基于Solidworks單面多軸組合鉆床液壓集成塊及其加工工藝的設計

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上臥式單面多軸組合鉆床液壓系統(tǒng)集成塊 及其加工工藝的設計設計總說明傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)是通過油管道連接，對管道所承受的壓力要求較高，而且容易造成漏油，影響運動的平穩(wěn)性，其運動效率低，論文采用液壓集成式連接代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓系統(tǒng)，選擇板式液壓元件安裝在集成塊上，將油孔道布置在集成塊體內，既縮小了裝置的占用面積，同時還消除了漏油現(xiàn)象，提高液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本課題主要針對臥式單面多軸組合鉆床液壓系統(tǒng)的集成塊進行設計，同時借助Solidworks輔助設計，綜合應用各種先進的設計理念完成本次課題的研究。論文第一部分首先根據(jù)技術參數(shù)，完成液壓系統(tǒng)的工況分析，制定出液壓系統(tǒng)的各個回路，擬定出液

2、壓系統(tǒng)原理；然后確定液壓缸的工作壓力和主要尺寸；最后根據(jù)各工作回路的最大壓力和流量選擇液壓元件，確定出液壓元件的型號和尺寸。第二部分論文對該液壓系統(tǒng)集成塊結構進行設計。首先繪制集成塊單元回路圖，再合理的布置液壓元件，同時借助Solidworks輔助設計繪制出三維圖、二維視圖，確定各油孔和連接孔號、孔徑與孔深，并根據(jù)使用要求確定詳細的技術要求。最后設計集成塊的加工工藝。根據(jù)集成塊的技術要求，毛坯材料選擇45號鋼，確定出毛坯余量。其次擬定出加工工藝路線，繪制出加工工藝卡片。本次設計使用板式液壓閥，將液壓系統(tǒng)集成到幾個一定尺寸的集成塊上，避免了傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)的弊端。同時使用Solidworks軟件設計

3、，將集成塊體內的孔道空間位置清楚地展現(xiàn)出來，對實際生產有著一定意義。但是此次設計也有很多地方的不足，例如沒有考慮到油液流動的速度對油路彎道的沖擊力，和油孔實際加工中的沉孔等工藝孔的設計，希望能夠在下次設計中得到更多的改進。關鍵字：液壓系統(tǒng)；集成塊；加工工藝專心-專注-專業(yè)Structure and Process of the Hydraulic Manifold on the HorizontalSingle sided Multi-axis Combination Drilling MachineDesign DescriptionThe traditional hydraulic sys

4、tem connects through oil pipelines, and has a higher demand for pressure of pipelines. With its easy to lead, unstable and lower efficiency. The design replaces the traditional hydraulic system with integrated system, on which the plate hydraulic components installed and the oil duct arranged in the

5、 block, which not only shrinks the device space and eliminates the leakage, but also improves the stability of the hydraulic system.The project is mainly focused on horizontal single-sided multi-axis combination drilling machine hydraulic system design, and with the help of Solidworks, completes the

6、 work application of advanced concepts.First part: according to the requirements and the parameters, the analysis of working conditions and the schematic diagram of the hydraulic system are proposed in this paper. The pressure and main dimensions of the hydraulic cylinder are determined. At last, th

7、e type and the size of hydraulic valves are selected based on the primary hydraulic cylinder pressure and flow calculation.Second part: the structure of the manifold. The circuit diagram of manifold block unit, a layout of hydraulic components and the dimensions of every oil holes which are shown in

8、 the 3D map, 2D view in this paper. Finally, the manifold processing. According to the technical requirements of the manifold, 45 steel is selected as the blank material. The blank margin, the processing line, the manufacturing processing card are worked out.The plate hydraulic valves are used in th

9、e design to make the hydraulic system integrated into manifold blocks, which can avoid the drawbacks of traditional hydraulic system. With Solidworks software the location of the holes in the manifold block are clearly demonstrated. However, this design also has many disadvantages, for example, the

10、impaction of the oil flow on the block at the oil corner and the sink holes do not take into account, which be improved in the future .Key words: hydraulic system; manifold; processing目 錄 第1章 緒論1.1選題目的和意義液壓系統(tǒng)是由若干液壓閥有機的組合在一起，根據(jù)參考文獻1可知各液壓系統(tǒng)間的連接方式有：管式連接、板式連接、集成式連接。管式連接時管路交錯，所占空間大，易造成漏油和滲入空氣。板式連接時油管多，易造

11、成縫隙，不易檢查故障，工藝較復雜。集成式液壓系統(tǒng)（Integrated Hydraulic Manifold System-IHMS）的出現(xiàn)，從結構上講，使系統(tǒng)結構變的緊湊，減少了管路連接和接頭，增加了系統(tǒng)的柔性，使系統(tǒng)方便控制，利于標準化；從性能上講，減少了系統(tǒng)的泄漏，減少了系統(tǒng)的震動和功率損失，因此，基于集成塊的集成式液壓系統(tǒng)已經是液壓系統(tǒng)設計的趨勢。根據(jù)參考文獻2相比較而言，選擇集成式連接有它獨特的優(yōu)點：（1）可利用原有的板式元件組合成各種各樣的液壓回路，完成各種動作的要求；（2）由于液壓塊向空間發(fā)展，縮小了液壓設備的占用面積；（3）以塊內孔道代替管道，簡化了管路連接，便于安裝和管理；（

