广西工学院鹿山学院
液压与气压传动 课程设计说明书
设计题目 液压站集成回路中间块设计
图7.18b采用液压锁的锁紧回路 YJ二孔液压集成块设计 尺寸要求：130×120×85
系 别 机械工程系
专业班级 模具081班
学生姓名 胡福梅
学 号 20081008
指导教师 丁黎光
日 期 2011.6.28.
目 录
一．设计题目…………………………………………………………………… 2
二、前言
1、课程设计的目的和基本要求........................................................................ 2
2、液压系统及液压站简介............................................................................. 2
三、课程设计的目的............................................................................................... 3
四、课程设计的内容……………………………………………………………... 3
五、集成块及中间块设计方法................................................................................ 4
5.1 通用集成块组的结构.................................................................................. 4
5.2 集成块的特点............................................................................................ 4
5.3 集成块装置的设计步骤.............................................................................. 5
5.4集成块设计注意事项.................................................................................... 6
六、液压集成回路设计............................................................................................................ 9
七、液压集成块及其设计......................................................................................... 9
八、回路工作状况..................................................................................................... 11
九、参考资料............................................................................................................ 12
十、心得体会............................................................................................................ 12
十一、致谢辞
一．设计题目
图7.27采用液压锁的锁紧回路 YJ二孔液压集成块设计
尺寸要求：130×120×85
液压传动与控制课程设计指导书
二、 前言：
1. 课程设计的基本要求：
①每个设计题目由个人完成，学生学生之间可以自由讨论，课题要求每个人都有明确的工作任务，设计思路；
②每个课题必须提交一份液压集成块的中间块设计装配图一张及说明书；
2.液压系统及液压站简介
液压传动与控制简称为液压技术，它是以液体为工作介质，利用液体的静压能实现信息、运动和动力的传递及工程控制的技术，其工作原理基于流体力学的帕斯卡原理（液体静压力传递原理），所以又称为容积式液体传动或静液传动。
液压传动与控制的机械设备或装置中，其液压系统大部分使用具有连续流动性的液压油作为工作介质，通过液压泵将驱动泵的原动机的机械能转换成液体的压力能，然后经过封闭管路及控制阀（压力阀、流量阀、和方向阀），送至执行器（液压缸、液压马达或摆动液压马达）中，转换为机械能去驱动负载和实现工作机构的直线运动或回转运动。
