液壓集成體設計應用研究
發(fā)布時間：2017-09-01
引言
目前,國內液壓機企業(yè)已普遍開展了產品的計算機輔助設計,使設計者在設計過程中不再是一筆一地劃線條,而是直接調用二維圖庫的圖塊直接編輯,受到了設計人員的歡迎。但是,這僅僅只是使用了計算機的繪圖功能,而應用計算機進行產品自主創(chuàng)新開發(fā)才是計算機輔助設計的功能和優(yōu)勢所在。例如,在設計液壓集成體時,由于內部孔道布置關系錯綜復雜,計算機輔助的二維孔道設計的干涉錯誤不能被直觀地檢查出來,結構是否正確無法預測,設計的圖形無法直接用于分析與加工。可見,二維設計已不能完全滿足實踐要求。隨著計算機軟、硬件的飛速發(fā)展,機械設計從二維設計階段發(fā)展到三維設計階段。現(xiàn)代產品設計方法是從三維模型入手,使設計人員能夠把設計的重點放在零件的結構設計和相關問題的解決上(如裝配的干涉檢驗、有限元分析等),根據(jù)設計要求隨時重新構造零件模型,最后生成數(shù)控代碼。所以,三維設計系統(tǒng)可很好地解決液壓集成體中錯綜復雜的孔系網絡的布置問題,完全實現(xiàn)了二維系統(tǒng)難以實現(xiàn)的功能。
本文利用已有的軟件和數(shù)據(jù)庫技術,基于Pro/E的Pro/Program模塊,基本實現(xiàn)了液壓集成塊特征驅動的參數(shù)化設計。設計者可通過人機交互式設計模式,快速、準確的設計出液壓集成體。
1特征驅動的參數(shù)化設計的基本思想
在液壓系統(tǒng)設計中,液壓集成體是將液壓控制系統(tǒng)中相關的控制閥、壓力表等液壓元件通過塊體進行組合連接,取代了原先用管路來分別連接元件的方式。由于其體積小、結構緊湊、安裝方便、振動小等優(yōu)點,已被我國的液壓系統(tǒng)設計者廣泛使用。設計者根據(jù)液壓系統(tǒng)的原理圖,首先要構思總體方案,確定集成體上液壓元件的種類和安裝面,然后,進入液壓集成塊油道設計階段。作為各類閥體及其他附件的承裝載體,其內部孔道常常構成十分密集、復雜的孔系,設計工作量大而且極易出錯。在布置這些內部孔道時,不但要保證這些孔道的布局應滿足液壓系統(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。設計完畢后,為了確保全部孔道的合理通斷關系,有必要對其進行校驗,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成的邏輯集成控制回路,那么在一個六面體內安排數(shù)量眾多的復雜孔道,且要保證它們之間應有的通斷關系。由此看來,液壓集成技術本身就是一項非常復雜的工作。
液壓集成體的特征驅動參數(shù)化設計充分利用了三維設計系統(tǒng)的優(yōu)越性。這里的特征是指在液壓集成塊的裝配設計環(huán)境下,一組與液壓元件、管接頭、附件等零件的描述相關的信息集合。它可提供幾何、拓撲、功能及加工制造要求等信息。特征的建立是特征驅動的參數(shù)化設計得以實現(xiàn)的基礎條件。在特征驅動的參數(shù)化液壓集體的設計過程中,經常要選用大量的液壓元件、管接頭、附件等,也需要經常開發(fā)許多系列零部件,為了避免重復勞動,首先需要建立常用液壓元件及其相關信息的特征數(shù)據(jù)庫。然后,設計人員可以通過主參數(shù)直接調用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)作為特征驅動參數(shù)進行孔道設計,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,大大地提高了設計效率。同時,設計人員將有更多的時間注重產品的整體設計,最大可能的降低生產成本,從而充分體現(xiàn)使用CAD系統(tǒng)帶來的經濟效益。
2液壓集成體的設計流程
運用特征驅動的參數(shù)進行液壓集成體設計的總體流程,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系。
(2)根據(jù)主參數(shù)自動進行特征驅動的參數(shù)選定。這一過程主要調用已建立的特征數(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。這是液壓集成體設計的核心,這一步驟將調用動態(tài)數(shù)據(jù)庫中特征驅動的數(shù)據(jù),并對這些數(shù)據(jù)進行優(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)將設計結果以三維圖形的形式表達出來。
(7)人機交互最終確認設計結果,如不滿意,返回第一步修改參數(shù),重新開始。
3液壓集成體的設計實現(xiàn)
根據(jù)工程需要,本設計選用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,對液壓集成體進行了基于特征驅動的參數(shù)化設計。
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)點擊預覽按鈕,可進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)因為需要安置的元件不止一個,所以重復以上1-2的操作步驟,便可設定所有的參數(shù)信息。
(4)當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,程序將對已知的數(shù)據(jù)進行優(yōu)化處理,計算出集成體的最小幾何尺寸,并將數(shù)據(jù)文件保存。
(5)進入Pro/E環(huán)境,通過Pro/E的二次開發(fā)接口Pro/program,將液壓集成體實體造型所需的參數(shù)傳入Pro/E中,從而獲得相應的液壓集成體實體的設計參數(shù),生成改變參數(shù)后液壓集成體實體模型。
(6)設計者可通過人機交互形式檢查設計結果。當將材質設為透明時,可獲得如圖4所示的液壓集成體實體模型。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動的參數(shù)化設計的工具,具有數(shù)據(jù)編輯方便、界面友好和簡單易用的特點。對于系列化的液壓集成體的設計,該方法更能顯示出其優(yōu)越性。
4結束語
設計者可通過該集成體特征驅動參數(shù)化的設計流程,實現(xiàn)集成體的三維設計,設計時可直觀地看到設計結果,減輕了設計者的勞動強度,避免因孔路的設計不當造成的生產損失,大大地提高了設計的效率。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)縮短產品的開發(fā)設計時間的要求,具有一定的實用價值。
摘自：中國計量測控網
