分类号学号学士学位论文YA30-3150KN型四柱万能液压机集成块及其加工工艺的设计设计总说明关键词：液压系统、集成块的设计、加工工艺Keywords: hydraulic system, manifold design, processing technology第1章第一章绪论集成式液压系统广泛应用于机械、冶金、航空、航天、锻压、船舶、车辆等各个行业，在当前的液压生产企业中，液压集成块是其关键性的零件。

但是其设计与制造却处于相对落后的局面。

因此我们的研究工作是立足于学科前沿，致力于工程应用的紧密结合，较彻底的解决液压集成块自动优化设计难题，从而提高集成块设计水平和质量，以及为自动化程度提供有力的技术保障。

液压集成块系统由集成式液压元件构成，是在集成块的表面上安装各种液压元件并在其内部按照液压原理图要求实现元件之间油路连通的复杂系统。

用集成式液压元件组成液压系统时，不需要另外的连接管路，它以自身的阀体作为连接体直接叠合而成。

该方法是将空间六面的集成块展开到平面上，通过平面图形设计确定集成块上液压油道在空间的位置，便于检查油道之间的相互关系，在实际应用中该方法确实是行之有效的。

液压集成块的作用是根据集成块中所包含的集成元件决定的，集成元件不同，作用不同。

液压系统中之所以选择集成块为连接装置，是因为它具有以下一个特点：(1)液压系统结构紧凑，安装方便，装配周期短。

(2)若液压系统有变化，改变工况需要增减元件时，组装方便迅速，节省时间。

(3)元件之间实现无管连接，消除了因油管、管接头等引起的泄漏、振动和噪声等弊端。

(4)整个系统配置灵活，外观整齐，维护保养容易。

(5)标准化、通用化和集成化程度高。

液压技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一，世界各国对液压工业的发展都给予很大重视。

20世纪 80 年代以来，随着计算机技术的发展，研究人员对液压集成块设计方法进行了较为深入的研究。

目前，国内外研究的各种液压集成块 CAD 技术和应用软件在原理图绘制、实体造型、孔道校核、工程图输出，以及 CAD/CAM 集成等方面达到了较高的水平，有效地提高了设计质量和工作效率。

目前普遍应用的液压集成块设计方法主要体现在建模、智能优化设计、孔道校核、虚拟设计、管网液流特性仿真等方面。

目前，国内大部分液压系统都采用集成式系统设计，液压集成块是集成式液压系统中的关键零件，具有结构紧凑、元件密度高和占据面积小等优点，但由于集成块孔道立体交叉，图纸表现不直观，设计和校验都比较困难，因此设计开发已成为集成式液压系统开的关键环节和瓶颈。

近年来国内外学者对此进行了大量研究，在集成块实体造型、油路干涉校核、液压阀布局与油路自动优化设计算法等方面都取得了一定的研究成果。

第1章集成块体越来越大，国外集成块尺寸已经达到1米以上，国内也已达到500到800毫米左右。

国内加工集成块主要还是用摇臂钻床，但由于普通摇臂钻床的刚度较差，加工行程较短，不能采用其它先进刀具，也有些企业在使用麻花钻加工，即使是加长钻也不能对付这些深长小孔，特别是小10以下的小深孔由于排屑困难，切削条件差以及转速要求高，加工更为困难。

当前较好的工艺方法是采用外排屑枪孔钻进行切削。

智能优化算法、知识工程和智能体技术相结合是开发具有工程实用价值的液压集成块设计软件的有效工具。

由于元件布局及油路设计之间强耦合效应，单纯依靠智能优化算法难以满足工程实际需求。

因此，在油路设计方面，基于图的智能推理与油路拓扑构型知识库相结合，快速形成集成块油路设计方案；在冲突求解方面，以实时有效性验证技术为前提，基于智能体技术构建元件布局及油路设计冲突排序机制，通过设计知识库及人机交互建立冲突的求解机制，开发液压集成块智能设计系统，使之更具工程实用价值。

论文的研究思路和主要内容；理论依据和试验设备条件本课题的研究，是对YA30-3150KN型四柱万能液压机中的液压传动系统进行设计计算，并把该系统通过集成式连接设计出来，较好的提高该液压机的工作性能，更好的实现工作中的各项任务，充分体现出了集成块式连接的优点。