液压站是现代液压技术中应用最为广泛的结构形态，既是各类液压系统设计过程的归宿，又是保证主机完成其工艺目的和长期可靠工作的重要装置。正确合理的设计和使用液压站，对于提高液压系统乃至整个液压设备的工作品质和技术经济性能，具有重要意义。
液压站有液压箱、液压泵装置及液压控制阀三大部分组成。液压油箱装有空气过滤器、过滤器、液面指示器和清洗孔等。液压泵装置包括不同类型的液压泵、驱动电机及其它们之间的联轴器等。液压控制装置是指组成液压系统的各阀类元件及其连接体。而机床液压站的结构形式有分散式和集中式两种类型。
三、课程设计的目的：
《气压与液压传动》课程设计是机械设计制造及其自动化专业学生在学完《气压与液压传动》课程之后进行的一个重要的实践性教学环节。学生通过本课程设计能够进一步熟悉并掌握液压传动与控制中集成块的基本概念、熟悉液压元件结构原理、熟悉液压基本回路、掌握液压系统图的阅读方法及基本技能、能够综合运用本课程及工程力学、机械设计等有关课程的知识设计一般工程设备液压系统。同时，学生通过本课程设计可在以下几方面得到训练：
①正确进行工程运算和使用技术文件、技术资料的能力；
②掌握系统方案设计的一般方法；
③正确表达设计思想的方法和能力；
④综合利用所学知识解决工程实际问题的能力。
四、课程设计的主要内容
(1)课程设计题目：液压与气压传动课本中第157页图7.27采用液压锁的锁紧回路为油路设计集成块中间块。采用YJ25二孔130×120×85
(2)课程设计要完成的主要内容：
1).查阅文献，了解并熟悉设计工作状况；
2).确定执行元件主要参数；
3).拟定系统原理草图；
4).计算选择液压元件；
5).绘制集成块单元回路图与中间块加工图，编制技术文件；
6).撰写课程设计说明书。
五、集成块及中间块设计方法
5.1 通用集成块组的结构
集成块组，是按通用的液压典型回路设计成的通用组件。它由集成块、底块和顶盖用四只长螺栓垂直固紧而成。
液压元件一般安装在集成块的前面、后面和右侧面、左侧面不安放元件，留着连接油管，以便向执行元件供油。为了操纵调整方便，通常把需要经常调节的元件，如调速阀、溢流阀、减压阀等，布置在右侧面和前面。
元件之间的联系借助于块体内部的油道孔、每块的上下两面为叠积结合面，布有公用的压力油孔P、回油孔O、泄漏油孔L和连接螺栓孔。
5.2 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，因此，集成块连接装置广泛地应用在机床及组合机床自动线中，其工作压力为0.3×106～3.5×107Pa，流量一般在30～60l/min，集成块与其它的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，只须更换或增、减单元回路就能实现，因而有极大的灵活性。
（2） 由于是在小块体上加工各种孔道，故制造简单，工艺孔大为减少，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，而不是整个系统报废。
（3） 系统中的管道和管接头可以减少到最少程度，使系统的泄漏大为减少，提高了系统的稳定性，并且结构紧凑，占地面积小，装配与维修方便。
（4） 由于装在通道体侧面的各液压元件间距离很近，油道孔短，而且通油孔径还可选择大一些，因而系统中管路压力损失小，系统发热量也小。
（5） 有利于实现液压装置的标准化、通用化、系列化，能组织成批生产。由于组成装置的灵活性大，故设计和制造周期大为缩短，生产成本低，为在机床广泛应用液压技术提供了方便。
5.3 集成块装置的设计步骤
5.3.1绘制集成块单元回路图。
（a）优先采用系列集成块单元回路，以减少设计工作量。
（b）集成块上单元回路安排要紧凑，块数要少。
1）简单的回路，可合用一个块体。2）采用集成块专用阀。3)充分利用顶盖的结构。4）采用过渡板、过渡块。
5.3.2制作液压元件样板
（a）产品样本中的尺寸可能与实物不符，应与实物核对。
（b）样本中的图样是液压元件的底视图，制作样板时应将样本上的图样改为顶视图。
5.3.3布置液压元件，将制作的应将样板放在绘有集成块个视图外形轮廓的纸上，然后安排位置。
5.3.4绘制集成块加工图。
（a）绘制集成块四个侧面和顶面的视图.
(b)根据各层孔道布局绘出各层剖视图。
（c）为加工方便，可将各孔编号列表，并注明通径、孔深和与之连通的孔号。（d）绘制集成块装配外形图。
5.4 集成块设计注意事项
（1）公用油道孔的选定。集成块上一般有公用的压力油孔P，回油孔O及泄漏油孔L。集成块通道体有二孔式、三孔式、四孔式、五孔式等多种设计方案。（本次设计只采用三孔式）
（a）JK系列集成块采用了P、O以及L三个公用油孔，其中L为泄油孔，这种结构的特点是，固定连接螺栓呈四方形或六角形，底座上的这四个螺栓孔是相互钻通的，其加工工艺好，结构简单。螺栓孔，一般孔为Φ14，螺栓为M12的，以保证通油面积大于0.4cm2.
