范文无忧网摘 要
本论文是以液压锻造操作机平行升降机构为基础，设计一套利用液压传动来实现的的升降控制系统集成块，要实现平升、平降、上下倾斜和钳杆回弹等动作，并完成液压原理图设计和液压元件选用，另外对各元件的工作原理进行介绍。论文重点是完成集成阀块尺寸设计、内部油孔设计以及表面粗糙度的选择。同时对系统中油液的输送过程作了介绍，并对其动作也进行了简单的介绍。
液压集成块的集成体现了它通油能力大，流阻损失小，泄露少，系统的振动小，元件维修、更换方便和效率高等优点，结构紧凑、元件密度高、占据面积少、变化灵活方便、容易实现标准化。从而大大改善了液压机多年来存在的漏油，安装维修不便和可靠性差等状况。
关键词: 平行升降机构 上下倾斜机构 钳杆回弹机构 液压集成块 液压阀
ABSTRACT
The paper is take the hydrostatic forging operation machine parallel elevating mechanism as a foundation, designing a set of integration block by the cuing control system which realizes using the hydraulic transmission. The ealizes the movements ,including evenly rises, evenly to fall, high and low, nippling lever snapping back and so on, and completes the hydraulic pressure schematic diagram’s design and the hydraulic element’s select; Moreover, the paper carries on the introduction to various parts' principle of work.The key point of paper is to Complete the design of size of the pile-up valve block, the design of internal oil hole as well as the choice of surface roughness. At the same time, the process of the oil transportation was introduced in the system, and the action of which also have had a brief introduction
The integrated block's integration reflects its smaller loss, less leakage, vibration small, easy maintenance, high efficiency advantages, so as to improve the hydraulic oil spill, installation
and maintenance inconvenience, and other conditions, significantly improving the hydraulic performance.
The integration of hydraulic manifold reflects its big oil-capacity, the loss of small flow resistance, leak less, the vibration sys tem of small, component maintenance, replacement of convenience and high efficiency advantages, compact, high-density components, and occupys less space and its change is flexible and convenient. it’s easy to implement standardization.Thus over the years the hydraulic spilling oil and having inconvenienced installation and maintenance and reliability in poor conditions have been greatly improved.
KeyWords： parallel body movements tilt institutions from top to bottom clamp-rebound agencies hydraulic manifold hydraulic valve
目 录
摘要..………………………………………………………………………………………..….I 绪论..……………………………………………………………….…. ………………………1
第1章 液压原理图设计 ……………………………….……………………………..…6
1.1 平升降、上下倾斜的原理图的设计......…………………………………………….…6
1.2 液压回弹机构原理图的设计.....…………………………………………………..……6
1.3 原理图中各零件的选择 ....……………………… ………………… …………..…… 8
1.3.1 液压缸的分类，结构及其特点.. ………………………………… …………..…… 8
1.3.2 液压缸的选用说明...……………………………………… …………………..…… 9
1.3.3 液压缸的计算及选用...………………………………… ……………………..…… 9
1.3.4 单向阀的选用说明...…………………………………………………………..……11
1.3.5 单向阀的选用...………………………………………………………………..……14
1.3.6 换向阀的选用说明...…………………………………………………………..……14
1.3.7 单向节流阀的选用说明...……………………………………………………..……14
1.4 蓄能器的选用...…………………………………………………………………..……15
1.5 液压油的选用...…………………………………………………………………..……16
第2章 液压集成阀块及其尺寸的设计...…………………………………………..……18
2.1 液压集成块设计及其发展趋势...………………………………………………..……18
2.2 集成阀块的设计依据及注意事项...……………………………………………..……18
2.3 液压集成块虚拟设计的原理及特点...…………………………………………..……20
2.4 液压集成块尺寸设计...…………………………………………………………..……20
2.5 阀块内油道孔设计...……………………………………………………………..……21
2.6 确定公用油道孔的数目...………………………………………………………..……22
2.7 孔道直径及通油孔间壁厚的确定...……………………………………………..……23
2.8 油箱的设计...……………………………………………………………………..……25
2.9 布置集成块的液压元件...………………………………………………………..……26
2.10 液压集成块虚拟设计的主要内容...……………………………………………..……27
2.11 相关技术...………………………………………………………………………..……29