12、4）縮短了管路，基本消除了漏油現(xiàn)象，提高了液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性；（5）如果變更回路，只要更換液壓塊即可，靈活性大，可實現(xiàn)系統(tǒng)標準化，便于成批生產。本課題所研究的是臥式單面多軸組合鉆床液壓系統(tǒng)集成塊及其加工工藝的設計，同時借助solidworks軟件輔助，完成液壓集成塊的回路及其加工工藝的設計。1.2國內外研究發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢國際上利用計算機進行液壓系統(tǒng)和元件輔助設計工作，開發(fā)出各類液壓CAD軟件數(shù)十種，目前研發(fā)出了具有自動設計孔道，校核孔道和任意剖視圖等功能的軟件，同時還將人工智能和CAD技術相結合用以解決集成塊的元件布局和孔道設計問題。國內液壓CAD技術研發(fā)起步比較晚，但是已取得很大發(fā)展，目前各

13、大學府已經成功研制出集成塊CAD三維造型技術，例如大連理工大學開發(fā)出面向集成式液壓系統(tǒng)的YCADJ軟件包，包括原理圖設計、閥體結構設計等內容，并采用人工智能技術實現(xiàn)自動化設計工藝孔。同時在此基礎上建立了基于特征的零件產品模型，對液壓集成塊的開發(fā)做了一定研究。隨著三維CAD軟件的普及應用，國內外學者對基于三維CAD軟件的液壓集成塊設計，液壓集成塊油路智能優(yōu)化設計，油路聯(lián)通關系的校核等進行了廣泛的研究。第2章 液壓系統(tǒng)的設計與計算2.1設計技術要求系統(tǒng)主要的技術參數(shù)和工作任務：（1）實現(xiàn)工件定位、夾緊、夾緊行程；（2）滑臺進給系統(tǒng)的工作循環(huán)為：快進、工進、快退以及拔銷松開。工作臺快進速度：5.5m

14、/min；快退速度：5.5m/min；工進速度：0.04-0.1m/min；工進行程：200mm；最大行程320mm；運動部件的重量為30000N；機床上有主軸16個，加工17.4 mm的孔14個，9.0mm的孔2個。刀具材料為高速鋼，工件材料為鑄鐵，硬度為240HBS；采用平導軌，靜摩擦系數(shù)為0.2，動摩擦系數(shù)為0.1；工作臺加減速時間不大于0.2S。系統(tǒng)性能要求：（1）夾緊后在工作中突然停電，要保證安全可靠，當油路壓力瞬時下降時，夾緊缸應保證夾緊力不變；（2）滑臺由快進轉換為工進時，動作換接要平穩(wěn)可靠；（3）當工作臺鉆削時，速度應平穩(wěn)；鉆透時，工作臺不能前沖。2.2系統(tǒng)工況分析對系統(tǒng)進行工

15、況分析可以了解執(zhí)行元件的速度、負載變化規(guī)律，更進一步方便確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)。2.2.1運動分析機床的工作循環(huán)為快進工進快退制動，根據(jù)參考文獻1中其工作循環(huán)圖如圖2-1所示。 圖2-1 臥式單面多軸組合鉆床的動力滑臺及定位、夾緊機構示意圖2.2.2負載分析負載分析中，暫不考慮回油腔的背壓力和液壓缸的密封裝置產生的摩擦阻力（可在確定系統(tǒng)的機械效率中加以考慮）。因工作部件是臥式放置，重力的水平分力為零，這樣需要考慮的力有：夾緊力，導軌摩擦力，慣性力。1、工作負載對于金屬切削機床液壓系統(tǒng)來說，沿液壓缸軸線方向的切削力即為工作負載。切削負載(確定切削負載應具備機械切削加工方面的知識)用高速鋼鉆頭(單個

16、)鉆鑄鐵孔時的軸向切削力Ft(單位為N)為 （2-1） 式中：D鉆頭直徑，單位為mm； s每轉進給量，單位為mmr； HBS鑄件硬度。根據(jù)組合機床加工特點，鉆孔時主軸轉速n和每轉進給量s按“組合機床設計手冊”取：對17.4mm的孔：n1=360rmin，s l=0.147mmr；對9.0mm的孔：n2=550rmin，s 2=0.096mmr；所以，系統(tǒng)總的切削負載Ft為：令Ft=FL=37795N2、摩擦阻力負載Ff阻力負載主要來自于工作臺的機械摩擦阻力，分為靜摩擦阻力和動摩擦阻力兩部分。導軌的正壓力等于動力部件的重力，則啟動時，靜摩擦阻力 ：= （2-2） =運動后，動摩擦阻力：= （2-