（b）三孔式通道体有P、O、和L公用油孔各一个。JK和EJKH系列都是三孔式，它具有结构简单，公用通道孔数少的优点，但是由于泄漏油孔L要与各元件的泄漏油孔相通，因而各元件泄漏油孔与L孔的连通孔道较长，而这些孔道的直径都较小，一般为Φ5～Φ6，加工比较困难，且工艺孔较多。
（2）油孔直径的确定。可按公式：
D=4.6×√q/v (mm)
Q—流经油孔的流量（l/min）
V—孔道中的允许流速（m/s）
公用泄漏油孔L的孔径一般按经验确定，当Q=25l/min时，取Φ6；当Q=60l/min时，取Φ10直接与阀相通的孔，块体上的孔径应近似等于阀的油孔直径。不直接与阀相通的工艺孔，如5、6、7、11、12、13号孔应用螺塞或短圆柱堵死，或直接焊堵。与油管接头相连接的油孔，其孔径与相应的阀口直径相同，但孔口必须按管接头螺纹底孔尺寸钻孔并攻丝。
（3）油孔间最小间隙的确定。若相邻油孔间的距离太近，则在油液压力作用下可能造成油道串通，致使集成块报废。因此在设计油孔的具体位置时，必须确定通道体内各通油孔道的最小间隔尺寸e，一般推荐e不小于5mm，当油液压力高于6.3×106Pa或孔道间隔尺寸较小时，还要作强度校核，以防止使用过程中被击穿。
（4）通道体高度H的确定。确定通道体的高度H主要考虑所安装元件的高度，各个单元回路块的高度H可以相等，也可以不等。
（5）通道体外形尺寸的确定。确定通道体外形尺寸时，应首先布置好通道孔。通道体的长度与宽度尺寸除了考虑安放最大尺寸的元件外，还必须留出足够的调整尺寸，以利于在设计通道体内油孔时调整阀的位置。调整尺寸大致为：长度方向40～50mm，宽度方向20～30mm。如果调整尺寸取得较大，重量增加，若调整尺寸小一些，虽具有结构紧凑、体积小、重量轻等优点，但布置孔道困难，工艺孔也会增加。
（6）元件在通道体上的初步布局
（a）中间块
通常是按单元回路的通路要求在集成块上钻孔构成通油孔道，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。电磁换向阀应安装在集成块前、后侧面上。电磁铁伸出部分也要避免与侧面的阀相碰。右侧面或前面安放需经常调节的控制阀如（调速阀、节流阀、溢流阀、减压阀、顺序阀等）。要尽量减少钻孔的数量，集成块中的油孔分为公用油孔和阀孔相通的油孔两类。在布置元件垂直位置应使与各元件相通的油孔尽量安排在同一水平面内，并在油孔直径范围内，以减少中间接通孔的数量，对于不相通的孔应注意保持一定的壁厚，孔钻好后应进行耐压试验以免工作时击穿，并注意尽量减少水平层次。同理，在布置元件水平位置时，应将与公用孔相通的油孔排列在公用孔的直径范围内。有时减少过多的拐弯而钻了一些工艺孔。当有多级压力回路时，可增设一公用油孔P1。由于集成块内部的油孔是立体的，为了将油路表示清楚，一般需画出三层横剖面图，电磁阀的P、O孔为一层，A、B孔为一层，而与电磁阀油孔不相通的其它阀的通油孔则为第三层。对无法剖到的油孔，可在某层上用虚线表示，或用局部剖表示。
（b）底板
底板的作用，一是将集成块组件固定在油箱板上，二是将P孔、O孔和螺钉孔、合用的L孔从底板上引出，用管接头连接到相应的泵源或通入油箱。因此底板上的垂直压油孔P为盲孔，通过横孔将压油孔P在底板后侧面引出，由管接头与泵源相联，回油孔O与泄漏油孔L可直接通油箱，泵源出口经某些液压元件后才进入主压油路时 ，加泵源的P压油孔由底板前侧面的液压元件的输入孔，由输出孔与集成块上的公用孔P或P1相通。
（c）顶盖
顶盖的作用是封闭主油路，连接集成块组，并在右侧面安装压力表开关以便测压，当测压点较多时，为了减少集成块中的测压油孔，除主油路P或P1直接在顶盖上钻孔与压力表开关测压点接头相连外，其他测压点应尽量放在顶盖上。
（d）过渡板