第3章 表面粗糙度的选择...………………………………………………………..……29
3.1 表面粗糙度选取原则 ...………………………………………………………..……29
3.2 表面粗糙度参数的选取...………………………………………………………..……30
第4章 机械手动作的执行介绍...…………………………………………………..……32 结论 ...…………………………………………………………………………………..……34 致谢 ...…………………………………………………………………………………..……35 参考文献 ...……………………………………………………………………………..……36
绪论
1 课题来源
随着锻造工业的持续发展,我国锻造行业对技术的要求越来越高。而改变锻件生产落后面貌的根本措施，便是加大锻造生产过程中的机械化和自动化的应用。通过人机结合，将机械设备应用到生产中。
目前，能适应锻压生产需要的辅助设备-----锻造操作机，完全改变了自由锻造生产一直用手工钳子操作的状态，从而进入机械手操作高温锻件坯料的新阶段。操作机可以分为三大类：全机械式操作机、全液压式操作机和机械液压混合式操作机。操作机一般具有6种动作：车体行走、钳头旋转、钳头夹持、钳架前升降、钳架后升降、左右侧向移动。目前在生产中，应用最为广泛的操作机还是轨道式操作机。
本论文是以液压锻造操作机平行升降机构为基础，设计一套液压升降控制系统集成块（其平行、升降动作要以液压传动来实现）。
2 液压技术的发展
任何机器一般都是由原动机、传动机构和工作机构组成的。传动机构通常分为机械传动、电气传动和流体传动机构。传动机构是为了适应工作机构对力(或力矩)、速度(或转速)等的变化范围及其操纵、控制性能的要求而设置在远动机与工作机构之间的装置。在用液压驱动或控制的各类机械有机械设备及装置中,凡能实现某种特定功能的液压元件的组合,称为液压回路；有若干特定的基本回路联结或复合而成的总体称为液压系统,液压系统可以实现人们对某一机器或装置的工作要求。液压系统是由动力元件、执行部分、控制部分和辅助部分所组成。液压系统包括：
泵：将原动机的能力转换成作用在执行部件上的液压能。
阀：控制泵产生流体的运动方向、产生的功率的大小，以及到达执行部件液体的流量。功率大小取决于对流量和压力大小的控制。
执行部件：将液压能转换成可用的机械能。
介质即油液：可进行无压缩传递和控制，同时可以润滑部件，使阀体密封和系统冷却。
连接件：连接各个系统部件，为压力流体提供功率传输通路，将液体返回油箱（贮油器）。
油液贮存和调节装置：用来确保提供足够质量和数量并冷却的液体。
液压系统在工业中应用广泛，例如冲压、钢类工件的磨削及一般加工业、农机、矿业、航天技术、深海勘探、运输、海洋技术、近海天然气和石油勘探等行业，简而言之，在日常生活中很少有人不从液压技术中得到某种益处。
液压系统成功而又广泛使用的秘密在于它的通用性和易操作性。液压动力传递不会象机械系统那样受到机器几何形体的制约；另外，液压系统不会象电气系统那样受到材料物理性能的制约，它对传递功率几乎没有量的限制。
液压传动的优点有：
1.传动平稳 在液压传动装置中，由于油液的压缩量非常小，在通常压力下可以认为不可压缩，依靠油液的连续流动进行传动。油液有吸振能力，在油路中还可以设置液压缓冲装置，故不像机械机构因加工和装配误差会引起振动扣撞击，使传动十分平稳，便于实现频繁的换向；因此它广泛地应用在要求传动平稳的机械上，例如磨床几乎全都采用了液压传动。
2.质量轻体积小 液压传动与机械、电力等传动方式相比，在输出同样功率的条件下，体积和质量可以减少很多，因此惯性小、动作灵敏；这对液压仿形、液压自动控制和要求减轻质量的机器来说，是特别重要的。例如我国生产的1m3挖掘机在采用液压传动后，比采用机械传动时的质量减轻了1t。
3.承载能力大 液压传动易于获得很大的力和转矩，因此广泛用于压制机、隧道掘进机、万吨轮船操舵机和万吨水压机等。
4.容易实现无级调速 在液压传动中，调节液体的流量就可实现无级凋速，并且凋速范围很大，可达2000：1，很容易获得极低的速度。
5.易于实现过载保护 液压系统中采取了很多安全保护措施，能够自动防止过载，避免发生事故。
6.液压元件能够自动润滑 由于采用液压油作为工作介质，使液压传动装置能自动润滑，因此元件的使用寿命较长。
7.容易实现复杂的动作 采用液压传动能获得各种复杂的机械动作，如仿形车床的液压仿形刀架、数控铣床的液压工作台，可加工出不规则形状的零件。
8.简化机构 采用液压传动可大大地简化机械结构，从而减少了机械零部件数目。
9.便于实现自动化 液压系统中，液体的压力、流量和方向是非常容易控制的，再
加上电气装置的配合，很容易实现复杂的自动工作循环。目前，液压传动在组合机床和自动线上应用得很普遍。
10.便于实现“三化” 液压元件易于实现系列比、标准化和通用化。也易于设计和组织专业性大批量生产，从而可提高生产率、提高产品质量、降低成本。
由于液压传动具有一系列的优点,使其应用领域日益扩大,现在几乎很难找到一个行业或部门不采用任何液压元件或设备。如:
（1）在机械制造领域,各种液压机床,如:磨床、拉床、刨床、组合机床、加工中心及自动化生产线,各种液压机,机器人,机械手等。
（2）在车辆及工程机械领域,液压技术应用于轿车、自卸式卡车、液压汽车起重机、液压叉车、液压挖掘机、推土机、装载机等。
（3）在冶金、采矿机械领域,主要用在轧钢机、平炉装料机、转炉及电炉的钟控制,带钢跑偏控制设备等。
（4）在轻工、食品及电子设备领域,主要应用于各种塑料成型机,造纸机,纺织机,印刷机;揉糖机,香肠罐装机。
（5）在船舶机具领域,应用于液压舵机、锚机、仓口开启装置等。
（6）在化工、医疗领域,离心机卸料装置、造气自动机,医用牵引机床等。
（7）在农业领域,联合收割机、捆草机、拖拉机等。
（8）在兵器及航空航天领域,高炮瞄准装置、炮车、雷达天线、飞机及其地面设备、战略飞行器及舵机,导弹及通信卫星发射。
液压传动也缺点：
① 液压传动在工作中常有较多的能量损失(摩擦损失、泄露损失)等;液压传动易泄露,不仅污染工作场地,限制其应用范围,可能硬气失火事故,而且影响执行部分的运动平稳性及正确性。
② 为了减少泄露,液压元件的制造工艺水平要求较高,故价格较高;且使用维护需要较高技术水平。
③ 液压元件制造精度要求高 由于元件的技术要求高和装配比较困难，使用维护比较严格。
④ 实现定比传动困难 液压传动是以液压油为工作介质，在相对运动表面间不可避免的要有泄漏，同时油液也不是绝对不可压缩的。因此不宜应用在在传动比要求严格的场合，例如螺纹和齿轮加工机床的传动系统。
⑤ 油液受温度的影响 由于油的粘度随温度的改变而改变，故不宜在高温或低温的
环境下工作。
⑥ 不适宜远距离输送动力 由于采用油管传输压力油，压力损失较大，故不宜远距离输送动力。
⑦ 油液中混入空气易影响工作性能 油液中混入空气后，容易引起爬行、振动和噪声，使系统的工作性能受到影响。
⑧ 油液容易污染 油液污染后，会影响系统工作的可靠性。
⑨ 发生故障不易检查和排除。
总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。液压传动有着广泛的发展前景。
液压传动相对于机械传动来说,它是一门新学科,从7世纪中叶帕斯卡提出竟呀传动原理,18世纪末英国制成第一台水压机算气,液压传动已有二三百年的历史。随着科学技术的不断发展,对传动技术的要求越来越高,液压传动技术也在不断发展,由于军事及建设要求,液压传动日趋成熟。
由于液压传动有许多突出的优点,因此它被广泛的应用于机械制造、、石油化工、交通运输、军事器械、矿山冶金、轻工、农业、渔业、林业等方面。同时,也被应用到航天航空、海洋开发、核能工程和地震预测等各个工程技术领域。
3 本设计的主要内容
1.要求利用液压传动实现操作机械手的平行升降动作。
