液压集成体设计应用研究
发布时间：2017-09-01
引言
目前,国内液压机企业已普遍开展了产品的计算机辅助设计,使设计者在设计过程中不再是一笔一地划线条,而是直接调用二维图库的图块直接编辑,受到了设计人员的欢迎。但是,这仅仅只是使用了计算机的绘图功能,而应用计算机进行产品自主创新开发才是计算机辅助设计的功能和优势所在。例如,在设计液压集成体时,由于内部孔道布置关系错综复杂,计算机辅助的二维孔道设计的干涉错误不能被直观地检查出来,结构是否正确无法预测,设计的图形无法直接用于分析与加工。可见,二维设计已不能完全满足实践要求。随着计算机软、硬件的飞速发展,机械设计从二维设计阶段发展到三维设计阶段。现代产品设计方法是从三维模型入手,使设计人员能够把设计的重点放在零件的结构设计和相关问题的解决上(如装配的干涉检验、有限元分析等),根据设计要求随时重新构造零件模型,最后生成数控代码。所以,三维设计系统可很好地解决液压集成体中错综复杂的孔系网络的布置问题,完全实现了二维系统难以实现的功能。
本文利用已有的软件和数据库技术,基于Pro/E的Pro/Program模块,基本实现了液压集成块特征驱动的参数化设计。设计者可通过人机交互式设计模式,快速、准确的设计出液压集成体。
1特征驱动的参数化设计的基本思想
在液压系统设计中,液压集成体是将液压控制系统中相关的控制阀、压力表等液压元件通过块体进行组合连接,取代了原先用管路来分别连接元件的方式。由于其体积小、结构紧凑、安装方便、振动小等优点,已被我国的液压系统设计者广泛使用。设计者根据液压系统的原理图,首先要构思总体方案,确定集成体上液压元件的种类和安装面,然后,进入液压集成块油道设计阶段。作为各类阀体及其他附件的承装载体,其内部孔道常常构成十分密集、复杂的孔系,设计工作量大而且极易出错。在布置这些内部孔道时,不但要保证这些孔道的布局应满足液压系统原理图的要求,同时也需考虑它的后续加工的工艺性问题。设计完毕后,为了确保全部孔道的合理通断关系,有必要对其进行校验,看是否满足液压原理要求,空间是否出现薄壁现象。如果系统主要由两通插装阀构成的逻辑集成控制回路,那么在一个六面体内安排数量众多的复杂孔道,且要保证它们之间应有的通断关系。由此看来,液压集成技术本身就是一项非常复杂的工作。
液压集成体的特征驱动参数化设计充分利用了三维设计系统的优越性。这里的特征是指在液压集成块的装配设计环境下,一组与液压元件、管接头、附件等零件的描述相关的信息集合。它可提供几何、拓扑、功能及加工制造要求等信息。特征的建立是特征驱动的参数化设计得以实现的基础条件。在特征驱动的参数化液压集体的设计过程中,经常要选用大量的液压元件、管接头、附件等,也需要经常开发许多系列零部件,为了避免重复劳动,首先需要建立常用液压元件及其相关信息的特征数据库。然后,设计人员可以通过主参数直接调用数据库中的数据作为特征驱动参数进行孔道设计,并可通过对参数的优化得到最小的液压集成体长宽高形状尺寸,大大地提高了设计效率。同时,设计人员将有更多的时间注重产品的整体设计,最大可能的降低生产成本,从而充分体现使用CAD系统带来的经济效益。
2液压集成体的设计流程
运用特征驱动的参数进行液压集成体设计的总体流程,如图1所示。具体步骤如下:
(1)主参数的确定。确定集成体安装基面(上、下、左、右、前、后六面)上各液压元件的型号、安装位置和安装角度,以及各液压元件孔道之间、元件孔道与集成体公共油控制间的连通关系。
(2)根据主参数自动进行特征驱动的参数选定。这一过程主要调用已建立的特征数据库的数据,并存人动态数据库中。
(3)数据处理。这是液压集成体设计的核心,这一步骤将调用动态数据库中特征驱动的数据,并对这些数据进行优化,最终确定集成体的最小几何尺寸(长、宽、高)。
(4)生成图形文件。将数据处理的结果以特定的格式保存起来。
(5)由一个接口软件将生成的图形文件与商业化的三维软件连接起来。
(6)将设计结果以三维图形的形式表达出来。
(7)人机交互最终确认设计结果,如不满意,返回第一步修改参数,重新开始。
3液压集成体的设计实现
根据工程需要,本设计选用Access2003作为数据库支撑软件平台,借助Microsoft公司的Visual C++ 6.0编程工具,以Pro/E为三维图形软件平台,对液压集成体进行了基于特征驱动的参数化设计。
为了方便使用者使用,借助Microsoft公司的Vi-sual C++ 6.0编程工具编写了所需的图形参数数据的处理软件HBP.exe。主要步骤如下:
(1)运行该软件,出现液压集成体主参数输入对话窗口,如图2所示,选择需要安置元件的特征类型并确定其安置位置。
(2)点击预览按钮,可进入特征尺寸对话窗口,如图3所示,所选的是ISO 7368插装阀的特征尺寸。其他需要安置元件的特征尺寸与对话窗口类似。
(3)因为需要安置的元件不止一个,所以重复以上1-2的操作步骤,便可设定所有的参数信息。
(4)当所有的元件安置参数信息都选好后,回到如图2所示的对话窗口,直接按“保存”按钮,程序将对已知的数据进行优化处理,计算出集成体的最小几何尺寸,并将数据文件保存。
(5)进入Pro/E环境,通过Pro/E的二次开发接口Pro/program,将液压集成体实体造型所需的参数传入Pro/E中,从而获得相应的液压集成体实体的设计参数,生成改变参数后液压集成体实体模型。
(6)设计者可通过人机交互形式检查设计结果。当将材质设为透明时,可获得如图4所示的液压集成体实体模型。如不符合要求,可返回第一步修改即可。
HBP软件作为液压集成体特征驱动的参数化设计的工具,具有数据编辑方便、界面友好和简单易用的特点。对于系列化的液压集成体的设计,该方法更能显示出其优越性。
4结束语
设计者可通过该集成体特征驱动参数化的设计流程,实现集成体的三维设计,设计时可直观地看到设计结果,减轻了设计者的劳动强度,避免因孔路的设计不当造成的生产损失,大大地提高了设计的效率。通过Pro/E的Drawing模块即可自动得到二维工程图。该方法满足了企业缩短产品的开发设计时间的要求,具有一定的实用价值。
摘自：中国计量测控网