当集成块上安装四个液压元件时，为避免阀的安装螺孔与集成块的安装螺孔相碰，可采用过渡板，将相邻两阀的油路与过渡板的进油口P1、出油口P2，泄漏孔L预先在过渡板上钻通，然后把过渡板安装在集成块的前后侧面上。
由于溢流阀的底板稍微超出块，则采用如下图所示的过渡板或过渡块进行连接。 
六、 液压集成回路设计
（1） 把液压回路划分为若干单元回路，每个单元回路一般由三个液压元件组成，采用通用的压力油路P和回油路T，这样的单元回路称液压单元集成回路。设计液压单元集成回路时，优先选用通用液压单元集成加路，以减少集成块设计工作量，提高通用性。
（2） 把各液压单元集成加路连接起来，组成液压集成回路。一个完整的液压集成回路由底板、供油回路、压力控制回路、方向控制回路、顶盖及测压回路等单元液压集成回路组成。液压集成回路设计完后，要和液压回路进行比较，分析工作原理是否相同，否则说明液压集成回路出了差错。
七、 液压集成块及其设计
液压集成块由底板、中间块Ⅰ、中间块Ⅱ、夹紧块和顶盖组成，由四个紧固螺栓M12把它们连接起来，再由四个螺钉将其紧固在液压轴箱上，液压泵通过油管与底板连接，组成液压站（见第四章），液压元件分别固定在各集成块上，组成一个完速的液压系统。下面分别介绍其设计。
7.1底板及供油块设计
底板块及供油块，其作用是连接集成块组。液压泵供应的压力油P由底板引入各集成块，液压系统回油路T及泄油漏油路L经底板引入液压油箱冷却沉淀。
7.2顶盖及测压块设计
顶盖的主要用途是封闭主油路，安装压力表开关及压力表来观察液压泵及系统各部分工作压力的。设计顶盖时，要充分利用顶盖的有效空间，也可以把测压回路，卸荷回路以及定位夹紧回路等布置在顶盖上。
7.3中间块设计
集成块中的一块，集成块上布置了三个液压元件。采用GE系列液压阀，选用YF3-10B型直动式溢流阀一个,YAF3-E10B型液控单向阀两个，三位四通电磁换向阀一个，选《课程设计指导书》P49页图d)的这种型号。其余的集成块设计方法类似。
由于此系统采用了两个液控单向阀来构成液压锁，而两阀难以分布在块的同一面上，则改用两个块，即Ⅰ块和Ⅱ块。把液控单向阀1布置在Ⅱ块上，分别用14、16孔与之相通。
若液压单元集成块回路中液压元件较多或者不好安排时，可采用过渡板把阀与集成块连接起来。如：集成块某则面要固定两个液压元件比较困难，如果采用过渡板则会使问题经较容易解决。使用过渡板时，注意过渡板不能与上下集成上的元件相碰，避免影响集成块的安装，过渡板在高度应比集成块小2mm。过渡板一般厚为35～40mm，在不影响其它部件工作条件下，其长度可稍大于集成块尺寸。过渡板上孔道的设计与集成块相同。可采用先将其用镙钉与集成块连好，再将阀装在其上的方法安装。
集成块设计步聚为：
1）制做液压元件样板。方法与油路板一节相同
2）决定通道的孔径。集成块上的公用通道，即压力油孔P、回油孔T，泄油孔L（有时不用）及四个安装孔。压力油孔由液压泵流量决定，回油孔一般不得小于压力油孔。
直接与液压元件连接的液压油孔由选定的液压元件规格确定。孔与孔之间的连接孔（即工艺孔）用螺塞在集成块表面堵死，如5、6、7、11、12、13号孔。与液压油管连接的液压油孔可采用米制细牙螺纹或英制管螺纹。
3）集成块上液压元件的布置。把制做好的液压元件样板放在集成块各视图上进行布局有的液压元件需要连接板，则样板应以连接为准。
电磁阀应布置在集成块的前、后面上，要避免电磁换向阀两端的电磁铁与其它部分相碰。液压元件的布置应以在集成块上加工的孔敢少为好。如Ⅰ号设计图纸所示，孔道相通的液压元件尽可能布置在同一水平面，或直径d的范围内，否则要钻垂直中间油孔，不通孔道之间的最小壁厚h必顺进行强度校核。
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或在直径d范围,否则要钻中间孔道，集成块前后与左右连接的孔道应互相垂直，不然也要钻中间孔道.
