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液壓閥塊設(shè)計(jì)相關(guān)事宜總結(jié)
一、總體原則
嚴(yán)格遵循液壓原理圖，閥塊總體積盡量小，內(nèi)部油道走向清晰簡潔，油道壓損小，總裝緊湊便于操作。
二、總體思路
1.核實(shí)液壓原理圖，確定有哪些元件要集成到閥塊上，共需要幾個(gè)閥塊，并繪制出閥塊對(duì)應(yīng)的子原理圖；
2.繪制或調(diào)出各元件三維模型；
1. 按照泵站布管要求，確定進(jìn)油口、工作口（接執(zhí)行器、輔件、或其它閥塊）、回油口（接油箱）、外泄和外控油口的位置（一般不多于三個(gè)面，不置于下面）；
2. 作各元件的總體布局（即閥塊各面上應(yīng)布置什么閥及閥的擺放方式），根據(jù)閥的最大外形尺寸初步確定閥塊大?。ɑ?qū)㈤y塊最初的厚度定為最大通徑的5倍）；
3. 依據(jù)各閥上油口的大小尺寸及定位尺寸開展閥塊上的油道設(shè)計(jì)；
4. 裝配上各元件（包括閥、傳感器、測壓接頭、管接頭、法蘭等），檢查元件及油道間是否干涉；
5. 修改至滿足所有設(shè)計(jì)和使用要求，同時(shí)優(yōu)化元件布局、孔道布置和閥塊大?。ㄔ诒ＷC使用可靠的前提下將閥塊縮到最?。?，直至達(dá)到總體最佳；
6. 繪制工程圖；
7. 加工與熱處理、去毛刺與清洗、裝配與調(diào)試試驗(yàn)、使用。
三、基礎(chǔ)常識(shí)
1. 相關(guān)術(shù)語
液壓控制閥塊（簡稱閥塊或集成塊）：將多個(gè)選定的液壓控制閥件集成或組合安裝在同一金屬塊體上，組成具有預(yù)定控制功能的裝配體。
閥塊體：用于安裝選定的各類液壓控制閥件，并加工有要求的油路孔道，以組成具有預(yù)定的液壓控制功能的金屬塊體。
主級(jí)孔道：閥塊體上動(dòng)力傳動(dòng)油液流經(jīng)的孔道，一般與液壓動(dòng)力源、主回油以及液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作腔相連的孔道。
先導(dǎo)孔道：閥塊體上先導(dǎo)控制油液流經(jīng)的孔道，指與先導(dǎo)控制油路對(duì)應(yīng)的進(jìn)油、回油、泄油、壓力檢測以及相應(yīng)的工藝孔道。
孔口結(jié)構(gòu)：孔道口部用于安裝其他零部件的結(jié)構(gòu)。
2. 閥塊材料的選擇原則
不同的材料決定了不同的壓力等級(jí)，首先根據(jù)使用壓力進(jìn)行合理選材，一般來說遵循以下原則：
1) 工作壓力P<6.3MPa時(shí)，液壓閥塊可以采用鑄鐵HT20一40。采用鑄鐵件可以進(jìn)行大批量鑄造，減少工時(shí)，提高效率，特別適用于標(biāo)準(zhǔn)化閥塊。
2) 工作壓力6.3MPa≤P<21MPa時(shí)，液壓閥塊可以選用鋁合金鍛件、20號(hào)鍛鋼或者Q235；低碳鋼焊接性能好，特別適合與非標(biāo)的硬管（使用中很多閥塊需要和硬管進(jìn)行焊接）進(jìn)行焊接。
3) 工作壓力P≥21MPa時(shí)，液壓閥塊可以選用35號(hào)鍛鋼。鍛打后直接機(jī)加工或者機(jī)加工后調(diào)質(zhì)處理HB200-240（一般高壓的閥塊，往往探傷、機(jī)加工與熱處理循環(huán)進(jìn)行）。
3. 元件布置原則