2.实现平升、平降、上下倾斜和钳杆回弹。
3.完成液压原理图的设计。
4.完成液压阀的集成。
5.完成阀块设计。
4 本文选题的意义
液压集成块具有结构紧凑、元件密度高、占据面积少、变化灵活方便、容易实现准化等优点。在液压系统中，由于用集成块的安装方式代替管路，实现元件间的连接，可以大幅度的减少系统装配工作量，减少系统泄漏机会及系统所占的空间的，并提高系统效率，所以液压集成块成为液压系统中的常用连接方式之一。但作为连接件的液压集成
块，由于背部孔道繁多、空间纵横交错，加之孔间还有干涉限制，存在着设计工作量大、空间想象困难、干涉现象不易一一顾全、图纸表现不直观，无论是设计，还是校验，都要花费较多时间。往往是在集成块加工的最后工序——钻孔时才发生错误，这时再采取补救措施更改设计，不但困难较大，而且拖延生产周期，有时还不得不报废，浪费了大量的人力和物力。为了解决上述问题，清晰的观察金额成块的设计过程，将错误信息消灭在设计阶段，缩短设计周期减少人力物力浪费。
第1章 液压原理图设计
1.1 平升降、上下倾斜的原理图的设计
在液压锻造操作未开始工作时，操作机械手是水平放置的，要实现平行上升和下降，则前后的上升下降速度应当保持一致，因此前后缸应当是其中的一个缸的进油口和另一个缸回油口相通。这样当液压泵供油开始后如果两缸同时工作则实现了平行升降。当前缸工作而后缸不工作时，则实现了向上倾斜。而要实现向下倾斜时，则必须先将操作机械手上升到一定高度，然后前缸停止工作后缸持续供油处于保压状态，操作机械手由于自身重力作用而下降从而实现了钳杆的向下倾斜。在液压回路中需要实现不同的动作就需要选用液压换向阀，为了使机械手能够平稳工作所以还需在回路中加入调速阀。而工作过程中有一段保压过程，因此在液压回路中一定有单向阀，同时还需要溢流阀必要时的溢流来保证回路的安全。平行升降、上下倾斜机构原理土如图1所示。
1.2 液压回弹机构原理图的设计
液压回弹机构在该原理中是一个附属部分，但它起着十分重要的作用，主要起应急动力源和稳定系统的工作压力的作用。该机构在系统中主要是起保护和稳定的作用，当液压缸中的液压油压力低于或超过压力检测元件的预定值时，回弹机构工作。其中主要的元件是蓄能器，它是将压力液体的液压能转换成为势能储存起来，当系统需要时再：把势能转化为液压能而做功的容器。因此，蓄能器可作为辅助或者应急的动力源；可以补充系统的泄漏，稳定系统工作压力，以及吸收泵的脉动和回路上的液压冲击等。其功 能有：
1.辅助动力源 工作周期较短的间歇工作系统或一个循环内速度差别很大的系统在系统不需要大流量时，可以把液压泵输出的多余能量储存在蓄能器内，到需要时再有蓄能器快速向系统释放，这样就可以减小泵的容量以及电动机的功率消耗，从而降低系统温升。
2.系统保压 在液压泵停止向系统提供油液的情况下，蓄能器所储存的压力油液向系统补充，补偿系统泄漏或充当应急能源，使系统在一段时间内维持系统压力，必免
系统在油源突然中断时所造成的机件损坏。
3.吸收系统脉动，缓解液压冲击 蓄能器吸收系统压力突变时的冲击，如液压泵突然启动或停止，液压阀突然关闭或开启，压压缸突然运动或停止；也能吸收液压泵工作时的流量脉动所引起的压力脉动，相当于油路中的平滑滤波。
液压回弹机构由所给的要求可知必须采用蓄能器。而蓄能器通常有重力式、弹簧式和充气式等几种。目前常用的是利用气体压缩和膨胀来存储、释放液压能的充气式蓄能器。
图1：平行升降机构、上下倾斜机构及回弹机构
另外，液压回弹机构还需要控制回路，所以还需要加入各种控制阀。首先是节流阀，他可以适时调节以保证回弹回路的正常有效的工作，在是单向阀他可以防止油液回流和保持一定的压力，再加上换向阀这个回路就搭建完成了。
蓄能器的容量计算：
容量是选用蓄能器的依据，选用皮囊式蓄能器进行计算。
作辅助动力源时的容量计算
当蓄能器做动力源时，蓄能器储存和释放的压力油容量和皮囊中气体体积的变化量相等，而气体状态的变化遵守玻义尔定律，即
p0Vn0p1Vn
1p2Vn2
式中 p0----皮囊的充气压力（MPa）；
V0----皮囊的充气体积（m3）；
； p1----系统最高工作压力（MPa）
V1----皮囊内压缩后相应于p1时的气体体积（m3）；
p2----系统最低工作压力（Pa）；
V2----气体膨胀后相应于p2时的气体体积（m3）。
充气压力p0在理论上可与p2相等，但是为了保证在p2时蓄能器仍有能力补偿系统
泄漏则应使p0〈p2，此时，蓄能器的供油体积为
11VV0p0)()]p2p1
在以上各式中，n是与气体变化过程有关的指数。当蓄能器用语保压和补充泄漏时，气体压缩过程缓慢，与外界热交换得以充分进行，可认为是等问变化过程，这时，取n=1；当蓄能器做辅助和应急动力源时，释放液体的时间短，气体快速膨胀，热交换不充分，这时可使为绝缘过程，取n=1.4。在实际工作中，气体状态的变化在绝热过程和等温过程之间，因此，n=1—1.4。
1.3 原理图中各零件的选择
1.3.1 液压缸的分类，结构及其特点
液压缸是液压传动系统中应用最多的执行元件，它将油液的压力能转换为机械能、实现往复直线运动和摆动，输出力或扭矩。其作用方式可分为单作用式和双作用式两种，单作零用液压缸只能实现单向运动，即压力油只是通向液压缸的一腔，而反方向运动则
是依靠外力来实现，如复位弹簧力、自身重力或者其他外部作用。双作用液压缸在两个方向上的运动都由压力油压力的推动来实现，可实现双向运动。液压缸可以看作是直线马达（或摆动马达），其单位位移排量即为液压缸有效面积A。当液压缸的压力为零且不计算损失时，输出速度等于输入注量q除以排量A，输出推力F等于输入压力p乘以排量A，即输入液压公率pq等于输出机械功率。
液压缸有许多种机构，但根据其具体结构可分为活塞式、柱塞式和摆动式三类基本形式，除此以外，还有在此基础上发展起来的各种特殊用途的组合缸。双作用单活塞杆液压缸，活塞杆只从液压缸的一端伸出，液压缸的活塞在两腔有效作用面积不相等，当液压缸两腔分别供油，且压力和流量不变时，活塞在两个方向上的运动速度和推力都不相等，即运动具有不对称性。
1.3.2 液压缸的选用说明
选用液压缸结构时必须考虑的一些问题和采用的方法。
1.液压缸主要参数的选定
额定工作压力P,一般取决于液压系统，因此液压缸的主要参数即是缸筒的内
径D和活塞杆直径d。
2.使用工况及安装条件
① 工作中有剧烈冲击时，液压缸的缸筒、端盖布能用脆性材料，如：铸铁。
② 排气阀需要安装在液压缸油液空腔的最高点，以便排除空气。
③ 采用长行程液压缸时，需要综合考虑选用足够刚度的活塞杆和安装中隔圈。 ④ 当工作环境严重时，有较多的灰尘、沙、水分等杂质时，须采用活塞杆防护
套。
⑤ 安装方式与负载导向。安装方式与负载导向直接影响活塞杆弯曲稳定性。
3.工作介质的选用
按照环境温度可以初步选定工作介质品种：
① 在常温（-20～60℃）下工作的液压缸，一般采用石油型液压油。
② 在高温（﹥60℃）下工作的液压缸，须采用难燃油液及特殊结构的液压缸。 为了能够实现平升、平降和倾斜动作，需要选择两种不同的液压缸。一种是柱塞式液压缸，他放置于离钳口最近的地方，另一种是双作用液压缸中的单活塞杆差动式液压缸。
1.3.3 液压缸的计算及选用
液压缸的设计计算
1.初定液压缸工作压力 液压缸工作压力主要根据运动循环各阶段中的最大总负载力来确定，此外，还需要考虑以下因素：
(1)各类设备的不同特点和使用场合。
(2)考虑经济和重量因素，压力选得低，则元件尺寸大，重量重；压力选得高一些，则元件尺寸小，重量轻，但对元件的制造精度，密封性能要求高。
所以，液压缸的工作压力的选择有两种方式：一是根据机械类型选；二是根据切削负载选。
表1 按负载选执行文件的工作压力
表2 按机械类型选执行文件的工作压力
2.液压缸主要尺寸的计算
缸的有效面积和活塞杆直径，可根据缸受力的平衡关系具体计算。
3.液压缸的流量计算
液压缸的最大流量：