17、3） =3、慣性負載最大慣性負載取決于移動部件的質量和最大加速度，其中最大加速度可通過工作臺最大移動速度和加速時間進行計算。已知啟動換向時間為0.2s，工作臺最大移動速度，即快進速度為5.5，快退速度為5.5，因此慣性負載可表示為： （2-4） =如果忽略切削力引起的顛覆力矩對導軌摩擦力的影響，并假設液壓缸的機械效率=0.9, 根據(jù)上述負載力計算結果，可得出液壓缸在各個工況下所受到的負載力和液壓缸所需推力情況，如表2-1所示：表2-1 液壓缸總運動階段負載表（單位：）工況負載組成負載值/推力啟動60006667加速44024891快進30003333工進4079545328快退30003333

18、制動159817762.3液壓系統(tǒng)主要參數(shù)確定2.3.1初選液壓缸工作壓力工作壓力可根據(jù)負載大小及裝備類型來初步確定，根據(jù)參考文獻2中表2-3和表2-4可得知，組合機床液壓系統(tǒng)最大負載約為40.795時宜選5。表2-2 按負載選執(zhí)行元件的工作壓力負載/ KN<5510102020303050>50工作壓力/<0.811.522.5334455表2-3 各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力機械類型機 床農業(yè)機械、小型工程機械、建筑機械、液壓鑿巖機液壓機、大中型挖掘機、重型機械、起重運輸機械磨床組合機床龍門刨床拉床工作壓力0.823528810101820322.3.2計算液壓缸的主要尺寸

19、液壓缸由于系統(tǒng)往返速度不一樣，故采用單桿雙作用液壓缸，并且采用活塞桿固定液壓缸體隨滑臺運動的常用安裝形式。初算活塞面積A為: （2-5） 初算活塞直徑為 （2-6） 根據(jù)參考文獻3中查表，按標準取初算活塞桿直徑根據(jù)快進、快退相等d/D=0.707,可得出活塞桿直徑，根據(jù)參考文獻3查中表，按標準取無桿腔面積 （2-7） 有桿腔面積 （2-8） 2.3.3計算液壓缸各工作階段的壓力、流量和功率快進時液壓缸雖然作差動連接（即有桿腔與無桿腔均與液壓泵的來油連接），但連接管路中不可避免地存在著壓降，且有桿腔的壓力必須大于無桿腔，估算時取,根據(jù)參考文獻4中表2-4可得知回油路設置背壓閥的系統(tǒng)背壓力為,因此

20、選回油腔壓力為。則可估算出液壓缸各工作階段中的壓力、流量和功率，如表2-5所示。表2-4 執(zhí)行元件背壓力系統(tǒng)類型背壓力/簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調速系統(tǒng)0.20.5回油路帶調速閥的系統(tǒng)0.40.6回油路設置有背壓閥的系統(tǒng)0.51.5用補油泵的閉式回路0.81.5回油路較復雜的工程機械1.23回油路較短且直接回油可忽略不計表2-5 液壓缸工作循環(huán)各階段壓力、流量和功率計算表工況推力/回油腔壓力/進油腔壓力/輸入流量輸入功率P/Kw計算公式啟動666701.77加速48911.42快進33331.1127.60.51工進453280.85.150.370.950.030.08快退33330.60.632

21、4.610.26制動17760.60.57注：，式中表示液壓缸的推力，表示液壓缸的工作負載；表示液壓缸的機械效率。2.4擬定液壓系統(tǒng)原理圖根據(jù)該課題液壓系統(tǒng)的設計任務和工況分析，所設計機床對調速范圍、低速穩(wěn)定性有一定要求，因此速度控制是該機床要解決的主要問題。速度的換接、穩(wěn)定性和調節(jié)是該機床液壓系統(tǒng)設計的核心。此外，與所有液壓系統(tǒng)的設計要求一樣，該組合機床液壓系統(tǒng)應盡可能結構簡單，成本低，節(jié)約能源，工作可靠。2.4.1供油回路按本課題方案，供油回路采用雙定量泵供油回路，也可選用限壓式變量泵作油源。但限壓式變量泵結構復雜、成本高，且流量突變時液壓沖擊較大，工作平穩(wěn)性差，由設計要求可知，工進時負載

22、大速度較低，而在快進、快退時負載較小，速度較高。為了節(jié)省能量，減少發(fā)熱，油源宜選用雙泵供油。如圖2-2所示：圖2-2 供油回路2.4.2選擇調速回路 這臺機床液壓系統(tǒng)功率較小，滑臺運動速度低，工作負載為阻力負載且工作中變化小，故可選用進口節(jié)流調速回路。為防止孔鉆通時負載突然消失引起運動部件前沖，在回油路上加背壓閥。同時由于選用節(jié)流調速方式，系統(tǒng)為開式循環(huán)系統(tǒng)。2.4.3選擇速度換接回路 由圖2-1當系統(tǒng)由快進轉為工進時，速度變化比較大，為減少速度換接時的液壓沖擊，選用行程閥控制的換接回路。如圖2-3所示：圖2-3 速度換接回路2.4.4選擇快速運動和換向回路根據(jù)本設計的運動方式和要求，采用差動