1） 閥塊頂面為主要安裝面，底面為固定面，一般不裝閥，但底面可以加工油口（必要時(shí)可以加工工藝孔或接外部管道，但一般不建議采用）；
2） 需要經(jīng)常調(diào)整的元件，如溢流閥、節(jié)流閥、調(diào)速閥等應(yīng)盡量安裝在易于操作的面上（側(cè)面或頂面），換向閥應(yīng)盡量放于頂面，其他不需經(jīng)常調(diào)整的元件，如單向閥等可安裝在相對(duì)不易操作的面上；
3） 各閥安裝后閥芯盡量保持水平。
4. 閥塊設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行加工和后續(xù)處理，其工藝大致如下：
1）加工前處理。加工閥塊的材料需要保證內(nèi)部組織致密，不得有夾層、沙眼等缺陷，加工前應(yīng)對(duì)毛坯探傷。鑄鐵塊和較大的鋼材塊在加工前應(yīng)進(jìn)行時(shí)效處理和預(yù)處理。
2）下料。一般每邊至少留2mm以上加工余量。
3）銑外形。銑削閥塊6面，每邊留0.2-0.4mm粗磨量。
4）粗磨。粗磨閥塊6面，每邊留0.05～0.08mm精磨量，保證每對(duì)對(duì)應(yīng)面平行度小于0.03mm，兩相鄰面垂直度小于0.05mm。
5）劃線。有條件的可在數(shù)控鉆床上直接用中心鉆完成。
6）鉆孔。各孔表面精糙度為Ra12.5。
7）精磨。磨削閥塊6面，各表面磨至粗糙度Ra0.4um。
8）去毛刺與清洗。為了保證液壓系統(tǒng)的清潔度，閥塊必須進(jìn)行去毛刺。目前很多廠家仍然采用毛刷進(jìn)行人工去毛刺，也有采用甲烷爆破法去毛刺的。閥塊去毛刺完成后需通過內(nèi)窺鏡檢驗(yàn)，以確保毛刺清理完畢。最后對(duì)閥塊進(jìn)行清洗。清除附著在閥塊表面的各種顆粒污染物、腐蝕物、油脂等。
9）表面防銹處理。為了確保閥塊在使用中不會(huì)過早的生銹，必須進(jìn)行防銹處理。閥塊的內(nèi)部油道可采用酸洗磷化，外表面防銹處理工藝主要有發(fā)藍(lán)、鍍鎘、鍍鋅、鍍鎳等表面處理。
10）保壓試驗(yàn)根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)閥塊進(jìn)行保壓試驗(yàn)。不同的系統(tǒng)工作壓力，其閥塊的安全系數(shù)不相同：工作壓力小于16MPa,試驗(yàn)壓力為1.5倍;工作壓力小于25MPa,試驗(yàn)壓力為1.25倍;工作壓力小于31MPa,試驗(yàn)壓力為1.15倍。試驗(yàn)保壓時(shí)間為5～10min，各密封面、各接頭處不得有泄漏現(xiàn)象。
四、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)
1. 元件和標(biāo)準(zhǔn)件模型或調(diào)出方法（基于Solidworks軟件）。
1) 參照元件樣本建模（注意元件總體尺寸，重要安裝面上螺栓孔、通油孔的定位尺寸和幾何大?。?；
2) 從現(xiàn)有零件庫（“部分元件三維集合”文件夾）中尋找有無合適零件；
3) 百度“制造云”搜索相關(guān)元件；
4) 一些元件的三維模型在官網(wǎng)中也有，如力士樂，可根據(jù)選型在官網(wǎng)下載；
5) 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)件，如內(nèi)六角圓柱頭螺柱、法蘭、管接頭等，查國標(biāo)。然后在SW自帶的“toolbox”中調(diào)出對(duì)應(yīng)模型，或安裝“邁迪工具集”后調(diào)出。