qmax=A·vmax (m3/s)
式中：A为液压缸的有效面积A1或A2(m2)；vmax为液压缸的最大速度(m/s)。
液压缸的最小流量：
qmin=A·vmin(m3/s)
式中：vmin为液压缸的最小速度。
液压缸的最小流量qmin，应等于或大于流量阀或变量泵的最小稳定流量。若不满足此要
求时，则需重新选定液压缸的工作压力，使工作压力低一些，缸的有效工作面积大一些，所需最小流量qmin也大一些，以满足上述要求。
流量阀和变量泵的最小稳定流量，可从产品样本中查到。
液压缸稳定性验算：
只有当液压缸的计算长度l10d时，才进行液压缸纵向稳定性验算。验算按材料力学中的相关公式进行。
计算所得的液压缸内径D和活塞杆直径d应圆整为标准系列。
液压缸的缸筒长度由活塞最大行程、活塞长度、活塞杆导向套长度、活塞杆密封长度和特殊要求的长度确定。其中活塞长度为（0.6-1.0）D；导向套长度为（0.6-1.5）d。为减少加工难度，一般液压缸缸筒长度不大于内径的20-30倍。
液压缸一般来说是标准件，但有时也需要自行设计，在此主要做的工作是液压缸的主要尺寸的计算及强度、刚度验算方法。
该设计中，活塞缸最高工作压力25MPa，最大理论推力159575N，速度100mm/s，行程600mm。
液压缸的理论工作压力F，按下式确定：
159575F2279647.5N2.28103kNt0.51
杆腔的缸筒内径D为：F0 当液压缸的理论工作压力F（包括推力F1和拉力F2）及供油压力p为已知时，则无活塞
4F142279647.533D1010109.78mmp25
根据活塞缸内径系列（GB/T2348-1999）mm查得圆整后的直径选D=110mm，d=63mm,所以无杆腔面积A194.99，有杆腔面积A231.16。因此可以根据活塞缸来选择柱塞缸，因为活塞缸和柱塞缸在安装的时候是一前一后的，而且当两缸同时的伸出速度应当相等，因此活塞缸的面积差和柱塞缸的杆的面积一定是相等的。所以柱塞缸的杆径D=90mm，A=63.59mm2。这样所需的两种缸就确定了。
1.3.4 单向阀的选用说明
阀类元件的选择
1.选择依据
选择依据为：额定压力，最大流量，动作方式，安装固定方式，压力损失数值，工作性能参数和工作寿命等。
2.选择阀类元件应注意的问题
(1)应尽量选用标准定型产品，除非不得已时才自行设计专用件。
(2)阀类元件的规格主要根据流经该阀油液的最大压力和最大流量选取。选择溢流阀时，应按液压泵的最大流量选取；选择节流阀和调速阀时，应考虑其最小稳定流量满足机器低速性能的要求。
(3)一般选择控制阀的额定流量应比系统管路实际通过的流量大一些，必要时，允许通过阀的最大流量超过其额定流量的20%。
液压控制阀，简称液压阀，是液压系统中的控制元件，用来控制液压系统中液体的压力、流量及流动方向，从而使之满足各类执行元件不同动作的要求。不论何种液压系统，都是由一些完成一定功能的基本液压回路组成，而液压回路主要是由各种液压控制阀按一定需要组合而成。对于实现相同目的的液压回路，由于选择的液压控制阀不同或组合方式不同，回路的性能也不完全相同。
液压控制阀按其作用可以分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类。由这三种阀可组成三种回路：方向控制回路、压力控制回路和调速回路。根据安装形式不同，液压阀还可分为：管式、板式和插装式等若干种。
液压阀的基本结构主要包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体内做相对运动的操纵装置。阀芯的主要形式有滑阀、锥阀和球阀；阀体上除有与阀芯配合的阀体孔或阀座孔外，还有外接油管的进、出油口和泄油口；驱动阀芯在阀体内做相对运动的装置可以是手调机构，也可以是弹簧或电磁铁，有些场合还采用液压力驱动。
液压阀的连接方式有五种螺纹连接，法兰连接，板式连接，叠加式连接和插装式连接。
在工作原理上，液压阀是利用阀芯在阀体内的相对运动来控制阀口的通断及开口的大小，以实现压力、流量和方向控制。液压阀工作时，所有阀的阀口大小、阀进、出油口间的压差以及通过阀的流量之间的关系都符合孔口流量公式(q＝KA·Δp m)，只是各种阀控制的参数各不相同而已。
在设计过程中原理图中选择了单向阀，单向阀又称截止阀。单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种。单向阀可用于液压泵的出口，防止系统油液倒流；用于隔开油路之间的联系，防止油路相互干扰；也可用作旁通阀，与其他类型的液压阀并联，从而构成组
合阀。对单向阀的主要性能要求是：油液向一个方向通过时压力损失要小；反向不通时密封性要好；动作灵敏，工作时无撞击和噪声，单向节流阀如图2：
图2
单向阀用于液压泵的出口，防止油液倒流；用于隔开油路之间的联系，防止油路间相互干扰；也可以作为旁通阀，与其他类型的液压阀相并联，从而构成组合阀。对单向阀的主要性能要求是：油液向一个方向通过时压力损失要小；反向不通过时密封性要好；动作灵敏工作时无撞击和噪声。由于在这个液压系统中油液压力较高，因此选用液控单向阀。液控单向阀是允许液流向一个方向流动，反向开启则必须通过液压控制来实现的单向阀。液控单向阀可用作二通开关阀，也可用作保压阀。
液控单向阀有不带卸荷阀芯的筒式液控单向阀和带卸荷阀芯的卸荷式液控单向阀两种结构形式。卸荷式阀中，当控制活塞上移时先顶开卸荷阀的小阀芯，使主油路卸压，然后再顶开单向阀芯。这样大大可以减少控制压力，使控制压力与工作压力之比降低到
4.5%，因此可用于压力较高的场合。同时可以避免筒式阀中当控制活塞推开单向阀芯时，高压封闭回路内油液的压力将突然释放，产生巨大冲击和噪声的现象。
两种结构形式按起惟恐制活塞处的泄油方式又均有内泄式和外泄式之分。内泄式的控制活塞的背压腔与进油口相通。外泄式的活塞背压腔直接通油箱，这样反向开启时就可减小1腔压力对控制压力的影响，从而减小控制压力。故一般在反向出油口压力较低时，采用内泄式，高压系统采用外泄式。液控单向阀如图3。
液控单向阀的原理图 液控单向阀的图形符号
图3
液控单向阀一般应用于：
（1）锁紧液压缸，通过两个单独的液控单向阀或者一个双液控单向阀构成锁紧回路，可将液压缸锁紧固定在任何位置。
（2） 防止液压缸自重下落，为了防止了立置液压缸及其拖动的工作部件因自重G 自行下落，可在活塞下行的油路上串联安装液控单向阀。
（3） 用于液压系统的保压于失压。考虑以上的各种原因选用了上海液压件一厂型号为A1YHb20B的液控单向阀。单重为4.7Kg。
1.3.5 单向阀的选用
单向阀即止回阀，使用单向阀的目的是防止介质逆流，一般安装在泵的出口。另外，在压缩机的出口，也要安装单向阀。
大多数单向阀系根据对最小冲击压力或无冲击关闭所需要的关闭速度及其关闭速度特性做定性的估价来进行选择。这种选择方法不一定精确，但根据经验，在大多数使用场合可以得到能接受的结果。
1.3.6 换向阀的选用说明
换向阀是利用阀芯和阀体间相对位置的不同来变换不同管路间的通断关系，实现接通、切断，或改变液流方向的阀类。其用途广泛，种类繁多。
对换向阀的性能要求是：
1.油液流经换向阀时的压力损失要小（一般0.3MPa）；
2.互不相通的油口间的泄漏小；
3.换向可靠、迅速切平稳无冲击。
液动换向阀是通过外部提供的压力油作用使阀芯换向，一般应用于大流量液压系统中。选用了上海液压件一厂型号为34EYYH20B电液换向阀，单重为14Kg。
1.3.7 单向节流阀的选用说明
节流阀是结构最简单但应用最为广泛的流量控制阀，经常与溢流阀配合组成定量泵的各种节流调速回路或系统。按照操纵方式的不同，节流阀可以分为手动调节式普通节流阀、行程挡块或凸轮等机械运动部件操纵式行程节流阀等形式；节流阀还可以与单向
阀等组成单向节流阀、单向行程节流阀等复合阀。