设计专用集成块时，要注意其高度应比装在其上的液压元件的最大横向尺寸2mm，以避免上下集成块上的液压元件相碰，影响集成块紧固。
4）集成块上液压元件布置程序。电磁换向阀布置在集成块的前面和后面，先布置垂直位置，后布置水平位置，要避免电磁换向阀的固下螺孔与阀口通道、集成块固定螺孔相通。液压元件泄油孔可考虑与回油孔合并。水平位置孔道可分三层进行布置。根椐水平位置布置的需要，液压元件可能上下左右移动一段距离.溢流阀的先导阀部分可伸出集成块外，有的元件如单向阀，可以横向布置。
7.4集成块零件图的绘制
集成块的六个面都是加工面，其中有三个是侧面要装液压元件，一个侧面引出管道。块内孔道纵横交错、层次多、需要多个视图和2～3个个剖切面图才能表达清楚。孔系的位置精度要求较高，因此尺寸小、公差及表面粗糙度均标注清楚，技术要求也要应予于说明。集成块的视图比较复杂，视图应尽可能少用虚线表达。
为了便于检查和装配集成块，应把单向集成回路图和集成块上的液压元件布置简图绘在旁边。而且应将各孔道编上号。列表说明各孔的尺寸、深度以及哪些孔想交等情况。
关于液压集成块，广州机床研究所已推出了GM系列模块，当系统没计好了之后可选用或着按其联系尺寸设计专用集成块。
八、回路工作状况
图7.27采用液压锁的锁紧回路的工作状况
当三位四通电磁阀换向阀处于左位时，压力油进入液压缸的无杆腔，同时压力油控制液控单向阀B打开，液压缸有杆腔的液压油回油箱；当三位四通电磁换向阀处于右位时，压力油进入液压缸的有杆腔，同时压力油控制液控单向阀A打开，液压缸无杆腔的液压油回油箱；当三位四通电磁阀换向阀处于中位时，由于采用的是具有Y型中位职能的三位四通电磁阀换，两个液控单向阀的控制油口均无压力，则两个液控单向阀的阀口都关闭，此时即使液压缸中有负载，缸也不能运动，从而实现锁紧。用液控单向阀单向锁紧的回路可被用于起重机、液压升降台的设计中，工程机械的支腿液压缸常用此类回路。注意锁紧后，务使液控单向阀的控制油口通油箱。
九、参考文献
《液压与气压传动》、《液压集成回路设计指导资料》、《画法几何及机械制图》、《机械原理》、《液压传动系统及设计》、《液压阀选择手册》、《机械加工切削手册》、《互换性与测量》、《机械工程材料》
十、心得体会
1、通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在整个设计过程中，我们通过这个方案设计了一个集成块的中间块加工图。
2、在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的画法可以行得通，但当老师来时一问，却大吃一惊“又要改图”不约而同脱口而出。有问题是不能及时问老师，浪费一些时间在错误的图上。因此耗费在这上面的时间用去很多。
3、做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个阀的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多在绘制加工图中要注意的问题，并且与工程力学，机械原理，金属工艺学紧密结合，再结合UG等立体建模软件辅助。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如阀的布置及结构，平时看课本，这次看了，下次就忘了或看不明白，通过动手动手画图让我们对各个元件映象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。
最后，感谢丁老师以及给过我帮助的同学!