在集成块的加工工艺中，运用前人的设计经验，并加入自己的设计理念，对当前的加工工艺进行了适当的改进，如：在选材中，适应当前工作中对设备的要求，采用45号钢；在铣集成块平面中，为适应当前中批量生产的要求，采用立式铣床，这样可以提高制造效率；而在钻孔方面，采用当前较好的工艺方法——外屑枪钻进行切削。

第二章 液压机的液压系统原理图2.1 液压机的主要设计参数表2-1 YA30─3150KN 四柱万能液压机主要参数产品名称 四柱万能液压机滑块快进速度(mm/s) 40 型号 YA30-3150KN工进速度(mm/s) 10 公称压力(T) 100 快上行速度(mm/s)40 滑块行程(mm) 1260顶出力(T)20滑块下平面至工作台最大距离(mm) 1260顶出速度(mm/s) 50工作台尺寸(前后⨯左右)(mm) 900⨯1250回程速度(mm/s) 80 液体最大工作压力(MPa) 16顶出活塞最大行程(mm)500 外型尺寸长⨯宽⨯高(mm) 1780⨯1420⨯4391回程力(T) 6 最大拉伸深度(mm)500电机功率KW31.5第1章2.2 液压原理图的制定2.3液压系统工作油路分析A．启动：电磁铁全断电，主泵卸荷。

主泵（恒功率输出）--→电液换向阀7的M型中位--→电液换向阀17的K型中位--→油箱B．液压缸15活塞快速下行：1YA，5YA通电，电液换向阀7右位工作，控制油路经电磁换向阀12打开液控单向阀13，接通液压缸15下腔与液控单向阀13的通道。

进油路：主泵（恒功率输出）--→电液换向阀7--→单向阀8--→液压缸15上腔回油路：液压缸15下腔--→单向阀13--→电液换向阀7--→电液换向阀17的K型中位--→油箱液压缸活塞依靠重力快速下行形成负压空腔：大气压油--→吸入阀11--→液压缸15上腔C．液压缸15活塞接触工件，慢速下行（增压行程）：液压缸活塞碰行程开关2XK使5YA断电，切断液压缸15下腔经液控单向阀13快速回油通路，上腔压力升高，同时切断（大气压油--→吸入阀11--→上液压缸15上腔）吸油路。

进油路：主泵（恒功率输出）--→电液换向阀7--→单向阀8--→液压缸15上腔回油路：液压缸15下腔--→顺序阀14--→电液换向阀7--→电液换向阀17的K型中位--→油箱D. 保压：液压缸15上腔压力升高达到预调压力，电接触压力表9发出信息，1YA断电，液压缸15进口油路切断，（单向阀8和吸入阀11的高密封性能确保液压缸15活塞对工件保压，利用液压缸15上腔压力很高，打开外控顺序阀10的目的是防止控制油路使吸入阀11误动而造成液压缸15上腔卸荷）当液压缸15上腔压力降低到低于电接触压力表9调定压力，电接触压力表9又会使1YA通电，动力系统又会再次向液压缸15上腔供应压力油……。

主泵（恒功率输出）--→电液换向阀7的M型中位--→电液换向阀17的K型中位--→油箱，主泵卸荷。

E．保压结束，液压缸15上腔卸荷后：保压时间到位，时间继电器电出信息，2YA通电（1YA断电），液压缸15上腔压力很高，打开外控顺序阀10，大部分油液经外控顺序阀10流回油箱，压力不足以立即打开吸入阀11通油箱的通道，只能先打开吸入11的卸荷阀，实现液压缸15上腔先卸荷，后通油箱的顺序动作，此时：主泵1大部分油液--→电液换向阀7--→外控顺序阀10--→油箱F．液压缸15活塞快速上行：液压缸15上腔卸压达到吸入阀11开启的压力值时，外控顺序阀10关闭。

进油路：主泵1--→电液换向阀7--→液控单向阀13--→液压缸15下腔回油路：液压缸15上腔--→吸入阀11--→油箱G．顶出工件液压缸15活塞快速上行到位，碰行程开关1XK，2YA断电，电液换向阀7复位，3YA通电，电液换向阀17右位工作。