图4所示为节流阀的工作原理图和图形符号。气流径P口输入，通过节流口的节流作用后经A口输出。节流口的流通面积与阀芯位移量之间有一定的函数关系，这个函数关系与阀芯节流部分的形状有关。常用的有针阀型、三角沟梢型和圆柱斜切型等，与液压节流阀阀芯节流部分的形状基本相同，这里不再重复。图示即是圆柱斜切阀芯的节流阀。
单向节流阀的工作原理图 单向节流阀的图形符号
图4
单向节流阀是单向阀和节流阀并联而成的组合控制阀。当气流由P口向A口流动时。经过节流阀节流；反方向流动，即由A向P流动时，单向阀打开，不节流。
节流阀的优点是结构简单、价格低廉、调节方便，但由于没有压力补偿措施所以流量稳定性较差。常用于负载变化不大或者对速度控制精度要求不高的定量泵供有节流调速液压系统中，有时也用于变量泵供油的容积节流调速液压系统中。
1.4 蓄能器的选用
蓄能器可分为弹簧式、活塞式、气液直接接触式、气囊式、隔膜式等种类。
选择滤油器的依据有以下几点：
1.承载能力：按系统管路工作压力确定。
2.过滤精度：按被保护元件的精度要求确定。
3.通流能力：按通过最大流量确定。
4.阻力压降：应满足过滤材料强度与系数要求。
表 3 滤油器过滤精度的选择
蓄能器在安装时应注意：
1）蓄能器与液压泵之间应装设单向阀，防止蓄能器的油在泵不工作时倒灌。
2)蓄能器与系统之间应安装截止阀，供充气、检查、维修蓄能器或者长时间停机使用。液压回弹机构结构原理图如图1。
蓄能器的应用：
（1）积蓄能量 对于间歇负荷，能减少液压泵的传动功率。回路中，当液压缸需要较多的油量时，蓄能器与液压泵同时供出压力油；当液压缸不工作时，液压泵给蓄能器许能，达到一定压力后，液压泵停止运转。
（2）紧急操作 在液压装置发生故障和停电时，作为应急的动力源。
（3）驱动二次回路 机械由于调整检修等原因使主贿赂停止时，可以使用蓄能器的能量来驱动二次回路。
（4）在瞬间提供大量的压力油。
（5）保持系统压力。
（6）吸收泵的压力脉动。
（7）缓和冲击。
1.5 液压油的选用
液压油对系统的正常工作，使用性能忽然寿命有较大影响。对液压油总的要求是：在工作温度范围内粘度变化较小；有高的有膜强度；良好的润滑性；不含机械杂质和沥青；良好的防蚀性，对橡胶密封圈和各种零件应呈中性；良好的抗氧化性能；高的闪点和低的凝点；高的弹性模量，传热系数，比热容和小的热膨胀系数。
选择液压油时，除按照泵，阀等产品规定所采用的油外，一般可做如下考虑：
1.在一般液压传动中，常用L-AN15，22，32，46粘度等级全损耗系统用油（GB443-89）L-TSA32， 46粘度等级气轮机油（GB11120-89）及柴油机油（GB11122-89）。
2.粘度是选择液压油的主要指标。一般油的粘度在11.5-60mm2/s更高粘度的油较
少采用。
3.周围环境温度高、压力高，应采用高粘度的矿物油；周围环境温度低、压力低，
应采用低招度的矿物油。如压力低于7MPa时，用20—38mm2/s(50C)的压力油。
4.在低压（p=2-3MPa）往复运动时，如动力活塞运动速度较高（v8m/min）,采用
低粘度的油。在高度旋转运动时应采用粘度相对较高的油。
5.油的相对漏损很大时（高温、高压及密封处间隙较大），若元件运动速度不高，
宜采用粘度较高的油；运动速度较高，宜采用粘度相对较低的油。
根据环境温度，使用压力及采用液压泵的类型，可选择不同粘度的油，见表4：
表4 推荐粘度范围 （mm2
s0C
第2章 液压集成阀块及其尺寸的设计
2.1 液压集成块设计及其发展趋势
随着液压技术的发展，液压系统的集成也得到迅速的提高，在液压机液压系统的设
计中，近十年来发展了板式集成、快式集成和插装阀集成等形式。液压系统集成的共同
特点是：
1.结构紧凑，体积小；
2.可大大减少配管数量，缩短液压系统的设计和安装周期；
3.减少系统的震动和漏油；
4.元件维修和更换方便；
5.易于更改和适应新的工作要求；
6.集成元件的标准化和系列化，有利于提高生产效率和元件质量。
其中尤以插装阀集成系统发展最快。插装阀具有通油能力大；流阻损失小，泄漏少，
系统效率高；工作可靠性高，阀芯动作冲击小，噪声低，寿命长以及排出故障容易，维
修方便等优点。从而大大改善了液压机多年来存在的漏油，安装维修不便和可靠性差等
状况，提高了液压机的性能。同时由于插装阀结构简单，制造方便和“三化”程度高，
改变先导部分的组成可实现各种动作的要求，能做到一阀多用，可简化系统。
液压集成块的设计既复杂又容易出错,因此，人们在这方面做了大量的工作。但随
着液压技术的不断发展,新的问题也不断地出现,使液压集成块的设计也越来越复杂。有
些液压集成块的设计研究尽管部分涉及了三维辅助内容,但成绩不是很好。他们并没有
把三维设计作为设计的目标,仍然是二维和三维的结合。因此本设计是改变传统的设计
方法，采用三维设计、二维输出的设计思路。仅仅需要参与阀的空间模型结构连通关系
确认等极少的工作,工艺孔的设计规划、三维图和二维图以及元件图形的绘制等都由这
个智能化的设计环境来完成。因此，极大的减少了设计者的劳动强度。
2.2 集成阀块的设计依据及注意事项
阀块的油路应以液压系统原理图为根据。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。设计阀块时, 应使油路尽量简捷, 同时要注意进、出油口的方向和位置。还要考虑到有垂直度或水平安装要求的元件, 必须保证安装后符合要求。阀块要设置一定数量的测压点用于调试, 对于大一些的阀块, 要设置起吊螺钉孔。 阀块体尺寸应考虑三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。阀块体在X 坐标方向的长度x , 主要根据换向阀的阀孔(P、O、A、B、K、L ) 的布局以及连接螺钉孔和外形尺寸确定; 在Y 坐标方向的宽度y , 则根据压力阀类、流量控制阀类的阀孔布局以及连接螺钉和外形尺寸确定; 在Z 坐标方向的高度H , 应按块体所安装元件的高度来确定。各种单元回路块的高度H 可以相等, 也可不等。若根据每个单元回路块的实际需要确定高度H , 固然可以节省材料, 但会造成高度尺寸不统一, 使设计、制造、安装不便。高度H 可取成几种固定尺寸或全部取成一致。
为了在集成块四周面上实现液压阀的合理布置及正确安排其通油孔（这些孔将与公用油道孔相连），可按照液压阀的轮廓尺寸及油口位置预先制作元件样板，放在集成块各有关视图上，安排合适的位置。对于简单回路则不必制作样板，直接摆放布置即可。 中间块外形尺寸的确定。中间块用来安装液压阀，其高度H取决于所安装元件的高度。H通常应大于所安装的液压阀的高度。在确定中间块的长度和宽度尺寸时，在已确定公用油道孔的基础上，应首先确定公用油道孔在块间结合面上的位置。如果集成块组中有部分采用标准系列通道块，则自行设计的公用油道孔位置应与标准通道块上的孔一致。中间块的长度和宽度尺寸均应大于安放元件的尺寸，以便于设计集成块内的通油孔道时调整元件的位置。一般长度方向的调整尺寸为40～50mm，宽度方向为20～30mm调整尺寸留得较大，孔道布置方便，但将加大块的外形尺寸和质量，反之，则结构紧凑、体积小、质量轻、但孔道布置困难。最后确定的中间块长度和宽度应于标准系列块的一致。应当指出的是，现在有些液压系统产品中，一个集成块上安装的元件不止三个，有时一块上所装的元件数量达到5～8个以上，其目的无非是减少整个液压控制装置所用油路的数量。如果采用这种集成块，通常每块上的元件不宜多于8个，块在三个尺度方向的最大尺寸不宜大于500mm。否则，集成块的体积和质量较大，块内孔系复杂，给设计和制造带来诸多不便。
2.3 液压集成块虚拟设计的原理及特点
