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1、毕业设计（论文）文献综述液压集成的研究设计1国内外液压技术的发展趋势随着科学技术的发展，以及各种新型机床等新产品的发明，使得液压集成的使用 要求越来越高。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。世界液压元件的总销售额为350亿美元m。据统计， 世界各主要国家液压工业销售额占机械工业产值的2%3.5%,而我国只占1%左右， 这充分说明我国液压技术使用率较低，努力扩大其应用领域，将有广阔的发展前景。 液压气动技术具有独特的优点，如:液压技术具有功率重量比大，体积小，频响高， 压力、流量可控性好，可柔性传送动力，易实现直线运动等优点；气动传动具有节能、
2、 无污染、低成本、安全可靠、结构简单等优点，并易与微电子、电气技术相结合，形 成自动控制系统。因此，液压气动技术广泛用于国民经济各部门但是近年来， 液压气动技术面临与机械传动和电气传动的竞争，如：数控机床、中小型塑机已采用 电控伺服系统取代或部分取代液压传动。其主要原因是液压技术存在渗漏、维护性差 等缺点。为此，必须努力发挥液压气动技术的优点，克服缺点，注意和电子技术相结 合，不断扩大应用领域，同时降低能耗，提高效率，适应环保需求，提高可靠性，这 些都是液压气动技术继续努力的永恒目标，也是液压气动产品参与市场竞争是否取胜 的关键。其主要的发展趋势将集中在以下几个方面：1）减少损耗，充分利用能量
3、2）泄漏控制3）新材料、新工艺的应用4）液压CAD技术2液压集成设计的研究目的和意义传统的组合机床动力滑台采用一般的管道连接，压力损失较大，而且其管路复杂。 如果采用液压集成块方式，将其使用到动力滑台中，将有利于解决历来动力滑台的种 种问题2液压集成块具有结构紧凑、元件密度高、占据面积小、运用方便灵活容 易实现标准化等优点，在液压系统中得到广泛运用。液压集成不仅可以简化动力滑台 内部复杂的结构，而且可以美化组合机床的外观，最主要的是很好的解决了压力损失 的问题，操作也可以方便快捷。不仅在组合机床上，同样也在其他机械上，运用液压 集成控制，将有利于提到机械的效率等基本问题。因此，对于液压集成的研
4、究有很大 的前景和开发价值。通过研究液压设计，我们还可以解决目前设计技术的落后以及结构尺寸的难以设 计等问题。综合国内外液压集成的技术研究发展，总结以下几点意义：1）可以很好的节约资源；2）减少设计者的劳动强度；3）能够减少产品的设计时限；4）液压集成块的多样性；3液压集成的多样设计方法目前为止对于液压集成设计的方法多种多样，本文就引借集中目前较新方法。有 如下方法：1）基于CAD/CAM的液压集成设计2）液压集成块的虚拟设计3）基于特征的液压集成块CAPP系统建模3.1基于CAD/CAM的液压集成设计近几年来，国内外许多科研机构对液压集成块的CAD作了大量的研究工作，也 取得了不少的成果.但
5、是对液压集成块CAD/CAM 一体化方面的研究还较少.而 CAD技术的最高目标和根本意义就在于最终实现以工程数据库为基础，由计算机对 包括设计和制造在内的整个生产活动进行管理和控制的计算机集成制造（CIM ）.由于 CAD/CAM系统是CIMS的重要组成部分，因而实现CAD/CAM 一体化，对最终实 现CIM具有重意义曾经有人预言：液压集成块或许将成为最先大规模实现计算 机辅助制造的液压零件.因此，对液压集成块CAD/CAM技术的研究将推动液压行 业CIM的发展.本研究进行了液压集成块CAD/CAM系统的设计与实现.建立液压集成块CAD/CAM系统，就是要提高其目前的设计和制造水平，缩短液压
