SolidWorks液壓閥塊特征設計(一)

2013-07-25 by:廣州SW培訓中心來源:仿真在線

第3章液壓閥塊特征設計

3.1液壓閥塊的結構特點及設計

3.1.1液壓閥塊的結構特點

按照結構和用途劃分,液壓閥塊有條形塊(Bar Manifolds)、小板塊(Subplates),蓋板(Cover plates)、夾板(Sandwich Plates)、閥安裝底板(Valve Adaptors)、泵閥塊(PumpManifolds)、邏輯閥塊(Logic Manifolds)、疊加閥塊(Accumulator Manifolds)、專用閥塊(Specialty Manifolds)、集流排管和連接塊(Header and Junction Blocks)等多種形式[35][36]。實際系統(tǒng)中的液壓閥塊是由閥塊體以及其上安裝的各種液壓閥、管接頭、附件等元件組成。

(1)閥塊體

閥塊體是集成式液壓系統(tǒng)的關鍵部件,它既是其它液壓元件的承裝載體,又是它們油路連通的通道體。閥塊體一般都采用長方體外型,材料一般用鋁或可鍛鑄鐵。閥塊體上分布有與液壓閥有關的安裝孔、通油孔、連接螺釘孔、定位銷孔,以及公共油孔、連接孔等,為保證孔道正確連通而不發(fā)生干涉有時還要設置工藝孔。一般一個比較簡單的閥塊體上至少有40-60個孔,稍微復雜一點的就有上百個,這些孔道構成一個縱橫交錯的孔系網(wǎng)絡。閥塊體上的孔道有光孔、階梯孔、螺紋孔等多種形式,一般均為直孔,便于在普通鉆床和數(shù)控機床上加工。有時出于特殊的連通要求設置成斜孔,但很少采用。

(2)液壓閥

液壓閥一般為標準件,包括各類板式閥、插裝閥、疊加閥等,由連接螺釘安裝在閥塊體上,實現(xiàn)液壓回路的控制功能。

(3)管接頭

管接頭用于外部管路與閥塊的連接。各種閥和閥塊體組成的液壓回路,要對液壓缸等執(zhí)行機構進行控制,以及進油、回油、泄油等,必須與外部管路連接才能實現(xiàn)。

(4)其它附件

包括管道連接法蘭、工藝孔堵塞、油路密封圈等附件。

3.1.2液壓閥塊的布局原則

閥塊體外表面是閥類元件的安裝基面,內部是孔道的布置空間。閥塊的六個面構成一個安裝面的集合。通常底面不安裝元件,而是作為與油箱或其它閥塊的疊加面。在工程實際中,出于安裝和操作方便的考慮,液壓閥的安裝角度通常采用直角。

液壓閥塊上六個表面的功用(僅供參考):

(1)頂面和底面

液壓閥塊塊體的頂面和底面為疊加接合面,表面布有公用壓力油口P、公用回油口O、泄漏油口L、以及四個螺栓孔。

(2)前面、后面和右側面

(a)右側面:安裝經(jīng)常調整的元件,有壓力控制閥類,如溢流閥、減壓閥、順序閥等:流量控制閥類,如節(jié)流閥、調速閥等。

(b)前面:安裝方向閥類,如電磁換向閥、單向閥等;當壓力閥類和流量閥類在右側面安裝不下時,應安裝在前面,以便調整。

(c)后面:安裝方向閥類等不調整的元件。

(3)左側面

左側面設有連接執(zhí)行機構的輸出油口,外測壓點以及其他輔助油口,如蓄能器油孔、接備用壓力繼電器油孔等。

液壓閥塊塊體的空間布局規(guī)劃是根據(jù)液壓系統(tǒng)原理圖和布置圖等的設計要求和設計人員的設計經(jīng)驗進行的。經(jīng)常性的原則如下:

(1)安裝于液壓閥塊上的液壓元件的尺寸不得相互干涉。

(2)閥塊的幾何尺寸主要考慮安裝在閥塊上的各元件的外型尺寸,使各元件之間有足夠的裝配空間。液壓元件之問的距離應大于5mm,換向閥上的電磁鐵、壓力閥上的先導閥以及壓力表等可適當延伸到閥塊安裝平面以外,這樣可減小閥塊的體積。但要注意外伸部分不要與其他零件相碰。

(3)在布局時,應考慮閥體的安裝方向是否合理,應該使閥芯處于水平方向,防止閥芯的自重影響閥的靈敏度,特別是換向閥一定要水平布置。

(4)閥塊公共油孔的形狀和位置尺寸要根據(jù)系統(tǒng)的設計要求來確定。而確定閥塊上各元件的安裝參數(shù)則應盡可能考慮使需要連通的孔道最好正交,使它們直接連通,減少不必要的工藝孔。