集成块虚拟设计的原理是利用人类三维可视化思维的特点,避免设计过程中图纸二维和在设计者头脑中三维的相互转换而引起的错误。液压集成块虚拟设计主要是研究液压集成块在虚拟环境下的设计。通过虚拟现实技术和软件工程以及参数化三维实体造型技术相结合,建立一个虚拟的设计环境,完成动态的展示,三维视图的分析、观察等。设计者如同加工者,打孔、校验等工作处于一个虚拟环境中,设计结果即时显示,减少了传统设计过程中二维和三维在设计者头脑中的转换。符合人类的设计思维,避免了设计中的误区。通过人工智能、路径规划等理论相结合,完成阀的布置以及工艺孔的自动设计等功能。最终辅助设计者轻轻松松完成集成块的设计。使设计者如同直接面向集成块进行处理,以选取最佳方案。
虚拟技术实现了液压集成块的虚拟设计,解决了液压集成块孔系网络设计费时费力而又极易出错的难题.给出了系统的体系结构,提出了液压原理图数字化、集成块设计和校核的方法;运用虚拟设计技术,创立了一种适合液压集成块结构特点和CAD需求的虚拟设计模式和环境构成方案,提出了液压集成块虚拟设计的解决方法,对液压集成块装配进行干涉检查,可提高设计的成功率。
2.4 液压集成块尺寸设计
液压阀块内的孔一般等于或小于与阀各油口连接的孔直径.但是也不能太小,孔太小流体的沿程阻力损失就太大,液压油容易发热影响系统效率.孔太大了就不好密封了,更不可取.所以一般都是等于阀各油口的孔直径. 高压通油部分的孔和低压通油部分的孔径是应该不同.主要是定孔直径看最大流速.在低压和高压中有不同的约定流速。(经验算法)
液压阀块共有六个表面, 其各表面的功用如下:
1. 顶面和底面
阀块的顶面和底面为叠积接合面, 表面布有公用压力油孔P、公用回油孔O、泄漏油孔L 及四个螺栓孔。
2．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。
3. 前侧面: 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,应安装在前侧面, 以便调整。
4. 后侧面: 安装方向阀类等不调整的元件。
5. 左侧面： 左侧面设有连接执行机构的输出油口, 外测压点及其他辅助油口, 如蓄能器油孔、接备用压力继电器油孔等。
由于液压原理图中有3个液压换向阀、3个液压液控单向阀、3个液压节流调速阀，2个溢流阀以及一个插装阀。要将这些零件放置于一个液压阀块上，因此将阀块设计成长655mm、宽350mm、高195mm的长方体。
2.5 阀块内油道孔设计
管道的选择：
1.油管类型的选择
液压系统中使用的油管分硬管和软管，选择的油管应有足够的通流截面和承压能力，同时，应尽量缩短管路，避免急转弯和截面突变。
(1)钢管：中高压系统选用无缝钢管，低压系统选用焊接钢管，钢管价格低，性能好，使用广泛。
(2)铜管：紫铜管工作压力在6.5～以下，易变曲，便于装配；黄铜管承受压力较高，达25MPa，不如紫铜管易弯曲。铜管价格高，抗震能力弱，易使油液氧化，应尽量少用，只用于液压装置配接不方便的部位。
(3)软管：用于两个相对运动件之间的连接。高压橡胶软管中夹有钢丝编织物；低压橡胶软管中夹有棉线或麻线编织物；尼龙管是乳白色半透明管，承压能力为2.5～8MPa，多用于低压管道。因软管弹性变形大，容易引起运动部件爬行，所以软管不宜装在液压缸和调速阀之间。
2.油管尺寸的确定
(1)油管内径d按下式计算：
d4qq1.13103
vv
式中：q为通过油管的最大流量(m3/s)；v为管道内允许的流速(m/s)。一般吸油管取0.5～5(m/s)；压力油管取2.5～5(m/s)；回油管取1.5～2(m/s)。
(2)油管壁厚δ按下式计算：
δ≥p·d/2〔σ〕
式中：p为管内最大工作压力；〔σ〕为油管材料的许用压力，〔σ〕=σb/n；σb为材料
的抗拉强度；n为安全系数，钢管p＜7MPa时，取n=8；p＜17.5MPa时，取n=6；p＞17.5MPa时，取n=4。根据计算出的油管内径和壁厚，查手册选取标准规格油管。
阀块体内的油道孔，用以联系各个控制元件，构成单元回路及液压控制系统。油液流经块体内油道孔的压力损失与块体的油道孔的压力损失与块体的油道孔的孔径尺寸、形状以及光滑度有关。通油道孔过小、拐弯多、内表面粗糙，压力损失就较大；油道孔径过大，压力损失虽可减小，但会造成块体外形增大。所以，设计块体内油道孔时，应尽量缩短油道长度，减少拐弯，合理确定油道孔的通流截面积。
在布置油道孔时，首先应根据系统的总体布置确定各油口的方位，互相沟通的元件应尽量置于两个互相垂直的相邻面上，以简化孔道布置。然后，先走通主油路，再完成小通径的油路和控制油路。
（a） (b)
图5 集成块的公用油道孔
2.6 确定公用油道孔的数目
集成块体的公用油道孔，有二孔、三孔、四孔、五孔等多种设计方案，应用较广的为二孔式和三孔式。二孔式的集成块上分别设有压力油口P口和回油孔O口各一个, 如图5（a），用四个螺栓孔与块组连接螺栓间的环形孔来作为泄漏油孔道。其优点是结构简单，公用通道少，便于布置元件；泄漏油压力损失小，缺点是在集块上讲四个螺孔相互钻通所需堵塞的工艺孔多，加工麻烦；为防止油液外漏集成块表面粗糙度要求较高，一般应小于Ra。三孔式在集成块上分别设置压力油孔P、回油孔O和泄油孔L共三个公用孔道,如图5（b），三孔式集成块的优点是结构简单，共拥油道数较少。缺点是因泄漏油孔L要与各元件的泄漏油口相通，故其连通孔道一般细而长，加工较困难，且工艺孔
较多。
2.7 孔道直径及通油孔间壁厚的确定
集成块上的孔道分为三类：第一类是通油孔道，其中包括管通上下面的公用孔道，安装液压阀的三个侧面上直接与阀的油口相通的孔道，另一侧面安装管接头的孔道，不直接与阀的油口相通的中间孔道即工艺孔四种；第二类是连接孔，其中包括固定液压阀的定位销孔和螺钉孔（螺孔），成摞连接各集成块的螺栓孔（光孔）；第三类是质量在30Kg以上的集成块的起吊螺钉孔。
1、通油孔道的直径。与阀的油口相通孔道的直径，应与液压阀的油口直径相同。与管接头相连接的孔道，其直径一般应按通过的流量和允许流速用如下公式计算，但孔口需按管接头螺纹小径钻孔并攻丝。
d
式中 q——通过的最大流量m3/s，
v——孔道中允许流速；
d——孔道内径，m。 4q
表5孔道中的允许流速
工艺孔应该用螺塞或球涨堵死，公用孔道中，压力油孔和回油孔的直径可以类比同压力等级的系列集成块中的孔道直径确定，也可通过公式
计算得到;泄油孔的直径一般由经验。定，例如对于低、中压系统，当q=25L/min时，可取6mm，当q63L/min时，可取10mm。
2、连接孔的直径。固定液压阀的定位销孔的直径和螺钉孔（螺孔）的直径，应与
d4q
所选定的液压阀的定位销直径及配合要求与螺钉孔的螺纹直径相同。
连接集成块组的螺栓规格可类比相同压力等级的系列集成块的连接螺栓确定，也可以通过强度计算得到。单个螺栓的螺纹小径d(m)的计算公式为 d4p n式中 p——块体内部最大受压面上的推力；
n——螺栓个数；
——单个螺栓的材料许用应力，Pa。
螺栓直径确定后，其螺栓孔（光孔）的直径也随之而定，系列集成块的螺栓直径为M8——M12，其相应的连接孔直径为912mm。
3、起吊螺钉孔的直径。单个集成块质量在30Kg以上时，应按质量和强度确定螺钉孔的直径。
4、油孔间的壁厚及其校核。 最小壁厚一般有两种情况，一种是孔与外壁间的壁厚，一种是孔之间的壁厚。孔与外壁间的壁厚也可以看作是孔与孔之间的壁厚(将块体壁外空间看作一个大孔)，如图6。为防止相邻油孔间的距离太近，在油液压力的作用下油孔击穿，致使集成块报废，因此有必要在设计油孔的具体位置之前先确定集成块块体内各通油孔间的最小壁厚。下面是确定油孔间最小壁厚的具体步骤。
图6 液压集成块孔间距及孔与外壁间距示意图
中孔与孔间的距离h1和孔与外壁之间的距离h2按下式计算:
h1h2pd 2式中 h1,h2——油孔间最小壁厚（mm）
d——油孔直径（mm）;
p——孔内工作压力（mm）;
——材料的许用应力（MPa）;
许用压力[]可按下式计算：
式中 b——块体材料的抗拉强度（MPa）;
（钢件取值见表6） n——安全系数。
