組合液壓閥塊在臂校動正工裝的設計和應用

張斐朗

（廣西柳工機械股份有限公司，廣西 柳州 545007）

公司的規劃涉及到結構件廠動臂專機的應用與驗證。在專機工作時，采用動臂橫梁圓搭不刮平面、橫梁不鏜孔的工藝方案。通過對制造過程的現場調研，多年來，制造過程中校正工序所采用的傳統工藝，校正工裝利用液壓工裝上的液壓油缸單獨動作，以達到撐開動臂板內側，校正動臂內當尺寸的目的。工裝只能實現同時撐開動臂內當，和同時夾緊兩塊動臂的動作，這僅僅保證了動臂板內當的尺寸，并不能保證動臂上兩動臂板以動臂橫梁為分中的要求。如果要進行動臂專機的應用，只能改進校正的工藝方案，解決動臂內當分中的技術難題。

要利用現有工裝解決動臂內當分中難題，經分析，可以通過改進液壓系統，實現內當分中。由于改進中使用的液壓原件較復雜，所以考慮設計組織液壓閥塊，將各增加的液壓元件集于一身，實現原液壓工裝的單動和聯動的改進，同時也節省了工裝的工作空間，提高了校正的效率，保證了校正的品質，符合專機的工藝要求。

1 改進的設計理念

1.1 現狀調查

通過對動臂制造過程的調查，當動臂完成拼焊工序后，內當實際上并不以橫梁為分中。改進前的校正工裝，是以一側動臂板的外形尺寸作為基準，通過驅動液壓油缸實行對另一動臂板的校正，這樣來保證內當的尺寸。通過這個工藝方案校正出來的動臂，雖然內當尺寸是保證了，但是還沒有保證以橫梁為分中，沒有達到專機加工的要求。改進前的工裝如圖1。

圖1 改進前在用的動臂校正液壓工裝

1.2 系統設計方案

結構件廠的動臂打孔加工，計劃大規模應用動臂專機，這要求對動臂專機進行驗證；動臂專機工作時，采用動臂橫梁圓搭不刮平面、橫梁不鏜孔的工藝方案。這個工藝方案就要求動臂在上打孔專機前，要求以橫梁分中，兩動臂板內當達到尺寸要求。

這就要求動臂在拼焊好后，必須保證動臂橫梁分中。在動臂的加工工序中，將存在一系列的改進。其中，在動臂校正的工序中，要求實現動臂板校正后，以橫梁為基準，兩動臂板開當分中，所以校正工裝要能實現每塊動臂板以橫梁為基準單獨校正。

但在目前的加工情況中，校正工裝只能實現同時撐開動臂內當，和同時夾緊兩塊動臂的動作，并不能滿足橫梁不鏜孔的工藝方案的要求。因此，要對該工裝進行改進，以達到兩動臂板分開調節的目的。

目前在用的校正工裝，是通過液壓油缸來撐開或夾緊動臂，從而達到校直動臂板和保證內當尺寸的工藝要求的。4 組油缸由8個油缸組成，兩兩聯動。

改進后的液壓系統，既能實現8個油缸兩兩聯動，又能實現8個油缸分別單動。在資深液壓專家的指點下，我們就原有的液壓缸設計了新的液壓系統（如圖2）。

圖2 改進的液壓校正工裝系統圖方案

原系統由一個換向閥控制兩個油缸同時動作來矯形，矯形結果很不理想。根據分廠不大變的要求，又分別增加了兩個換向閥，可以分別控制每個油缸實現獨立動作，完成動臂的矯形工作，并相應增加單向閥和溢流閥。

1.3 改進方案設計

該系統利用了原系統的8 只油缸，總共增加了12個手動換向閥、16個單向閥和16個溢流閥的液壓元件。為保證各油路的液壓油的單向流向以及系統油壓的保持，實現壓力可調工作狀態，增加單向閥和溢流閥。每組油缸又由3個手動換向閥、4個單向閥和4個溢流閥組成，可實現兩只油缸的分別單獨動作和兩只油缸的聯合動作。由于系統設計的要求，所以這四組油缸形成了四個獨立的工作站。