2. 閥塊孔道設(shè)計(jì)
1） 先布局大流量主級(jí)孔道，再設(shè)計(jì)先導(dǎo)孔道，對(duì)于比較復(fù)雜的閥塊，可考慮分層設(shè)計(jì)的方法。
2） 與閥直接相連油道的直徑根據(jù)閥口大小確定，其他油道直徑根據(jù)公式確定：
式中： D－孔道直徑，mm；
Q－孔道內(nèi)可能流過的最大工作流量，L/min；
vmax－孔道允許的最大工作液流速，m/s。
一般，對(duì)于壓力孔道，vmax 不大于 6 m/s對(duì)于回油孔道，vmax 不大于 3m/s。
按公式估算出的孔道直徑應(yīng)圓整至標(biāo)準(zhǔn)的通徑值。三維設(shè)計(jì)時(shí)，SW中異型孔向?qū)钪杏袠?biāo)準(zhǔn)鉆孔直徑以及螺紋直徑系列值。設(shè)計(jì)時(shí)需參考相關(guān)國標(biāo)，如普通螺紋直徑與螺距系列標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 193-2003）。
3） 當(dāng)主級(jí)孔道與多個(gè)插件貫通時(shí)，為減小貫通處的局部流阻損失，宜采用與插件孔偏貫通的方法(使主級(jí)孔道的中心線與插件孔的中心線偏移)。一般使主級(jí)孔道中心線與插件孔孔壁相切。同時(shí)也可以加大孔道通徑，加大的通徑應(yīng)不超過GB2877的規(guī)定。
4） 通道內(nèi)液壓油流速不能高于12m/s，回油通道要比是進(jìn)油通道大20-40%。設(shè)計(jì)差動(dòng)回路時(shí)通道是標(biāo)準(zhǔn)的2倍。
5） 盡量減少深孔，油道長徑比（l/d）一般要求不大于20。 為改善深孔工藝性，設(shè)計(jì)時(shí)可考慮增大孔徑或采用兩端鉆孔對(duì)接的方法。
6) 盡量減少斜孔，特殊情況下，可采用鉆斜孔的設(shè)計(jì)方式，但一般不建議使用；必須傾斜時(shí)，孔道的傾斜角度應(yīng)不超過35度，并須保證孔口的密封良好，對(duì)主級(jí)斜孔，應(yīng)在有關(guān)視圖上標(biāo)注出因斜孔加工而造成的橢圓孔口的長軸尺寸。必要時(shí)增加轉(zhuǎn)接閥塊。
7) 盡量減少工藝孔，優(yōu)化流道設(shè)計(jì)，減小閥塊內(nèi)局部液阻；若因工藝需要而減小先導(dǎo)孔道的直徑時(shí)，應(yīng)作驗(yàn)算，確認(rèn)不至影響對(duì)主級(jí)閥的控制要求。
8) 各孔道之間的安全壁厚最好不小于3~5mm（尤其是高低壓油道間（壓差大）），還應(yīng)考慮鉆頭在允許范圍內(nèi)的偏斜，適當(dāng)加大相鄰孔道的間距。
9) 孔道深度設(shè)計(jì)應(yīng)以不影響正交孔道之間的過流面積為前提。具體要求如下：
（1）直徑相同的兩孔道正交時(shí)，設(shè)計(jì)加工順序?yàn)?，先加工其中已?jīng)定位的一孔。另一孔的定位和深度根據(jù)實(shí)際情況在上述前提下設(shè)計(jì)。但應(yīng)保證相交孔道無探出或有少量（3mm以內(nèi)）探出；
（2）直徑不同的兩孔道正交時(shí)，設(shè)計(jì)加工順序?yàn)?，先加大孔，小孔向大孔?br/>形；
（3）孔道加工方式根據(jù)工廠實(shí)際加工能力有所不同，一般大于50mm采用鏜孔加工，所加工出的孔底形式為平底；