23、連接與雙泵供油兩種快速運動回路來實現(xiàn)快速運動。即快進時，由大小泵同時供油，液壓缸實現(xiàn)差動連接。2.4.5液壓基本回路的組合將已選擇的液壓回路，組合成符合設計要求的液壓系統(tǒng)并繪制液壓系統(tǒng)原理圖，如圖2-4所示為組合后的液壓系統(tǒng)原理圖，如表2-5所示為液壓系統(tǒng)得電動作順序。圖2-4 臥式單面多軸組合鉆床液壓系統(tǒng)原理圖表2-5 得電動作順序表得電動作順序表1YA2YA快進+-工進+-快退-+制動-2.5計算和選擇液壓元件2.5.1確定液壓泵的規(guī)格本設計所使用液壓元件均為標準液壓元件，因此只需確定各液壓元件的主要參數(shù)和規(guī)格，然后根據(jù)現(xiàn)有的液壓元件產品進行選擇即可。1、確定液壓泵的最大工作壓力由于本設計

24、采用雙泵供油方式，根據(jù)液壓系統(tǒng)的工況圖，大流量液壓泵只需在快進和快退階段向液壓缸供油，因此大流量泵工作壓力較低。小流量液壓泵在快速運動和工進時都向液壓缸供油，而液壓缸在工進時工作壓力最大，因此對大流量液壓泵和小流量液壓泵的工作壓力分別進行計算。根據(jù)液壓泵的最大工作壓力計算方法，液壓泵的最大工作壓力可表示為液壓缸最大工作壓力與液壓泵到液壓缸之間壓力損失之和。對于調速閥進口節(jié)流調速回路，根據(jù)參考文獻中5可選取進油路上的總壓力損失： 同時考慮到壓力繼電器的可靠動作，要求壓力繼電器動作壓力與最大工作壓力的壓差為，則小流量泵的最高工作壓力可估算為：大流量泵只在快進和快退時向液壓缸供油，快退時液壓缸中的工

25、作壓力比快進時大，若取進油路上的壓力損失為0.5，則大流量泵的最高工作壓力為：2、確定液壓泵的總流量在整個工作循環(huán)過程中，液壓油源應向液壓缸提供的最大流量出現(xiàn)在快進工作階段，為，若整個回路中總的泄漏量按液壓缸輸入流量的10%計算，則所需提供的總流量為： 工作進給時，液壓缸所需流量約為，但由于要考慮溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量 ，故小流量泵的供油量最少應為。根據(jù)以上計算所值，根據(jù)參考文獻3，查閱液壓設計手冊，選用PV2R12-12/33雙聯(lián)葉片泵。2.5.2確定其他液壓元件及輔件根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過各閥類元件及輔件的實際流量，查閱液壓設計手冊，選出閥類元件，確定出其尺寸和其他輔件的規(guī)格如表2-

26、8所示。表2-8 液壓元件規(guī)格與型號序號元件名稱通過的最大流量規(guī)格型號額定流量額定壓力額定壓降1雙聯(lián)葉片泵PV2R12-12/333716/142三位四通電磁換向閥5034ED-H10B-T-ZZ8016< 0.53行程閥3022CH-D10B6310< 0.34單向調速閥50AQF3-E10BC50165單向閥40CRG-03-04-0540250.26液控順序閥 25XF3E10B63160.37背壓閥0.3FBF3-D10B6310<0.028溢流閥51YF3-E10B63169單向閥30S-10P113031.50.210濾油器30XU-63X80-J63<0.

27、0211壓力表開關KF3-E3B 3測點1612壓力繼電器PF-B8L02.5.3簡述各液壓元件尺寸設計集成塊時需要液壓閥的尺寸和形狀，為了設計集成塊方便列舉出各別液壓閥類元件的規(guī)格尺寸。1、單向閥根據(jù)參考文獻3單向閥有直通式和直角式兩種。直通式單向閥用螺紋連接安裝在管路上。直角式單向閥有螺紋連接、板式連接和法蘭連接三種形式。設計集成塊時單向閥選擇直角式。S型單向閥壓力損失小，主要用于泵的出口處，作背壓閥和旁路閥用。根據(jù)參考文獻3單向閥S-10P11的尺寸圖如圖2-5所示圖2-5 S-10P11連接板的尺寸圖C型單向閥在開啟壓力下使用，控制油液單方向流動，阻止反方向流動。根據(jù)參考文獻3單向閥C

28、RG-03-04-50的尺寸圖如圖2-6所示： 圖2-6 CRG-03-04-50的尺寸圖2、溢流閥溢流閥的主要作用是對液壓系統(tǒng)定壓或進行安全保護。常用的溢流閥按其結構形式和基本動作方式可歸結為直動式和先導式兩種。先導式溢流閥定壓精度高，靈敏度高，工作平穩(wěn)噪音小，密封性好。因此，本可設計選用先導式溢流閥。根據(jù)參考文獻3溢流閥YF3-E10B的尺寸圖如圖2-6所示： 圖2-6YF3-E10B的連接板尺寸圖2-6的尺寸表如表2-9所示： 表2-9尺寸表 P T X G F1 F2 F3 F4X方向22.1 47.5 0 22.1 0 53.8 53.8 0Y方向 26.9 26.9 26.9 53