(5)由于每個元件都有兩個以上的通油孔道,這些孔道又要與其它元件的孔道以及閥塊體上的公共油孔相連通,有時直接連通是不可能的,為此必須設計必要的工藝孔。閥塊的孔道設計就是確定孔道連通時所需增加工藝孔的數(shù)量、工藝孔的類型和位置尺寸以及閥塊上孔道的孔徑和孔深。

(6)不通孔道之間的最小壁厚必須進行強度校核。

(7)要注意液壓元件在閥塊上的固定螺孔不要與油道相碰,其最小壁厚也應進行強度校核等等。

根據(jù)以上原則,液壓閥塊布局的優(yōu)化方法如下:

(1)如果在液壓閥塊某面上的液壓元件的數(shù)量不超過4個,則分別布置液壓元件在4個角附近,不一定在角上.這樣可以保證在兩個邊附近進行工藝孔設計。

(2)如果在液壓閥塊某面上的液壓元件的數(shù)量不超過8個,則除了分別布置液壓元件在4個角附近以外,其它液壓元件可根據(jù)情況分別布置在4個邊附近。這樣可以保證在一個到兩個邊附近進行工藝孔設計。

(3)如果液壓閥塊某面上的液壓元件的數(shù)量超過8個以上,可以考慮使用智能方法進行優(yōu)化設計。

由于一般情況下,液壓閥塊包含的液壓元件總和不會超過10個以上,所以分配到各個面上的液壓元件數(shù)量不會超過lO個,一般在3到5個左右。

由于在一般液壓閥塊設計中很少涉及到大量的液壓元件布置,所以根據(jù)前兩條的規(guī)則可以滿足系統(tǒng)設計的基本要求。

3.1.3液壓閥塊的設計思路

集成塊單元回路圖實質上是液壓系統(tǒng)原理的一個等效轉換,它是設計塊式集成液壓控制裝置的基礎,也是設計集成塊的依據(jù)。閥塊圖紙上要有相應的原理圖,原理圖除反映油路的連通性外,還要標出所用元件的規(guī)格型號、油口的名稱及孔徑,以便液壓閥塊的設計。

設計閥塊前.首先要讀通原理圖,然后確定哪一部分油路可以集成。每個塊體上包括的元件數(shù)量應適中。閥塊體尺寸應考慮兩個側面所安裝的元件類型及外形尺寸,以及保證塊體內油道孔間的最小允許壁厚的原則下,力求結構緊湊、體積小、重量輕。

3.2基于特征的液壓閥塊的交互設計

3.2.1基于閥塊的特征分析

特征是設計者對涉及對象的功能、形狀、結構、制造、裝配、檢驗、管理與使用信息及其關系等具有確切的工程含義的深層次抽象的描述,是產品描述信息的集合[37][38]。不同的應用領域和不同的對象,特征的抽象和分類方法有所不同。在機械產品中,將構成零件的特征分為以下幾大類:輔助特征、幾何特征等。

(1)輔助特征

輔助特征是進行基于特征的零件實體建模設計的輔助工具,并不是所設計實體模型的組成部分。在實體建模時,如何恰當?shù)厥褂幂o助特征來順利完成實體建模,具有很大的技巧性。在實體模型的特征創(chuàng)建完畢后,輔助特征可被隱藏或重新顯示。輔助特征主要包括:工作平面、工作軸、工作點、構造特征和特征管理設計樹。工作平面又稱工作基準面,是輔助創(chuàng)建草圖及其特征和執(zhí)行特征操作終止的工作平面。是一個無限邊界的平坦面,因實體建模的設計必須在某一平面上完成二維草圖繪制后,進行特征操作。所以,工作平面主要作用是確定草圖平面,同時也可以作為特征操作的終止參數(shù)平面和創(chuàng)建其他工作平面的中間媒體。

(2)幾何特征

幾何特征是構成零件實體模型的基本要素,是基于特征的實體建模的含義所在,是創(chuàng)建基體特征和進行細節(jié)特征操作的主要部分。根據(jù)創(chuàng)建方式不同,將幾何特征分為草圖特征和直接生成特征。草圖特征是由二維輪廓線或橫斷面進行拉伸、旋轉、掃描和放樣形成的特征,因此草圖特征又分為拉伸特征、旋轉特征、掃描和放樣特征。直接生成特征是直接參數(shù)地創(chuàng)建在實體模型上的特征,是系統(tǒng)或設計者已定義好的參數(shù)化特征,在建模時,只需進行特征定位和輸入?yún)?shù)化尺寸值即可形成的特征。

閥塊的特征可以知道,有最基本的基體特征,其余就是孔道及沉槽。

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