10) 必要時(shí)，兩正交油道的軸線可以不相交。
11) 高低壓及泄漏油道可涂上不同顏色（一般高壓油路為紅色，回油路為藍(lán)色，控制油路為綠色，泄油路為黃色）加以區(qū)分，閥塊裝配最終成圖時(shí)，建議將閥塊調(diào)至透明狀，便于觀察內(nèi)部油道。
五、注意事項(xiàng)：
1）油路總體走向的確定很關(guān)鍵，否則會(huì)導(dǎo)致后期很多不必要的改動(dòng)，油路總體布局以整個(gè)泵站的緊湊便捷為原則。
2) 特殊元件（溢流閥、過濾器、壓力傳感器、截止閥等）的調(diào)整及拆卸空間應(yīng)予以充分考慮，防止干涉。
3）閥塊與外部管道的接口元件（管接頭或法蘭）應(yīng)事先選好，考慮其外型尺寸，這會(huì)影響閥塊總體尺寸的確定。
4）各緊鄰元件間的最小距離最好大于等于10mm（考慮到零件繪圖誤差）。
5）閥塊的最大邊長宜不大于600mm，所包含的二通插裝閥插件的數(shù)量不大于8。
6）閥塊所有的外接油口、檢測口均應(yīng)有油口標(biāo)記，油口標(biāo)記應(yīng)與液壓原理圖上的相應(yīng)標(biāo)記一致，且鋼印距孔口不小于6mm（以不影響O圈的密封性能為準(zhǔn)）。
7) 對(duì)于質(zhì)量較大的閥塊必須有起吊螺釘口（最好置于頂面，也可置于側(cè)面，以閥塊裝配后吊裝過程中不翻轉(zhuǎn)為原則）用于安裝吊環(huán)螺釘（滿足標(biāo)準(zhǔn)GB825-88） 。
8) 考慮閥塊的固定，閥塊底部要設(shè)置安裝螺栓孔（小閥塊可為通孔，大閥塊為盲孔；孔個(gè)數(shù)一般為4個(gè)，大閥塊為6個(gè)甚至更多，孔均布且要遵循相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)），閥塊可能安裝在油箱頂、油泵出口、工作臺(tái)、液壓缸上，要根據(jù)實(shí)際情況確定，可直接安裝或者用型材焊接支架用于安裝。
9) 主級(jí)孔道的外接油口一般采用法蘭連接（SAE法蘭，圓法蘭、方法蘭（通徑大于65時(shí)）），對(duì)于通徑為25mm以下的較小油口，也可以采用螺紋連接，先導(dǎo)孔道的外接油口宜采用螺紋連接。油口連接法蘭宜采用符合 ISO 6162(SAE J518) 標(biāo)準(zhǔn)的 SAE 法蘭。 油口連接螺紋應(yīng)符合 GB 2878 的規(guī)定。
10) 工藝孔道應(yīng)采用螺塞法蘭等可拆卸方式封堵，以便孔道的清理、清洗和檢查，內(nèi)六角螺塞應(yīng)符合JBZQ-4444-1997標(biāo)準(zhǔn)。在位置不允許時(shí)，對(duì)直徑不大于12mm的孔道，允許采用球漲式堵頭封堵，球漲式堵頭的安裝尺寸應(yīng)符合ZBJ22007的規(guī)定。
11) 閥塊熵安裝6、10、16、25通徑的常規(guī)工業(yè)電磁閥或疊加閥時(shí)，連接螺栓的矩形性能應(yīng)不低于12.9級(jí)。
12) 閥塊上采用的板式液壓控制閥安裝面尺寸應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（ISO-4401-2005）或者樣本尺寸。
13) 主級(jí)孔道和主要的先導(dǎo)孔道上應(yīng)設(shè)置必要的檢測口，以便檢查液壓回路的工作參數(shù)、排出故障。檢測口一般應(yīng)安裝具有快速連接功能的測壓接頭。