29、.8 0 0 53.8 53.8直徑14.7max14.7max14.7max14.7max M12 M12 M12 M123、單向調速閥根據(jù)參考文獻3單向調速閥AQF3-E10CB連接板尺寸圖如圖2-7所示：圖2-7AQF3-E10CB的尺寸圖圖2-7的尺寸表如表2-10所示：表2-10尺寸表項目尺寸/mmABGF1F2F3F414.7max14.7max7.5M8M8M8M8X549.579.4076.276.20Y11.152.423.80082.682.64、行程閥根據(jù)參考文獻3行程閥22CH-D10B尺寸圖如圖2-8所示： 圖2-8 22CH-D10B的尺寸圖圖2-8的尺寸表如表2-

30、11所示：表2-11尺寸表型號尺寸/mmABCDEFGMNLL（max）I22CH-D10B137.5606054.5279930305668型號尺寸/mmT1T2T3T4SS1S2S3S4d1d2K22CH-D10B272612144233.530128.541016205、背壓閥根據(jù)參考文獻3背壓閥FBF3-D10B尺寸圖如圖2-9所示： 圖2-9 FBF3-D10B的尺寸圖 圖2-9的尺寸表如表2-12所示：表2-12尺寸表 P A B T F1 F2 F3 F4X方向27 16.7 37.3 3.2 0 54 54 0Y方向 6.3 21.4 21.4 32.5 0 0 46 46直徑

31、11.2max11.2max11.2max11.2max M6 M6 M6 M6 6、液控順序閥 根據(jù)參考文獻3液控順序閥XF3-E10B尺寸圖如圖2-10所示： 圖2-10XF3-E10B的尺寸圖 圖2-10的尺寸表如表2-13所示：表2-13尺寸表 A B X Y G F1 F2 F3 F4X方向 7.1 35.7 21.4 21.4 31.8 0 42.9 42.9 0Y方向 33.3 33.3 58.7 7.9 66.7 0 0 66.7 66.7直徑14.7max14.7max4.8max4.8max 7.5M10 M10 M10 M107、三位四通電磁換向閥 根據(jù)參考文獻3三位四通

32、電磁換向閥34ED-H10B-T-ZZ如圖2-11所示： 圖2-11的尺寸表如表2-14所示： 表2-14尺寸表通徑10方向 P A B T1 T2 F1 F2 F3 F4 X 27 16.7 37.3 3.2 50.8 0 54 54 0 Y 6.3 21.4 21.4 32.5 32.5 0 0 46 46 11.2max11.2max11.2max11.2max11.2maxM6 M6 M6 M62.5.4確定油道尺寸油道內徑尺寸可參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可按管路允許流速進行計算。根據(jù)參考文獻3查出，液壓缸在各階段的實際運動速度符合設計要求，推薦的管道內允許速度取。表2-7允許

33、流速推薦值管道推薦流速/()吸油管道0. 51.5，一般取1以下壓油管道36，壓力高，管道短，粘度小取大值回油管道1. 53液壓缸無桿腔相連的油管內徑： （2-9） 根據(jù)參考文獻3查表，取標準值液壓缸有桿腔相連的油管內徑： （2-10）根據(jù)參考文獻3查表，取標準值2.5.5確定液壓油箱的容積油箱的作用是儲存油，散發(fā)油的熱量，沉淀油中雜質，逸出油中的氣體。根據(jù)參考文獻6其形式有開式和閉式兩種：開式油箱油液液面與大氣相通；閉式油箱油液液面與大氣隔絕。開式油箱應用較多。故本系統(tǒng)中選用開放式油箱。液壓油箱的有效容量按泵的流量57倍來確定油箱的容量V為： (2-11) =第3章 集成塊的設計集成塊組，是

34、按通用的液壓典型回路設計成的通用組件。它由集成塊、底塊和頂蓋用四只長螺栓垂直固緊而成。3.1液壓集成塊的結構液壓集成塊主要由底板、中間塊以及頂蓋組合而成。底板主要是將集成塊組件固定在油箱上，而本課題所設計的集成塊結構比較復雜，為了減少原材料，降低設計者的工作量，將其底板和中間塊設計為一體。頂蓋的作用主要是封閉主油路，連接集成塊組。中間塊是一六面體通道塊，其體內有構成集成塊單元回路所需的油孔通道和液壓元件的螺釘孔，油孔通道應盡量簡捷，盡量減少深孔、斜孔和工藝孔，同時根據(jù)參考文獻7查得設計油孔的具體位置時，要確定油孔道的最小間隔尺寸e不小于5，否則就要對孔道進行強度校核。集成塊上也設有公共進油口P