进油路：主泵1--→电液换向阀7的M型中位--→电液换向阀17--→液压缸16下腔回油路：液压缸16上腔--→电液换向阀17--→油箱H. 顶出活塞退回：4YA通电，3YA断电，电液换向阀17左位工作进油路：主泵1--→电液换向阀7的M型中位--→电液换向阀17--→液压缸16有杆腔回油路：液压缸16无杆腔--→电液换向阀17--→油箱第1章第三章 负载工况分析计算及液压元件的选择3.1设计计算主液压缸、顶出液压缸结构尺寸3.1.1主要参数确定液压系统最高工作压力P=30MPa ，在本系统中选用P=25MPa ； 主液压缸公称吨位3150KN ；顶出缸公称顶出力取主缸公称吨位的五分之一，取650KN ； 顶出缸回程力为主液压缸公称吨位的十五分之一，210KN 行程速度主液压缸 快速空行程 V=40mm/s 工作行程 V=10mm/s 回程 V=40mm/s 顶出液压缸 顶出行程 V=50mm/s 回程 V=80mm/s3.1.2 主缸A. 主液压缸内径D ：mm m P R D 6.4004006.0102514.31031504463==⨯⨯⨯⨯==π主根据GB/T2346-1993，取标准值 D 主=400mm B. 主液压缸活塞杆径d:mm m P R D d 6.2532536.0102514.31080044.046322==⨯⨯⨯⨯-=-=π回主根据GB/T2346-1993，取标准值d 主=250mmC. 主液压缸有效面积：（其中A 1为无杆腔面积，A 2为有杆腔面积）2221125600414.34004mm D A =⨯==π 2222225.765374)250400(14.34)(mm d D A =-⨯=-=πD. 主液压缸实际压制力和回程力:N PA R 6611014.31256.01025⨯=⨯⨯==压制 E. 主液压缸的工作力: （1）主液压缸的平衡压力 Pa A G P 5321005.207654.08.9106.1⨯=⨯⨯==平衡（2）主液压缸工进工作压力 MPa A A P A R P 12.25121=⨯+=平衡压制工（3）液压缸回程压力 MPa A R P 45.1007654.01080032=⨯==回程回表3-1 液压缸各阶段中的负载3.1.3顶出缸A. 顶出液压缸内径: mm m P R D 99.18118199.0102514.3106504463==⨯⨯⨯⨯==π顶顶 根据GB/T2346-1993，取标准值D 顶=200mm B. 顶出液压缸活塞杆径 mm m P R D d 1.1711711.0102514.31021042.046322==⨯⨯⨯⨯-=-=π顶顶顶根据GB/T2346-1993，取标准d 顶=160mmC. 顶出液压缸有效面积（其中A 3为无杆腔面积，A 4为有杆腔面积）222331400420014.34mm D A =⨯==π 222224113044)160200(14.34)(mm d D A =-⨯=-=πD. 顶出液压缸的实际顶出力和回程力 N PA R 4631085.70314.01025⨯=⨯⨯==顶出E. 顶出压缸的工作力 MPa P 25=项出Mpa A R P 58.180113.01021034=⨯==顶回顶回3.2 液压缸运动中的供油量3.2.1 主液压缸的进出油量:1．主液压缸的进出油量A. 主液压缸空程快速下行的进出油量： s mm A q /502400040125600311=⨯==υ快进 s mm A q /3061500405.76537312=⨯==υ快回B. 主液压缸工作行程的进出油量：s mm A q /125600010125600321=⨯==υ工进 s mm A q /765375105.76537322=⨯==υ工回 C. 主液压缸回程进出油量：s mm A q /3061500405.76537332=⨯==υ回进 s mm A q /502400040125600331=⨯==υ回出3.2.2 顶出液压缸的进出油量:A. 顶出液压缸顶出行程的进出油量： s mm A q /15700005031400343=⨯==υ顶进 s mm A q /5652005011304344=⨯==υ顶回B. 顶出液压缸退回行程的进出油量： s mm A q /9043208011304354=⨯==υ退进 s mm A q /25120008031400353=⨯==υ退回3.3确定快速空程供油方式，液压泵规格，驱动电机功率1．液压系统快速空程供油方式：min /4.301/502400040125600311L s mm A q ==⨯==υ快进由于供油量大，不宜采用由液压泵供油方式，利用主液压缸活塞等自重快速下行，形成负压空腔，通过吸入阀从油箱吸油，同时使液压系统规格降低档次。