6、集成块的设计、制造周期.为此，设计的液压集成块CAD/CAM系统不仅要能完成液 压集成块内部孔道的设计，绘制液压集成块六个面的视图，还要能逐一检查集成块中 复杂孔系之间的连通关系和间隔壁厚并输出校验结果.同时，还要根据液压集成块 CAD子系统生成的设计数据（如孔道的数目、大小、位置等），确定集成块各个孔道 的加工顺序和加工方式，自动生成液压集成块的数控加工程序,并利用计算机进行仿 真.图3-1即为本系统的总体结构框图.图3-1液压集成块CAD/CAM系统总体结构框图3.2液压集成块的虚拟设计液压集成块虚拟设计的原理是利用人类三维可视化思维的特点，避免设计过程 中图纸二维和在设计者头脑中三维的相
7、互转换而引起的错误。液压集成块虚拟设计主要是研究液压集成块在虚拟环境下的设计。通过虚拟现 实技术和软件工程以及参数化三维实体造型技术相结合，建立一个虚拟的设计环境，完 成动态的展示，三维视图的分析、观察等。设计者如同加工者,打孔、校验等工作处于 一个虚拟的环境中，设计结果即时显示，减少了传统设计过程中二维和三维在设计者头 脑中的转换。符合人类的设计思维，避免了设计中的误区。通过人工智能、路径规划 等理论相结合，完成阀的布置以及工艺孔的自动设计等功能。最终辅助设计者轻轻松 松完成集成块的设计。使设计者如同直接面向集成块进行处理，以选取最佳方案5o3.2.1相关支撑理论与技术虚拟工程、计算机软件工
8、程、人工智能理论技术、空间规划及路径设计3.2.2液压集成块虚拟设计的主要内容液压集成块是一个三维六面体，在三维空间中进行设计,则可得到形象的几何模型, 使设计者能够直接面向真实感的对象进行处理，以选取最佳方案。这是为什么进行虚 拟设计的主要原因Go虚拟技术的实现需要进行软件环境的建设，因此研究的首要问 题是如何进行计算机软件设计。需解决的关键性问题：1）利用虚拟工程和RationalRose98软件以及三维实体造型技术进行软件系统建 模,完成虚拟环境的设计2）应用交互的方法协助设计者进行液压阀空间规划推理设计3）应用神经网络技术和遗传算法进行工艺孔自动设计推理，完成集成块路径设计 优化等工作
9、,此部分为液压集成块虚拟设计的核心部分4）在计算机图形学技术方面，应用OpenGL技术进行虚拟环境的建设;在 CAD/CAM/CAPP技术方面，应用AutoCADR14作为支撑软件，进行ARX开发;在数 据库管理技术方面，进行软件的数据管理和孔道数据库的建立等3.3基于特征的液压集成块CAPP系统建模针时传统CAPP系统难以与CAD系统有效集成，设计信息和知识难以重用等问 题，提出了基于特征的液压集成块CAPP建模方法该方法在对液压集成块设计制造 特点进行深入分析的基础上，采用T面向制造的特征映射技术，其特点为将特征映射 分解为工艺映射和加工映射工艺映射实现单个设计特征的工艺创成，加工映射则实
10、 现工艺特征中特征工步的操作具体化，然后通过工序重组实现整个液压集成块的工序 和工步创成，最后通过工序和工步排序完成最终的工艺规划应用该方法所开发 的液压集成块CAPP原型软件系统表明，该方法可有效降低传统特征映射技术的复 杂度，使得CAPP系统更具阶段性和层次性，并充分重用了设计信息及知识，较显 著地提高工艺设计效率。基于特征的集成块CAPP建模方法，构建了液压集成块CAPP系统框架该方法 的典型特点是将特征映射技术分解为工艺映射和加工映射，使得工艺设计具有阶段性 和层次性，并能够较好地重用设计信息及知识.基于三维CAD软件Solidworks,利用 VisualBasiC6.0及Micro