35、孔、回油口T孔，用于聯(lián)系每個塊上的各單元回路；一般將公共油口設置在集成塊的上下表面，每個塊的上下表面為疊合面，三個側面安裝板式液壓元件，另外一個側面安裝管接頭，連接泵、油箱、液壓缸等，安裝液壓元件時要將經常調整的元件安裝在容易操作和觀察的位置上。3.2繪制集成塊單元回路圖設計集成塊式液壓控制裝置的基礎就是制定集成塊單元回路圖，便于設計液壓元件的布置。如圖3-1所示為臥式單面多軸組合鉆床液壓系統(tǒng)的單元回路圖圖3-1 集成塊單元回路圖3.3集成塊的初步設計根據(jù)繪制出的集成塊單元回路圖可以清楚地分析出本課題需要設計三個塊，底板和中間塊1設計成一體。1、底板和中間塊1中間塊1安裝兩個液壓閥，一個溢流閥

36、型號YF3-E10B,一個單向閥型號S-10P11，由于選擇的液壓閥元件油液都是內泄型的，集成塊上只需要設計兩個公共油口（進油口P和回油口T），中間塊1上還要布置與泵連接的一個個油口，為控制裝置提供油液。根據(jù)繪制的集成塊單元回路圖可知，公共進油口P與單向閥的出油口，溢流閥的進油口相連接，單向閥的進油口與泵相連接；公共回油口T與溢流閥的出油口相連接。公共油口布置在上下表面，8號溢流閥橫放布置在后側面，9號單向閥豎放布置在前側面，一個管接頭布置在左側面。根據(jù)設計集成塊工藝孔時盡量避免斜孔的原則，在左側面還需鉆一個油道用于連接8號溢流閥的進油口與9號單向閥的出油口（屆時可將該油道左端堵住即可），單向

37、閥的出油口、溢流閥的進油口在同一高度上，單向閥的進油口與泵的油口在同一高度上。根據(jù)這些孔道的連通優(yōu)化布置閥的相對位置即可。2、中間塊2中間塊2布置四個液壓閥，一個5號單向閥CRG-03-04-05，一個7號背壓閥FBF3-D10B，一個2號三位四通電磁換向閥34ED-H10B-T-ZZ，一個6號液控順序閥XF3-E10B,仍需布置兩個公共油口，根據(jù)集成塊單元回路圖可看出在中間塊2上還需要布置一個油道與三位四通電磁換向閥的A油口、第三個塊的行程閥的進油口相通，一個油孔與液壓缸的出油口連接。中間塊2的公共進油口P與6號液控順序閥的進油口，2號三位四通電磁換向閥P油口相連接，公共出油口T與6號液控順

38、序閥的出油口連通，5號單向閥的出油口與2號三位四通電磁換向閥的A油口連通，5號單向閥的進油口與三位四通電磁換向閥的出油口T，7號背壓閥的進油口相連通，7號背壓閥的出油口與6號液控順序閥的進油口鏈接，三位四通電磁換向閥A油口與第三個塊的一個油口連通，B油口與液壓缸連通。公共油口布置在上下表面，單向閥橫向布置在右側面，液控順序閥橫向，背壓閥豎向布置在后側面，三位四通電磁換向閥橫向布置在前側面。連接缸的油口布置在左側面，連接第三個塊的一個油口布置在上表面。同時也為了避免工藝孔出現(xiàn)斜孔的原則設計孔道，在左側面鉆一個油道，用于連接6號液控順序閥的進油口，7號背壓閥的出油口以及公共進油口P（屆時將該油道的

39、一端堵住即可）。公共油口的位置和中間塊1的公共油口位置相同，單向閥的出油口和三位四通電磁換向閥的A油口在同一高度上，單向閥的進油口油口，背壓閥的進油口和三位四通電磁換向閥的T油口在同一高度上，液控順序閥的進油口與背壓閥的出油口在同一高度，連接液壓缸有桿腔的油口與三位四通電磁換向閥的B油口在同一高度上。根據(jù)這些孔道的連通優(yōu)化布置可以布置液壓閥的相對位置。3、中間塊3 中間塊3布置三個液壓元件，一個3號行程閥22CH-D10B，一個4號單向調速閥AQF3-E10CB，一個12號壓力繼電器PFB8H，中間塊3沒有油口與公共油口相連接，因此塊3不需要設置公共油口，其中塊3上仍需布置一個連接液壓缸進油口

40、的孔道，一個與塊2上表面的一個油口相連接的孔道。通過集成塊單元回路圖可了解到中間塊3的油孔比較簡單，設計就比較容易些，3號行程閥和4號單向調速閥的進油口與中間塊2的2號三位四通電磁換向閥A油口相通，12號壓力繼電器的油口連接液壓缸的無桿腔油口與3號、4號閥的出油口相通。中間塊3前側面布置行程閥，后側面壓力繼電器，右側面布置單向調速閥。與塊2連接的油口一定要布置在下表面，連接液壓缸的無桿腔油口布置在左側面。與前兩個塊的孔道設計原則一樣為了避免斜孔的出現(xiàn)，三個液壓元件都橫向放置，行程閥的出油口、壓力繼電器的出油口、連接缸的油口布置在同一高度上，單向調速閥的出油口、行程閥的進油口設計在同一高度上，此