1.4 三維工裝建模

在設計過程中，采用了目前比較先進的設計軟件PRO/E 三維數模。當各部件的數模都已經建好，需將其裝配，組成一套完整的數模工裝。PRO/E 軟件提供了豐富的裝配設計功能，各零件的裝配條件可根據零件間的配合關系來確定，設計裝配完成后，還可以檢查各部件之間的干涉情況，提高工裝設計質量和效率。

1.5 液壓閥塊的設計

以上設計的系統管路多且復雜，為節約管路空間，故設計將以上液壓元件集中于一體的閥塊上。在專家的指導下，決定設計兩個組合閥塊，來實現各元件的互通，以及關聯達到系統油路的要求。

設計時以系統圖中管路交點作為閥塊設計中的管路匯合交點，盡量將元件緊湊地布置于閥體上，其各油路不能干涉。所設計的閥塊如圖3 所示。

又如，此條油道中，K、L、M、N 口連接4個單向閥的其中一口，達到要求，R 口也如上條油路一樣，用螺塞封閉。上、下兩閥塊的連接處S，采用平面密封連接，加O 形圈密封。

圖3 液壓閥塊設計原理

由于要實現系統的液壓功能，導致閥塊內部的管路多而復雜，因此在設計過程中，采用了先進三維Pro/E 數模軟件，直觀、立體地表現了設計實體，優化了設計過程，給設計提供了良好的平臺。如圖4 所示，就是所設計的兩個組合閥塊。

圖4 液壓元件安裝位置設計

圖4 中所示的管路，只為其中的一條管路，上部的A、B、C 這3個口是連接3個手動換向閥的，均為進油口，總進油口是左側的P 口，分配到A、B、C 這3個口。

根據系統要求，進油路要有溢流閥控制，D、E 口正是溢流的連接口。考慮到油路加工時采用鉆孔加工來實現，則存在將管路在單一方向上打通的情況，采用在管路的終端加裝螺塞堵頭的方式來封閉管路，如圖中F、G、H、I 口，螺塞采用錐螺紋密封，在安裝時在螺紋處涂厭氧膠，防止漏油。

安裝好的閥塊工作站的數模，工作站將12個手動換向閥、16個單向閥和16個溢流閥等液壓元件集成于一體，使各元件互通達到系統要求，且又不互相干涉，達到了設計的目的。

2 改進措施的實施

根據之前設計好的液壓系統圖，布置好工作站及油箱，采用裝載機上通用的油管進行系統連接。由于加工管路只能用在閥塊上，且采用鉆深孔的方式，部分管路的孔要求用螺塞堵頭堵死，螺塞螺牙上涂厭氧膠，以保證密封，對于閥塊鉆深孔的深度加工也有較高要求，才能保證各管路的順利連通。

試驗系統方案總圖如圖5。

經試驗，所設計的閥塊能實現系統要求的油缸單動與聯動的管路功能。所校正出來的動臂的兩動臂板內當。以橫梁為分中，尺寸位于公差范圍內，保證了動臂加工的品質，減輕了勞動強度。此類改進，對提高動臂的加工品質有較大的幫助，值得在同類產品的加工環節中推廣。

圖5 試驗總圖

3 結束語

閥塊的設計，充分利用原有的動臂校正工裝，將11個液壓元件集于一身，最終解決動臂校正工裝的單動和聯動的問題，能夠提高動臂校正工裝的工作效率和校正的品質，保證動臂以橫梁分中，為專機的工藝驗證打下基礎。此閥塊的成功研制，節約了動臂校正工裝的現場空間，優化了動臂校正工裝，使原動臂工裝增加了多種工作方式。

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