14) 當(dāng)管路尺寸和閥塊內(nèi)部孔道尺寸相差較大時(shí)可考慮采用變徑接頭。
15) 應(yīng)在閥塊的醒目位置預(yù)留銘牌安裝位置。
六、工程圖繪制注意事項(xiàng)及技巧
1.閥塊工程圖必備的幾項(xiàng)：
1) 對(duì)應(yīng)的子原理圖。
2) 必要的視圖表達(dá)（剖視，向視，局部放大等）和正確的視圖安排（基準(zhǔn)選擇）。
3) 孔道立體示意圖（孔道立體示意圖是閥塊體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，應(yīng)能清晰、直觀地顯示各插件、孔道和油口等的相對(duì)布置位置，以及孔道的連接和走向等情況，孔道可用不同線型表示：粗實(shí)線表示主級(jí)孔道；虛線表示先導(dǎo)孔道；細(xì)實(shí)線表示檢測用孔道等等）
4) 一般性技術(shù)要求：
1.鍛件正火處理，坯料探傷無裂紋、夾渣等影響強(qiáng)度的缺陷；
2.鉆孔直徑、深度必須嚴(yán)格按圖加工；
3.所有光孔及螺紋孔深度均由閥塊外表面算起；
4.閥塊表面平面度：0.01/100，周邊倒角2×45°。閥體較小時(shí)則倒角1.5×45°
5.線性尺寸未標(biāo)注公差按GB/T 1804-m等級(jí)；
6.各孔軸線與其所在表面的垂直度誤差不大于0.05mm；
7.加工完畢后各油道孔口應(yīng)保持尖邊，勿倒角，但應(yīng)去除毛刺、飛邊并清除孔道切屑及雜質(zhì)。個(gè)管接頭孔口的倒角深度應(yīng)不大于螺距的二分之一；
8.表面化學(xué)鍍鎳處理，鍍層厚度：0.008~0.012mm；
9.閥塊表面應(yīng)無影響密封的劃傷及磕痕；
10.按圖紙位置及符號(hào)在相應(yīng)油口打上標(biāo)記；
11.加工完畢后的閥體應(yīng)有防銹、防塵等防護(hù)措施，表面應(yīng)封蓋，并存放于清潔干燥的場所。
2.公差與配合的標(biāo)注
2.1閥塊加工時(shí)必須嚴(yán)格控制形位公差以滿足使用要求，形位公差值參考如下：
閥塊6個(gè)面相互之間的垂直度公差為0.05mm；
相對(duì)面的平行度公差0.03mm；
各面的平面度公差為0.02mm，有閥安裝的面的平面度公差為0.01/100；
螺紋與其貼合面之間垂直度公差0.05mm；
所有孔與所在端面垂直度的允差為如0.05mm；
有閥安裝面的表面粗糙度為Ra0.4，其余Ra3.2即可。
2.2尺寸公差
閥塊安裝底板尺寸公差按樣本要求標(biāo)注；
總體尺寸偏差不大于±0.5；
定位尺寸偏差不大于±0.2。
2.3配合公差
所有螺紋孔的配合公差不得低于6級(jí)。
3.閥塊裝配工程圖的相關(guān)要求
基本配置包括必要的投影視圖和輔助視圖、軸測圖、對(duì)應(yīng)的子原理圖，技術(shù)要求、零件明細(xì)表缺一不可。
一般技術(shù)要求如下：
1.零件在裝配前必須清理干凈，不得有毛刺，飛邊，氧化皮，銹蝕，切削，油污，著色劑和灰塵；
2.裝配過程中零件不允許磕，碰，劃傷和銹蝕；
3.裝配完成后，循環(huán)沖洗直至油液精度達(dá)到NAS6-7級(jí)；
4.安裝后應(yīng)進(jìn)行加壓試驗(yàn)，持續(xù)十分鐘不得有漏油現(xiàn)象；
尺寸標(biāo)注方面需要標(biāo)注閥塊總體尺寸，裝配體總體尺寸以及重要管路的定位尺寸。
對(duì)于油路接口，需要標(biāo)注名稱，名稱必須與子原理圖相對(duì)應(yīng)。