41、外還需在下表面再鉆一個油道用于連接行程閥的出油口，單向調速閥的出油口和壓力繼電器的進油口，通過孔道優(yōu)化布置就可確定出液壓元件的相對位置。3.4集成塊外形尺寸的確定集成塊的外型尺寸根據(jù)液壓元件連接板的外型尺寸與孔道的布置原則可以確定出其的尺寸。1、中間塊1的外型尺寸確定根據(jù)上一節(jié)所設計的集成塊元件的布置與第二章選擇液壓元件型號所確定出的尺寸確定中間塊1的尺寸。塊1前側面放置9號單向閥、后側面放置8號溢流閥，根據(jù)第二章圖2-5、2-6可得知中間塊1長最少，高最少。2、中間塊2的外型尺寸確定塊2前側面放置2號三位四通電磁換向閥，后側面放置6號液控順序閥和7號背壓閥，右側面放置5號單向閥。根據(jù)第二章圖

42、2-5，2-9，2-10，2-11可確定中間塊2長最少，寬最少，高最少。3、中間塊3的外型尺寸確定塊3前側面放置3號行程閥，后側面放置12號壓力繼電器，右側面放置4號單向調速閥，根據(jù)圖2-7，2-8可確定出中間塊3長最少，寬最少，高最少。為了便于安裝以及外形的統(tǒng)一整齊，將三個塊都設計成長，寬，高。3.5孔道的布置根據(jù)集成塊單元回路圖和液壓元件的布置可以設計出孔道，利用Solidwors輔助設計繪制出三維圖，更加清楚地顯示出塊體內油孔的位置,便于加工。（1） 中間塊1三維示意圖如圖3-4所示：上下表面布置公共油口；前側面布置單向閥豎放，后側面布置溢流閥橫放；左側面安裝泵的供油口。單向閥的出油口、

43、溢流閥的進油口在同一高度上，單向閥的進油口與泵的油口在同一高度上。圖3-4 中間塊1 Solid-works三維圖（2） 中間塊2三維示意圖如圖3-5所示：圖3-5 中間塊2 Solid-works三維圖上下面是公共油口；前側面布置三位四通電磁換向閥橫放；左側面布置液壓缸管接頭；右側面布置單向閥橫放；后側面布置液控順序閥和背壓閥，前者橫放，后者豎放。公共油口的位置和中間塊1的公共油口位置相同，單向閥的出油口和三位四通電磁換向閥的A油口在同一高度上，單向閥的進油口油口，背壓閥的進油口和三位四通電磁換向閥的T油口在同一高度上，液控順序閥的進油口與背壓閥的出油口在同一高度，連接液壓缸有桿腔的油口與三

44、位四通電磁換向閥的B油口在同一高度上。中間塊3三維示意圖如圖3-6所示：圖3-6 中間塊3 Solid-works三維圖前側面布置行程閥橫放；后側面布置壓力繼電器閥橫放；右側面布置單向調速閥橫放；左側面布置液壓缸管接頭。行程閥的出油口、壓力繼電器的出油口、連接缸的油口布置在同一高度上，單向調速閥的出油口、行程閥的進油口設計在同一高度上。3.6繪制集成塊零件圖集成塊的六個面都是加工面，其中有三個是側面要裝液壓元件，一個側面引出管道。根據(jù)參考文獻8塊內孔道縱橫交錯、層次多、需要多個視圖才能表達清楚。為了便于檢查和裝配集成塊，應把單向集成回路圖和集成塊上的液壓元件布置簡圖繪在旁邊。而且應將各孔道編上

45、號。列表說明各孔的尺寸、深度以及哪些孔相交等情況。零件圖具體結構和尺寸參考圖紙A1塊1，塊2，塊3二維圖。第4章 集成塊加工工藝的設計4.1確定集成塊的生產綱領根據(jù)集成塊的應用范圍為組合鉆床的專用產品,產品的產量很大，所以為大批量生產，定為3000件/年。根據(jù)生產綱領和參考文獻9得表4-1年生產量與生產類型的關系，可確定生產類型為單件生產。表4-1 按年產量劃分生產類型生產類型年生產量單件生產110小批量生產>10150中批量生產>1501500大批量生產>15005000大量生產>5000在零件進行大量生產時，一般采用高效先進的方法，要有加工流水線，選擇采用組合機床流

46、水線加工的方式。4.2集成塊的技術分析集成塊的加工質量直接影響液壓系統(tǒng)的運行效率和使用壽命，因此在加工平面和加工孔時要注意一些技術要求。1、 平面的技術要求集成塊加工的表面主要是其外側的六個表面，上下表面是兩個塊的接觸面，其粗糙度要求比較高，根據(jù)參考文獻10可得知粗糙度，其余四個表面的粗糙度。以前面為基面，其他面與前面的垂直度為。與前面的平行度為。2、 孔的技術要求液壓集成塊體內布置了油孔道和安裝孔，其中安裝孔的加工精度比較高，它主要是將液壓元件安裝在集成塊的表面。加工安裝孔的質量直接影響到液壓系統(tǒng)的使用壽命，因此安裝孔的粗糙度，油孔的技術要求就比較低，其粗糙度。4.3集成塊毛坯的設計4.3.

