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液壓集成體設(shè)計(jì)應(yīng)用研究
發(fā)布時間：2017-09-01
引言
目前,國內(nèi)液壓機(jī)企業(yè)已普遍開展了產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),使設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過程中不再是一筆一地劃線條,而是直接調(diào)用二維圖庫的圖塊直接編輯,受到了設(shè)計(jì)人員的歡迎。但是,這僅僅只是使用了計(jì)算機(jī)的繪圖功能,而應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品自主創(chuàng)新開發(fā)才是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的功能和優(yōu)勢所在。例如,在設(shè)計(jì)液壓集成體時,由于內(nèi)部孔道布置關(guān)系錯綜復(fù)雜,計(jì)算機(jī)輔助的二維孔道設(shè)計(jì)的干涉錯誤不能被直觀地檢查出來,結(jié)構(gòu)是否正確無法預(yù)測,設(shè)計(jì)的圖形無法直接用于分析與加工?？梢?二維設(shè)計(jì)已不能完全滿足實(shí)踐要求。隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件的飛速發(fā)展,機(jī)械設(shè)計(jì)從二維設(shè)計(jì)階段發(fā)展到三維設(shè)計(jì)階段。現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法是從三維模型入手,使設(shè)計(jì)人員能夠把設(shè)計(jì)的重點(diǎn)放在零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和相關(guān)問題的解決上(如裝配的干涉檢驗(yàn)、有限元分析等),根據(jù)設(shè)計(jì)要求隨時重新構(gòu)造零件模型,最后生成數(shù)控代碼。所以,三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)可很好地解決液壓集成體中錯綜復(fù)雜的孔系網(wǎng)絡(luò)的布置問題,完全實(shí)現(xiàn)了二維系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)的功能。
本文利用已有的軟件和數(shù)據(jù)庫技術(shù),基于Pro/E的Pro/Program模塊,基本實(shí)現(xiàn)了液壓集成塊特征驅(qū)動的參數(shù)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)者可通過人機(jī)交互式設(shè)計(jì)模式,快速、準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)出液壓集成體。
1特征驅(qū)動的參數(shù)化設(shè)計(jì)的基本思想
在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,液壓集成體是將液壓控制系統(tǒng)中相關(guān)的控制閥、壓力表等液壓元件通過塊體進(jìn)行組合連接,取代了原先用管路來分別連接元件的方式。由于其體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、振動小等優(yōu)點(diǎn),已被我國的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)者廣泛使用。設(shè)計(jì)者根據(jù)液壓系統(tǒng)的原理圖,首先要構(gòu)思總體方案,確定集成體上液壓元件的種類和安裝面,然后,進(jìn)入液壓集成塊油道設(shè)計(jì)階段。作為各類閥體及其他附件的承裝載體,其內(nèi)部孔道常常構(gòu)成十分密集、復(fù)雜的孔系,設(shè)計(jì)工作量大而且極易出錯。在布置這些內(nèi)部孔道時,不但要保證這些孔道的布局應(yīng)滿足液壓系統(tǒng)原理圖的要求,同時也需考慮它的后續(xù)加工的工藝性問題。設(shè)計(jì)完畢后,為了確保全部孔道的合理通斷關(guān)系,有必要對其進(jìn)行校驗(yàn),看是否滿足液壓原理要求,空間是否出現(xiàn)薄壁現(xiàn)象。如果系統(tǒng)主要由兩通插裝閥構(gòu)成的邏輯集成控制回路,那么在一個六面體內(nèi)安排數(shù)量眾多的復(fù)雜孔道,且要保證它們之間應(yīng)有的通斷關(guān)系。由此看來,液壓集成技術(shù)本身就是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作。