11、softSQL数据库管理系统，开发了液压集成块CAPP系统的原 型软件最后用一设计实例验证了该建模方法的正确性及可行性4现阶段在组合机床动力滑台液压集成的运用4.1组合机床动力滑台双泵供油液压系统新回路组合机床动力滑台双泵供油液压系统已有回路原理图，相应的型回路原理图如图4-1所示。在新控制回路中，用新型三位四通电液换向阀和新型复合式顺序阀取代了已有回路中的电液换向阀9与10,以及常闭式顺序阀6,这样组成的新回路完全可以实现已有回路同样的动作循环，其工作原理分析如下:图4-1中的各电磁铁的动作顺序相同,如表4-1所示（电磁铁通电，表中记+ 号;失电时，则记号）。图4-1 动力滑台双泵供油液压系
12、统新回路磁铁 动作1DT2DT3DT快进+-工进+-+快退-+-原位停止-表4-1电磁铁动作顺序表4.2 YT4543型组合机床动力滑台液压系统的PLC改造4.2.1动力滑台液压系统工作原理YT4543型动力滑台液压系统由以下一些基本回路构成：限压式变量叶片泵和进 油路调速阀组成的容积节流调速回路；差动连接快速运动回路；电液换向阀的换向回 路；由行程阀、电磁阀和液控顺序阀等联合控制的速度切换回路以及用M型中位机 能电液换向阀的卸荷回路等.液压系统的性能就由这些基本回路所决定.该系统用限 压式变量叶片泵供油，用电液阀换向，用行程阀实现快进速度和工作速度的切换，用 调速阀使进给速度稳定该液压系统可
13、实现“快进一工进一停留一快退一原位停止” 等多种自动工作循环.4.2.2电气控制系统的设计1）输入信号的确定：YT4543型组合机床动力滑台液压系统的输入信号由点动按钮、行程开关、压力继电器及时间继电器提供.为了提高控制系统的可靠性、精准度及灵敏度，改造后 的新控制系统更换原来压力继电器，去除时间继电器改由PLC内部计时器提供计时 功能其他输入信号由常开点动按钮提供.2）控制对象的确定：YT4543型组合机床动力滑台液压系统采用电液方式控制，由1个先导电磁阀5, 1个 二位二通电磁阀8和1个一位二通行程阀9来调控.先导电磁阀5的电磁铁1YA、2YA, 二位二通电磁阀8的电磁铁3YA和一位二通行
14、程阀9的电磁铁4YA为PLC控制系统 的直接控制对象考虑到控制系统操作的直观简易性及安全性，增加了工作指示灯 LEDO,第1种工作循环指示灯LED1,第2种工作循环指示灯LED2,第3种工作循 环（典型工作循环或普通工作循环）灯LED3,第4种工作循环指示灯LED4控制对象 信号的确定工作方式选择开关的4个位置分别对应于4种工作循环方式，例如：1/4 选择开关SW循环II, SW2对应于第二种工作循环，此时LED2亮.3）PLC资源分配：在确定了控制对象、控制内容后，对PLC的I/O资源分配.4）主程序设计：依照流程图的设计思想，用传统的顺序控制的程序结构，根据系统工作循环及电磁铁 动作顺序表
15、设计出系统顺序功能图5）PLC外部接线图：PLC外部接线图，输入输出设备、负载电源的类型等的设计应结合系统的控制要求来 设定.4.3动力滑台两工进速度换接新回路及其控制系统设计图牛2二调速阀串联的两工进速度换接新回路参考文献1 熊 壮，喻道远，段正澄.液压集成块CAD/CAM系统的设计与研究J.华中理工大学学 报，1999, 21 (2)： 81-92.2 汪大鹏，何晓敏，戴娟.组合机床动力滑台双泵供油液压系统新回路J.中国学术期刊，2001, 2： 11-31. 武涛，张永博.YT4543型组合机床动力滑台液压系统的PLC改造J.保定学院学报，2008,5： 21-49.4许焰，汪大鹏.动力滑台两工进速度换接新回路及其控制系统设计J.制造技术与机床,2005,7： 111-113.5蔡俊青.周惠友,液压集成块的设计J.福建农机，1999, 12： 87-88. 郭海英，钟廷修.液压集成块设计趋势J.液压气动与密封，2001, 6： 1-12.7余国城,陈继河,8周惠友,钟廷修.9