47、1確定毛坯種類機械加工的加工質量、生產效益和經濟效益，在很大程度上取決于所選的工件毛坯。常用毛坯種類有型材、鑄件、沖壓件和焊接件等。毛坯選擇通常從零件的材料及其力學性能，零件的形狀和外形尺寸，生產類型，具體生產條件，新工藝、新技術和新材料的可能性五個方面取考慮。合理的選擇毛坯種類對隨后價格中確保產品質量、縮短生產周期與降低生產成本有著重要影響。根據(jù)參考文獻11可得知在材料選擇中，當工作壓力小于6.3MPa，承受低壓的集成塊，一般選用球墨鑄鐵為好，因為它的可加工性好，尤其對深孔加工有利。但鑄鐵塊的厚度不宜過大，因隨著厚度的增加，其內部組織疏松的傾向較大，在壓力油的作用下易發(fā)生滲漏，故不適宜用于中

48、、高壓場合。當工作壓力大于6.3MPa，承受中、高壓的集成塊一般選20鋼、35鋼和45鋼；承受高壓的集成塊最好選用鍛鋼。所用毛坯不得有砂眼、夾層等缺陷，必要時應對其進行探傷。鑄鐵塊和較大的鋼塊在加工前應對其進行時效處理或退火處理，以消除內應力。綜合上述要求，結合本設計中的液壓系統(tǒng)工作壓力，集成塊材料選擇45鋼。4.3.2毛坯加工方法的選擇根據(jù)參考文獻12可知液壓集成塊的制造一般需經鍛造(或鑄造)、熱處理、刨、磨、鉆等機加工工序。加工后需對其表面除毛刺、清洗油污。液壓集成塊毛坯的制造一般需經鍛造，屬于鍛件。鍛造的方法有自由鍛和模鍛。自由鍛造的設備分為鍛錘和液壓機兩大類。液壓機是以液體產生的靜壓力

49、使坯料變形的，是生產大型鍛件的唯一方式。自由鍛造的基本工序包括鐓粗、拔長、沖孔、切割、彎曲、扭轉、錯移及鍛接等。利用模具使坯料變形獲得鍛件的鍛造方法稱為模鍛。此方法生產的鍛件尺寸精確，加工余量較小，結構也比較復雜生產率高。與自由鍛相比，模鍛具有如下優(yōu)點：生產效率較高，模鍛時，金屬的變形在模膛內進行，故能較快獲得所需形狀。模鍛件的尺寸較精確，表面質量較好，加工余量較小。模鍛操作簡單，勞動強度低。模鍛適合于小型鍛件的大批大量生產，不適合單件小批量生產以及中、大型鍛件的生產。本次設計集成塊選擇模鍛。4.3.3毛坯的工藝分析及要求1、毛坯鍛造時要保證內部組織致密，不得有夾層，不允許有肉眼可見的裂紋、折

50、疊和其他影響使用的外觀缺陷。根據(jù)參考文獻13可知局部缺陷可以清除，但清理深度不得超過加工余量的75%，鍛件非加工表面上的缺陷應清理干凈并圓滑過渡。2、鍛件不允許存在白點、內部裂紋和殘余縮孔。4.3.4毛坯余量和公差的確定根據(jù)參考文獻14可知決定加工余量時應考慮到被加工零件的尺寸及大小。零件愈大，則加工余量也愈大。列表出主要表面的毛坯尺寸及公差/mm如表4-2所示：表4-2主要表面的毛坯尺寸及公差（mm）主要尺寸零件尺寸總余量毛坯尺寸長2004204寬2004204高20042044.4零件圖的技術與工藝分析4.4.1安排工序的原則在設計工藝路線時，首先要選擇各表面的加工方法。各表面由于價格精度

51、的要求，一般不能一次加工就能達到要求，對于主要面來講，往往需要幾次加工，由粗到精逐步達到要求。擬訂集成塊工藝過程時一般遵循以下原則：“基準先行”的原則。選為精基準的表面應安排在起始工序先進行加工，以便盡快為后續(xù)工序的加工提供精基準?！跋让婧罂住钡脑瓌t。對于集成塊，先加工平面，后加工孔。因為平面一般面積大，輪廓平整，先加工好平面，便于加工孔時定位安裝，有利于保證孔與平面的位置精度，同時也給孔加工帶來方便，使工具的初始條件得以改善。有些精度要求較低的螺紋孔，可根據(jù)加工的方便及工序時間的平衡，安排其工序的次序。“粗精分開，先粗后細”的原則。由于集成塊結構復雜，主要表面的精度要求較高，為減少或消除粗加工時產生的切削力、夾緊力和切削熱對加工精度的影響，一般應盡可能把粗精加工分開，并分別在不同機床上進行。至于要求不高的平面，則可將粗精兩次走刀安排在一個工序內完成，以縮短工藝過程，提高工效。4.4.2工藝階段的劃分工藝路線按工序的不同，一般可分為粗加工階段、半精加工階段、