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計算機輔助液壓集成塊設計的技術發展

所屬分類:行業資訊    發布時間: 2021-09-02    作者:大連漢普匠新精密機械有限公司
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在液壓系統設計中,集成塊是將系統的各個功能閥塊的通道或管路聯接的主板;它不僅是液壓原理圖在三維閥塊上的聯接映射,而且根據功能閥塊的安裝條件和集成塊的制造工藝進行了擴展;集成塊的設計是一個由已知功能閥體、自下而上的裝配設計;設計中不僅考慮功能閥塊在集成塊的某個表面的安裝布局,而且需要通道在集成塊內部的空間布局;不僅需要考慮通道的聯接效率,而且需要考慮通道質量和加工的工藝條件。因此,集成塊的設計是液壓系統設計中一個較為復雜,且具有一定優化空間并帶有挑戰的設計任務。

液壓集成塊本身的主板特點決定了它是一個由系統的數據支撐并需要設計者進行設計的復雜設計工作。一個優化的設計往往是經過多次的反復設計才能達到,設計者需要根據設計的資料和設計的具體要求,制造的客觀條件進行。優劣的設計往往在閥塊使用的材料大小、設計和制造的成本、通道的壓力損耗以及制造的實現方面存在較大的差異。這就要求設計者所采用的工具必須對設計、修改、編輯和再設計有強大的支持能力。

計算機輔助設計技術的發展為液壓集成塊設計工具的不斷變革創建了實現的基礎。計算機輔助設計技術的本質是將人和機有機結合,充分發揮計算機的優勢,并給使用者較為直觀的設計界面、較為方便的設計工具以及較為快捷的設計方法。對于液壓集成塊的設計工作來說,它需要一個設計數據的支撐,需要進行適量的計算,需要在三維空間進行并給以設計者直觀的幾何反饋,需要通過反復修正和對大量數據進行快速、準確的檢查,這些都使得計算機輔助設計即Computer Aided Design技術成為液壓集成塊設計工具的重要需求。當然,在這個領域中也有一些研究是關注全自動或部分自動優化的設計方法。但這些研究期望的是AD,即Automatic Design,應該已偏離了計算機輔助設計的基本點。目前看還沒有可以達到實際應用程度,只是一種可以探索的研究。

綜觀計算機輔助設計技術在液壓集成塊設計中的應用,其主要發展軌跡如下:

以二維線框技術為基礎的設計軟件;

以二維線框技術或二維圖形為設計界面,結合三維圖形顯示的設計軟件;

直接在三維設計環境進行設計的設計軟件。

在其一個階段,設計的應用環境是二維的線框繪圖環境,閥塊視圖和設計的圖形是線框構成的。軟件可以將閥體的投影圖形做成圖形庫,方便設計者進行調用。采用二維線框圖形進行集成塊的設計對設計者有較強的要求,包括空間圖形的想象力;閥體是否干涉、孔間距的檢查等必須依靠人力進行。設計的圖形是由線條和圓弧組成,沒有實體特征的概念和意義;在設計效率和方法上與傳統人工依靠圖紙方式相比沒有實質的改進。這個階段的設計軟件實際上受限于計算機圖形技術、計算機以及計算機輔助設計技術發展的水平,從目前看在實際應用中已不多見。

軟件發展的第二個階段是在設計中增加了三維集成塊圖形的顯示與瀏覽。通過集成塊表面的視圖上進行設計或通過面上的閥體布局進行定義,并通過工程視圖的關系連接閥的通道。有所不同的是借助于三維圖形環境顯示集成塊的聯接孔以及工藝孔,使得設計者在設計過程中可以直觀瀏覽集成塊的三維視圖。由于設計和交互是通過二維平面進行,在技術上仍然局限于傳統二維設計的方式。設計者在三維模型視圖中只是進行瀏覽操作,需要進行二維和三維之間的切換。因此這類應用平臺在設計效率、設計環境方面基本上沒有本質上的提高。

比較新一代的設計方式是完全在三維的計算機輔助設計的環境中進行的,比較有代表性的是MDTools集成塊設計軟件。其充分利用了計算機輔助三維建模和人機交互的設計環境,并結合閥塊設計的專業技術。設計者操作、設計、修改、觀察等一系列的工作是直接在三維集成塊的模型上進行,設計的結構樹是按照集成塊的每個面、面上安裝的閥體、孔腔、工藝孔等進行定義,形成面向對象的操作服務和數據,更好體現了液壓集成塊設計的專業性。

液壓集成塊

其優點體現在:

1. 建立在常用三維設計軟件基礎上,用戶有統一熟悉的使用環境;

2. 設計、瀏覽、修改直接在集成塊三維模型上進行,無需二維三維切換操作;

3. 設計檢查基于三維實體模型,具有準確方便的特征;

4. 設計結構樹按照集成塊的面、閥、孔進行定義,便于操作和修改;

5. 不僅設計操作,而且設計檢查、工藝性檢查均基于三維模型,因此設計的模型信息較為完整;

6. 工程圖和加工圖是根據三維模型投影獲得,并與三維模型參數關聯,而不是傳統二維視圖驅動三維瀏覽圖形的模式;

7. 由三維孔腔特征構成的集成塊模型可以直接通過可加工特征識別技術產生集成塊數控加工的代碼,達到無圖加工的水平;

8. 在閥體模型庫的支持下,便于實現集成塊的自動裝配體的建模。

總而言之,計算機輔助液壓集成塊設計軟件的應用目的是為了幫助設計者提高設計的效率、降低設計的復雜性、避免設計的錯誤,并降低設計制造的成本。在液壓系統設計方面一般采用計算機輔助進行原理圖的設計,并在統一的閥體符號和模型的數據庫支持下實現從原理圖到集成塊設計的集成和集成塊數控加工的集成,而本文討論的重點只是液壓集成塊計算機輔助設計的技術演變。


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