐标，其安装面上只用坐标法标出基准螺钉孔的位置，其余相关的尺寸以基准螺钉孔为基准标注。这样，既便于实现CAD、CAM，也便手工绘图，粘贴元件样板图样(对所选元件，按其产品样本，绘出它顶视图轮廓尺寸和其底面上各蚀口位置尺寸的图样)和孔道位置。

6 材料选择

材料选择中，承受低压的集成块，一般选用球墨铸铁为好，因为它的可加工性好，尤其对深孔加工有利。但铸铁块的厚度不宜过大，因随着厚度的增加，其内部组织硫松的倾向较大，在压力油的作用下易发生渗漏，故不适宜用于中、高压场合。承受中、高压的集成块．一般选20钢、35钢和45钢；承受高压的集成块最好选用锻钢。行走机械以及注塑机、机床等有特殊要求的场合，为减轻重量，有时也采用铝台金制造集成块，这时要注意强度设计。所用毛坯不得有砂眼、夹层等缺陷，必要时应对其进行探伤。铸铁块和较大的钢块在加工前应对