二通插装阀集成块的优化设计

二通插装阀集成块的优化设计

维液压集成块二通插销控制技术是一种集成导向控制、主插销连接和支持的社会化幅度大、标准化的能源控制元件和技术。经过20多年的不断发展和创新,我国的插装件先导控制盖板都已标准化、系列化和模块化,安装孔亦已符合DIN24342/ISO7368/GB2877。因此,基于标准阀孔的二通插装阀集成块更加利于实现多样化模块化与集成化。液压集成块的诸多优点已为众多工程技术人员所熟知,随着3D软件的普及应用,液压集成块的设计也从2D转到3D设计,设计效率得到了大大提高,从而减轻了设计者的劳动强度。将较为复杂的液压原理按照其功能体现在集成块上,并要求达到最优化设计,使其结构更加简单、紧凑,布置更加合理。液压集成块实体是一三维六面体。下面就以利用SolidWorks3D软件进行二通插装阀集成块的优化设计为例来做一介绍。1装配型企业设计及配套设计功能的实现SolidWorks是美国SolidWorks公司开发的大型通用三维机械CAD平台,它是基于Windows下的一种具有强大三维建模功能与工程图绘制以及实物渲染功能的计算机软件。该软件以其强大的基于特征的实体建模功能以及零件与装配的控制功能,通过拉伸、旋转、薄壁特征、高级抽壳、特征阵列以及打孔等操作来实现零件的设计;可以对特征和草图进行动态修改;借助零件和装配体的配置不仅可以利用现有的设计来建立企业的产品库,而且解决了系列产品的设计问题;具有同心、重合、距离、角度、相切等关系的丰富多样的装配约束;可以实现智能化装配,而且装配体操作非常简便、高效;可以进行动态装配干涉检查和间隙检测,以及静态干涉检查。2利用块的三维设计过程集成块产品设计的过程一般从液压阀布局开始,进行油路连通设计、连通关系和壁厚校核以及二维工程图输出。其设计流程见图1。2.1确定插装阀的位置和位置因其结构上的特点,二通插装阀的功能在集成块的设计中比较容易实现,而且具有一定的规律性;对于插装阀阀块的设计,首先需要明确用户的要求,大致确定出油口的位置。然后,根据原理图对插装阀块进行合理的布置。其中,先要安排好通径较大、与主油路关系密切的阀;对于小通径的阀,可根据油路的要求同时考虑方便控制油路而就近摆放;可计算出阀块的大致外形尺寸,以便为集成块的设计提供关键的数据,并为优化空间结构设计打下基础。2.2阀架油连接设计12启动能源代理数据库2液压阀的孔①连通孔道间的关系必须满足原理图中规定的要求,且无关连孔的间距要大于依据材料和压力所确定的最小壁厚;②先配置大流量孔,大流量孔的长度要尽可能短,以便减小液阻和加工难度,同时连通孔数也要尽量少;③尽量避免采用斜孔;④在保证实际安装拆卸的可操作性的同时,液压阀之间绝对不能存在相互干涉。阀体的三维模型可通过建模来确定。先在集成块体上创建各阀的特征,再从阀孔库中调用标准阀孔,而后按照设计要求确定连通孔孔径和长度,实际设计时上述程序可反复操作。按照原理图上的工艺要求,并根据图中所指定的液压阀油孔之间的连通关系,从进油口开始将所有该连通的油孔一一相互连通。孔特征的创建完成之后,在保证液压元件和附件的布置空间以及满足阀体强度要求的前条下,尽可能缩小集成块的外形尺寸和减轻阀块的重量,从而体现“小而精”的特色,实现绿色设计。2.3孔间的相互干涉用SolidWorks软件建立的三维实体犹如一个逼真的零件,可以方便而直观地检查其上的油孔与油孔之间的连通关系是否符合原理图的逻辑要求,各安装孔的位置是否符合安装规定,孔与孔之间是否存在相互干涉。校核过程中,还可以利用该软件的下述显示功能:1)将实体属性改为透明,并且让应该相通的孔变为同一颜色属性,以便有助于校核孔与孔的连通情况;2)隐藏或关闭不需要的特征,使之不在零件模型里显示,以突显需要校核的孔隙线条;3)采用剖面视图的方法切掉遮挡视线的部分,以便直观地显示阀体内部的孔道走向;4)检测孔与孔的三维空间距离,如发现不满足要求或孔距过近,可适当调整各个阀位置,直到满意为止。鉴于各个阀的安装孔均属库特征,阀的定位尺寸改变的话,随之阀孔的螺钉孔和其它孔也要同步移动,以保持原有的关系。2.4液压集成块的设计与校核将阀体和液压元件从库中调到装配环境中,按约束条件将阀放至相应的位置进行“安装”,以生成一个逼真的虚拟装配结构。在“安装”过程中,可同时检查设计的正确性。由于装配图和零件图是相互关联的,修改一个则另一个也将同时得到修改。另外,通过虚拟装配还可使以下几个方面得到校核:1)元件之间是否存在干涉;2)分析设计的合理性,以便真正达到优化设计。液压集成块整体虚拟装配完毕后,经审核无设计错误就可利用SolidWorks软件自动生成二维工程图纸,二维工程图纸可以根据加工工艺的要求进行直接改动。由于Solidworks软件具有单一数据库以及全相关性的特点,故三维立体图也会相应的改动,以便进一步验证改动的合理性。同时,可以把集成块三维立体图存入设计库中。2.5插装阀块的设计315T四柱液压机是用于产品的成型压制、拉伸、翻边等的设备,它的控制系统主要由主缸和顶出缸组成;其工作压力为20MPa,流量为100L/min;根据其控制功能的要求,系统采用插装阀结构组成。根据图2所示的工作原理图可设计出如图3所示的集成块。其中,阀块的剖面如图4所示,阀块的透视线框模型见图3。插装阀的数量共计9台,阀块的外形设计尺寸为160mm×160mm×410mm,重量82kg,孔的数量150个。此阀块若采用二维软件来设计,至少需要24个小时。而在阀孔库和元件外形库建全的情况下,利用SolidWorks仅需10个小时,时间缩短了2倍之多。由此可见,设计效率得到了极大的提高。可根据图5所示系统装配透视图校核各个阀之间是否存在相互干涉,拆装是否方便等。《阀孔库和相互通插装阀的孔道网络设计》图7SolidWorks软件的应用实现了对实体模型的全方位观察,使阀体孔系变得一目了然,便于设计者及时进行校验、修改、分析,以对集成块的结构进行优化调整,从而大大提高了二通插装阀集成块系统的设计效率,为加快企业产品创新,缩短产品上市时间,最大可能地满足市场需求提供了可靠的保障。其中也包括阀孔库和元件外形库的建立。依据工作原理图中所要求的阀规格,首先查看预先设计的阀孔库与外形库中是否已存在,若没有就需绘制并将其加入上述库中。阀体的创建主要指孔特征的创建,各种孔特征的创建都可以先通过创建该孔库,