通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时，或孔间壁厚较小时，应进行强度校核，以防止系统在使用中被击穿。孔间壁厚可按公式进行校核。但考虑到集成块上的孔大，多细而长，钻孔加工时可能会偏斜，实际壁厚应在计算基础上适当取大一些。 公式如下： b
pdn2b
式中 d——压力油孔道直径，m；
——压力油孔间壁厚，m；
p——孔道内最高工作压力，MPa；
b——油路板材料抗拉强度，MPa；
n——安全系数（钢件取值见表6）
表6 安全系数（钢件）
2.8 油箱的设计
油箱的作用是储油，散发油的热量，沉淀油中杂质，逸出油中的气体。其形式有开式和闭式两种：开式油箱油液液面与大气相通；闭式油箱油液液面与大气隔绝。开式油箱应用较多。
1.油箱设计要点
(1)油箱应有足够的容积以满足散热，同时其容积应保证系统中油液全部流回油箱时不渗出，油液液面不应超过油箱高度的80%。
(2)吸箱管和回油管的间距应尽量大。
(3)油箱底部应有适当斜度，泄油口置于最低处，以便排油。
(4)注油器上应装滤网。
(5)油箱的箱壁应涂耐油防锈涂料。
2.油箱容量计算
油箱的有效容量V
可近似用液压泵单位时间内排出油液的体积确定。
V=KΣq
式中K为系数，低压系统取2～4，中、高压系统取5～7；Σq为同一油箱供油的各液压泵流量总和。该系统油箱K取6。
2.9 布置集成块的液压元件
在确定集成块中公用油道孔的数目、直径及在块间连接面中的位置与集成块的外形尺寸后，即可逐块不止液压块的元件了，液压元件在通道块上的安装位置合理与否，直接影响集成块体内孔道结构的复杂程度、加工工艺性的好坏急压力损失的大小，元件放置位置不仅与典型单元回路的合理性有关，还要受到元件结构、操纵调整的方便性等因素的影响。即使单元回路完全合理，若元件位置不当，也难于设计好集成块体。因此，它往往与设计者的经验多寡、细心程度有很大的关系。
1.中间块。中间块的侧面安装各种液压控制元件，当需与执行装置连接时，三个侧面安装元件，一个侧面安装管接头，注意事项如下：
（1）应给安装液压阀、管接头、传感器及其他元件的各个面留有足够的空间
（2）集成块体上要设置足够的测压点，以便调试和工作是用。
（3）需要经常调节的控制阀、如各压力阀和流量阀等安装在便于调节和观察的位置。应该避免相邻侧面发生干涉。
（4）应使与各元件相通的油孔尽量的安排在同一水平面内，并在公用通油孔道的直径范围内，以减少中间连接孔（工艺孔）、深度和斜孔的数量。互不相通的孔间保持一定的壁厚。以防止工作时击穿。
（5）集成孔的工艺孔均应封堵，封堵有螺塞、焊接和球涨三种方式，螺塞塞堵是将螺塞旋入螺纹孔内口，多用于可能要打开或改接测压等元件的工艺孔的封堵，螺塞应按有关标准制造，焊接封堵是将短圆柱周边牢固焊接在封堵处，对于直径小于5mm的工艺孔可以省略圆柱而直接焊接封堵，多用于靠近集成块边壁的交叉孔的封堵，制造球涨式堵头及封堵孔的材料及尺寸应符合ZBJ22007—1988标准的规定，封堵用螺塞、圆柱和钢球均不得凸出集成块的壁面，焊接封堵后应将焊接处磨平。封堵后的密封质量以
不漏油为难。
（6）在集成块间的叠积面上（块的上面），公用油道孔出口处要安装O形密封圈，以实现块间的密封。应在公用的油道孔出口处按选用的O形密封圈的规格加工出沉孔，O形圈深沟槽尺寸应满足相关标准（GB3542.3—1998）规定。
2.基块（底板）。基块的作用是将集成块组件固定在油箱顶盖或专用底座上，并将公用通油孔道通过管接头与液压泵和油箱连接，有时需要在基块侧面上安装压力开关表。设计时要留有安装阀兰、压力表开关和管接头等的足够空间。当液压泵出油口经单向阀进入主油路时，可采用管式单向阀，并将其装在基块外。
3.顶块（盖板）。顶块的作用是封闭公用通油孔道，并在其侧面安装压力表开关以便测压，有时也可以顶块上安装一些控制阀，以减少中间块数量。
4.过度板，为了改变阀的通油口位置或为了集成块上追加、安装较多的元件，可按需要在集成块上采用过度板，过度板的高度应比集成块的高度至少小于2mm，其宽度可大于集成块但不应与相邻侧面元件相干涉。
5.集成块专用控制阀。为了充分利用集成块空间，减少过度板，可采用嵌入式和叠加式两种集成专用阀。前者将油路上的串接的元件，如单向阀，背压阀等直接嵌入集成块内；后者通常将叠加阀叠积在集成块和换向阀之间。
6.集成块油路的压力损失，油液在流经集成块孔系后要产生一定的压力损失，其数值是反映块式集成装置设计质量与水平的重要标志之一，显然，集成块中的工艺孔愈少，附加的压力损失就愈小。
集成块的压力损失，是指贯通全部集成块的进油、回油孔道的压力损失。在孔道布置一定后，压力损失随流量增加而增加。
2.10 液压集成块虚拟设计的主要内容
液压集成块是一个长方体,在长方体中进行设计,可以把虚拟的想象变为真实的视觉实体感和真实感，以三维实体形式表现出来，根据合理的安排，选取最佳方案。虚拟技术的实现需要进行软件环境的建设,因此研究的首要问题是如何进行计算机软件设计。需解决的关键性问题:
1. 进行液压阀空间规划设计。研究内容包括:
·液压阀空间规划的原则和方法
·液压阀空间规划的优化
·液压集成块空间规划的设计。
2. 应用神经网络技术和遗传算法进行工艺孔自动设计推理,完成集成块路径设
计优化等工作,此部分为液压集成块虚拟设计的核心部分。研究内容包括:
·工艺孔路径设计的原则和方法
·工艺孔智能路径设计
·工艺孔路径设计的步骤和实现。
3. 在CAD/ CAM/ CAPP 技术方面,应用AutoCAD 2004 作为支撑软件。
2.11 相关技术
1.软件工程
建立一个液压集成块设计的虚拟环境,需要设计者研制开发出相应的软件。本文利用UML 标准建模语言进行软件系统建模。UML 标准建模语言是基于面向对象的建模语言。标准建模语言UML定义了5 类,共10 种模型图:第一类是用例图;第二类是静态图,包括类图、对象图和包图;第三类是行为图,包括状态图和活动图;第四类是交互图,包括顺序图、合作图;第五类是实现图,包括构件图和配置图。
用户的最终目的是获得孔道数据的分析,获得二维平面图的输出,以及孔道列表。而这些要求的完成是使用了软件内部的数据对象列表。数据对象列表是数据源(即数据来源于外部数据库) 的扩展,同时使用虚拟编辑器。虚拟编辑器是系统推理机,完成虚拟设计过程的推理工作,它使用校验孔道功能、视图显示以及连通关系的选择等工作。
2.人工智能技术
随着软件技术的快速发展,如何开发出使用简单、功能强大的软件成为软件设计者追求的目标之一。软件设计要求软件的设计者对软件的使用者所处的各种情况了如指掌,这样才能够使软件在使用过程中对各种情况有所预见。随着智能技术的发展,智能技术也被应用于软件的开发中,使软件的推理、预测能力得到增强。液压阀块设计中的空间规划以及路径自动设计都要应用到推理和设计结果的优化处理。
3.虚拟工程
随着计算机软件和硬件技术突飞猛进的发展,各种设计方法已经或正在应用计算机辅助设计。液压系统设计也应抛弃早先计算机辅助设计的旧模式2二维电子图版,而以虚拟设计取而代之。如何建立一个液压集成块设计的虚拟环境是研究的重点内容。但虚拟环境的建立不仅仅是建立一个三维方式的设计软件,还包括:虚拟现实技术、计算机硬件
技术、计算机软件工程技术及编程技术(OO) 、计算机图形学技术、CAD/ CAM/ CAPP 技术、人工智能理论技术、空间规划及装配技术、产品建模技术(基于特征) 、数据库管理技术、网络工程技术等。因此可以称为虚拟工程。
4.集成块空间孔道设计
液压集成块空间孔道设计是应相互兼顾的。如果集成块空间规划得好,几何尺寸恰当,在进行孔道设计时,孔道连通方便,工艺孔数目少。否则工艺孔数目多,并且孔道间很容易发生干涉,就要反复进行路径设计。甚至多次修改设计也无法保证设计结果正确,此时必须要修改集成块的空间规划方案。因此集成块的空间规划不能盲目进行,要依据所要设计的阀块的原理图中孔道的连通关系,它为路径设计提供依据,并为路径设计顺利进行创造条件。结合神经网络技术和遗传算法获得系统推理中的最优解。因此在以螺纹插装阀为主的集成块的设计是一个多阶段优化设计过程,它包括两部分内容:
（1） 集成块的空间规划设计方案最优化,即在空间规划设计时尽量避免产生工艺孔,避免干涉;
（2） 在空间孔道设计完成时,进行路径设计时尽量保证工艺孔数目最少和工艺孔深度最浅等。进行自动和半自动设计;集成块设计问题着眼于空间规划和路径设计问题。空间规划是指液压元件在阀块上的合理摆放问题,解决液压元件空间干涉问题;路径设计是指设计合理地满足液压系统油路要求的路径,解决阀块内部路线设计问题。
第3章 表面粗糙度的选择
3.1 表面粗糙度选取原则
表面粗糙度，一般只规定上限值，必要时，还要给出下限值。在规定表面粗糙度平定参数的允许值时，应考虑以下原则：
1.在满足功能要求的前提下，尽量选用较大的表面粗糙度参数值；
2.同一零件上，工作表面的粗糙度参数值应小于非工作表面的粗糙度参数值；
3.摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度参数值要小，滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度参数值要小；
4.运动速度高、单位面积压力大的表面，受交变应力作用的重要零件的圆角沟槽表面粗糙度值应小些；
5.配合精度要求高的配合表面（如小间隙配合的配合表面），受重载荷作用的过盈配合表面粗糙度参数值也都应小些；
6.配合零件的表面粗糙度应与尺寸及形状公差相协调，一般来说，尺寸与形状公差，要求越严，粗糙度要求也就越严；
7.同一公差等级的零件，小尺寸比大尺寸、轴比孔的粗糙度值要小；
8.凡有关标准已对表面粗糙度要求作出了规定（如与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的表面等），则应按该标准确定表面粗糙度参数值。
3.2 表面粗糙度参数的选取
1、轮廓算数平均偏差Ra是各国普遍采用的一个参数，在表面粗糙度的常用参数值范围（即Ra为0.025～6.3m，Rz为0.1～25m范围内）推荐优先选用Ra。Ra既能反映加工表面微观几何形状特征又能反映凸峰高度。微观不平度十点高度Rz概念较严密、直观，也用的较多，但反映的表面信息较局限，只能反映被测表面轮廓突出的五个峰和谷的数值，不能全面反映轮廓微观几何特征。由于工厂现有测量仪器只能测得Rz的范围为Ra＞6.3m，Ra＜0.025m，因此这些范围适用于Rz，且零件表面不需评定其综合微观几何形状特征是用。轮廓最大高度Ry只能反映轮廓的最大高度，不能反映轮廓的微
观几何特征，只对其表面不允许出现微观较深的加工痕迹（影响疲劳强度）和小零件表面（如轴承、仪表等）有其实用意义。Ry可和Rz或Ra同时选用，以控制多功能的要求，但Rz和Ra不能同时选用。
2、对于零件表面，一般选用高度参数Ra、Rz、Ry控制表面粗糙度已能满足功能要求，但对某些关键零件有更多的功能要求时，如由于涂其性能、抗振性、抗腐蚀性、减小流体流动摩擦阻力的附加要求，就要选用Sm或S来控制表面微观不平度横向间距的细密度。对耐磨性、接触刚度要求较高的零件（如轴瓦、轴承、量具等）要附加选用形状参数tp，以控制加工表面质量，在给定tp值时，必须同时给出轮廓水平截距C的值。附加评定参数Sm、S、tp见标准GB/T1031—1995全文。
因此综合各种方面的要求和考虑工作环境因素在这液压集成块上在安装面上选用Ra1.6的粗糙度，在螺纹孔上则可以选用Ra3.2的粗糙度。所有螺孔均有加工精度要求,一般选7H。阀块上的O 形密封圈沟槽的表面粗糙度为Ra3.2, 一般油道孔的内表面粗糙度为Ra12.5, 插装阀安装孔的粗糙度Ra0.8。此外, 还要有尺寸公差和形位公差要求, 阀块上接合表面不能有划痕, 要有去毛刺、清洗等技术要求。
第4章 机械手动作的执行介绍
1、操作机械手的平行上升
当C-YA6a得电，油从电液换向阀左路进入活塞缸的无杆腔，使活塞受到油的压力上移，从而油从缸的另一管道排出进入柱塞缸，由于活塞刚和柱塞缸作用面积相等，而活塞缸的排油量等于柱塞缸的进油量，所以两缸的作用力相等从而实现了等速度平行上升。
2、操作机械手的平行下降
由于操作机械手的自身重力作用，液压油从柱塞缸排出，而柱塞缸的一侧由于单向阀和溢流阀的作用又也不能进入回油路，而是进入了活塞缸有杆腔，此时电磁换向阀左位C-YA6b得电，油液从电液换向阀右路进入回油路，即呢人回到油箱。这样就实现了操作机械手的平行下降。
3、操作机械手的向上倾斜
当电液换向阀C-YA5a得电，油从电液换向阀5的左侧通过，进而进入了液压单向阀后再进入单向节流阀，最后进入柱塞缸的下腔而活塞缸则不再供油，所以按装载机械手前端的缸将机械手顶起实现向上倾斜。
4、操作机械手的向下倾斜
此过程中首先是进行平行上升的动作实现，当机械手升起后，电液换向阀C-YA5b得电，液压油从柱塞缸下腔回到电液换向阀右侧，就如回油路回到油箱，这样柱塞缸的柱塞下降实现了向下倾斜。
5、机械手的回弹
当机械手调整到适当位置后，上砧对工件进行锻压，锻压时机械手由于受上砧的作用而随工件向下移动，此时两液压缸的活塞向下腔移动，两腔压力增大而电液换向阀5和电液换向阀6处于中位状态，液压油进入回弹缸上腔中，回弹缸活塞受力下降将由也向外排出，电液换向阀7此时也是处于中间位置油液无法通过油路进入回油箱进而进入到蓄能器中并将能量储存，当上砧离开工件后，外界作用力消失蓄能器将其储存的能量释放出来，回弹缸上升，机械手回到初始原位置。在安装回弹缸时在回弹缸活塞的极限位置安放两个位置检测元件，当机械手在上砧离开工件后未及时回到初始位置时，回弹缸活塞的最远端检测元件将发出信号，此时电液换向阀7C-YA7a得电液压泵供油补充能量，当机械手回位时超过了回弹缸的极限位置，处于活塞赶下侧的检测元件发出信号，
C-YA7b得电，此时液压缸中压力过大需要排出一些油液，油液自换向阀的油路进入回油路回到油箱。
6、原位保持或停止
当三个电液换向阀同时处于中位，这就可以使平行缸、倾斜缸和回弹缸停止工作，从而使机械手停在原位。
表5-1 操作机械手动作表
结论
本论文是以液压锻造操作机平行升降机构为基础，设计一套液压升降控制系统，并对其液压控制部分的液压管路进行集成，实现操作机械手的平升、平降、上下倾斜和钳杆回弹。本文对机械手控制原理进行设计，完成液压原理图和液压元件选用，并介绍了各元件的工作原理，论文中主要内容是完成集成阀块尺寸设计、块内油道孔设计以及表面粗糙度的选择，同时对系统中油液的输送过程作了介绍，并对其动作也进行了简单的介绍。
液压集成块的集成体现了它通油能力大，流阻损失小，泄露少，系统的振动小，元件维修、更换方便和效率高等优点，结构紧凑、元件密度高、占据面积少、变化灵活方便、容易实现标准化。从而大大改善了液压机多年来存在的漏油，安装维修不便和可靠性差等状况。
致 谢
经过不断的努力，我的毕业设计即将完成。这段时间，在老师指导和同学的帮助下使我把所学的专业知识应用的设计当中。
在此，首先我要感谢我的导师司尧华老师。他是我们专业老师，通过这段时间让我进一步了解司老师，感觉他虽然对我们非常严格，但是他平易近人、热情、诚恳。司老师不但治学严谨，工作认真负责，对待学生也是热情诚恳，表面严格，可他心地特别好，这些我永远需要学习。
另外，我也很感谢我的同学，在做设计过程中，有许多我不懂或者通过查资料还不明白的问题都要请教他们。如果没有同学们的帮助，我的设计也很难顺利完成。
亲爱的老师们，我很感谢三年来，你们对我的教诲。你们辛勤的教导，让我学到了丰富的专业知识，为以后的工作打下坚实的基础。而且，你们不时地教导我怎样做人，怎样去适应社会。
在我离开母校之前，我要亲吻我的母校----河南机电高等专科学校，谢谢您的栽培！
参考文献
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