液壓集成體的特征驅(qū)動參數(shù)化設(shè)計(jì)充分利用了三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)的優(yōu)越性。這里的特征是指在液壓集成塊的裝配設(shè)計(jì)環(huán)境下,一組與液壓元件、管接頭、附件等零件的描述相關(guān)的信息集合。它可提供幾何、拓?fù)?、功能及加工制造要求等信息。特征的建立是特征?qū)動的參數(shù)化設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)條件。在特征驅(qū)動的參數(shù)化液壓集體的設(shè)計(jì)過程中,經(jīng)常要選用大量的液壓元件、管接頭、附件等,也需要經(jīng)常開發(fā)許多系列零部件,為了避免重復(fù)勞動,首先需要建立常用液壓元件及其相關(guān)信息的特征數(shù)據(jù)庫。然后,設(shè)計(jì)人員可以通過主參數(shù)直接調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)作為特征驅(qū)動參數(shù)進(jìn)行孔道設(shè)計(jì),并可通過對參數(shù)的優(yōu)化得到最小的液壓集成體長寬高形狀尺寸,大大地提高了設(shè)計(jì)效率。同時,設(shè)計(jì)人員將有更多的時間注重產(chǎn)品的整體設(shè)計(jì),最大可能的降低生產(chǎn)成本,從而充分體現(xiàn)使用CAD系統(tǒng)帶來的經(jīng)濟(jì)效益。
2液壓集成體的設(shè)計(jì)流程
運(yùn)用特征驅(qū)動的參數(shù)進(jìn)行液壓集成體設(shè)計(jì)的總體流程,如圖1所示。具體步驟如下:
(1)主參數(shù)的確定。確定集成體安裝基面(上、下、左、右、前、后六面)上各液壓元件的型號、安裝位置和安裝角度,以及各液壓元件孔道之間、元件孔道與集成體公共油控制間的連通關(guān)系。
(2)根據(jù)主參數(shù)自動進(jìn)行特征驅(qū)動的參數(shù)選定。這一過程主要調(diào)用已建立的特征數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù),并存人動態(tài)數(shù)據(jù)庫中。
(3)數(shù)據(jù)處理。這是液壓集成體設(shè)計(jì)的核心,這一步驟將調(diào)用動態(tài)數(shù)據(jù)庫中特征驅(qū)動的數(shù)據(jù),并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化,最終確定集成體的最小幾何尺寸(長、寬、高)。
(4)生成圖形文件。將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果以特定的格式保存起來。
(5)由一個接口軟件將生成的圖形文件與商業(yè)化的三維軟件連接起來。
(6)將設(shè)計(jì)結(jié)果以三維圖形的形式表達(dá)出來。
(7)人機(jī)交互最終確認(rèn)設(shè)計(jì)結(jié)果,如不滿意,返回第一步修改參數(shù),重新開始。
3液壓集成體的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
根據(jù)工程需要,本設(shè)計(jì)選用Access2003作為數(shù)據(jù)庫支撐軟件平臺,借助Microsoft公司的Visual C++ 6.0編程工具,以Pro/E為三維圖形軟件平臺,對液壓集成體進(jìn)行了基于特征驅(qū)動的參數(shù)化設(shè)計(jì)。
為了方便使用者使用,借助Microsoft公司的Vi-sual C++ 6.0編程工具編寫了所需的圖形參數(shù)數(shù)據(jù)的處理軟件HBP.exe。主要步驟如下:
(1)運(yùn)行該軟件,出現(xiàn)液壓集成體主參數(shù)輸入對話窗口,如圖2所示,選擇需要安置元件的特征類型并確定其安置位置。
(2)點(diǎn)擊預(yù)覽按鈕,可進(jìn)入特征尺寸對話窗口,如圖3所示,所選的是ISO 7368插裝閥的特征尺寸。其他需要安置元件的特征尺寸與對話窗口類似。
(3)因?yàn)樾枰仓玫脑恢挂粋€,所以重復(fù)以上1-2的操作步驟,便可設(shè)定所有的參數(shù)信息。
(4)當(dāng)所有的元件安置參數(shù)信息都選好后,回到如圖2所示的對話窗口,直接按“保存”按鈕,程序?qū)σ阎臄?shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理,計(jì)算出集成體的最小幾何尺寸,并將數(shù)據(jù)文件保存。
(5)進(jìn)入Pro/E環(huán)境,通過Pro/E的二次開發(fā)接口Pro/program,將液壓集成體實(shí)體造型所需的參數(shù)傳入Pro/E中,從而獲得相應(yīng)的液壓集成體實(shí)體的設(shè)計(jì)參數(shù),生成改變參數(shù)后液壓集成體實(shí)體模型。
(6)設(shè)計(jì)者可通過人機(jī)交互形式檢查設(shè)計(jì)結(jié)果。當(dāng)將材質(zhì)設(shè)為透明時,可獲得如圖4所示的液壓集成體實(shí)體模型。如不符合要求,可返回第一步修改即可。
HBP軟件作為液壓集成體特征驅(qū)動的參數(shù)化設(shè)計(jì)的工具,具有數(shù)據(jù)編輯方便、界面友好和簡單易用的特點(diǎn)。對于系列化的液壓集成體的設(shè)計(jì),該方法更能顯示出其優(yōu)越性。
4結(jié)束語
設(shè)計(jì)者可通過該集成體特征驅(qū)動參數(shù)化的設(shè)計(jì)流程,實(shí)現(xiàn)集成體的三維設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)時可直觀地看到設(shè)計(jì)結(jié)果,減輕了設(shè)計(jì)者的勞動強(qiáng)度,避免因孔路的設(shè)計(jì)不當(dāng)造成的生產(chǎn)損失,大大地提高了設(shè)計(jì)的效率。通過Pro/E的Drawing模塊即可自動得到二維工程圖。該方法滿足了企業(yè)縮短產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)時間的要求,具有一定的實(shí)用價值。
摘自：中國計(jì)量測控網(wǎng)
