副標(biāo)題#e#

第1章緒論

1．1引言

液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)各部門的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了液壓技術(shù)的飛速發(fā)展，同時(shí)也使液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造的復(fù)雜性越來越高。液壓系統(tǒng)采用液壓閥集成裝配，如圖1．1所示，可以顯著減少管路聯(lián)接和接頭，降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，增加現(xiàn)場(chǎng)添加和更改回路的柔性，具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝維護(hù)方便、泄漏少、振動(dòng)小、利于實(shí)現(xiàn)典型液壓系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用日益廣泛[1][2]。

集成式液壓系統(tǒng)(Integrated Hydraulic Manifold Systems·IHMS)的核心單元是液壓閥塊(Hydraulic Manifold Bloeks-HMB)，它是一個(gè)或多個(gè)特別的預(yù)先鉆有多個(gè)孔的閥塊體，其上安裝有各種液壓元件，如液壓閥、管接頭、壓力表等，其內(nèi)部的孔道與元件孔道相連通，構(gòu)成液壓集成回路(Hydraulic Integrated Circuit)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制要求。

在采用液壓閥塊的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，閥塊設(shè)計(jì)是一項(xiàng)關(guān)鍵和枯燥的工作。液壓閥塊表面承裝板式閥的安裝面和管接頭的安裝，并利用其內(nèi)部孔道溝通閥的連接口以構(gòu)成局部系統(tǒng)液壓回路的復(fù)雜功能塊。閥塊體上分布著與液壓閥有關(guān)的液壓閥塊安裝孔、通油孔、連接螺釘孔、定位銷孔，以及公共油孔、連接孔等，為保證孔道正確連通而不發(fā)生干涉，有時(shí)還要設(shè)置若干工藝孔。

一般一個(gè)閥塊體上稍微復(fù)雜一點(diǎn)的就有上百個(gè)，這些孔道構(gòu)成一個(gè)縱橫交錯(cuò)的孔系網(wǎng)絡(luò)。在閥塊安裝布局中，各種元件應(yīng)盡可能緊湊、均勻地分布在閥塊體各面，既要方便安裝、調(diào)試，又要符合美學(xué)要求，而且，布局方案與連通要求一起成為孔道設(shè)計(jì)的起始條件。元件間通過內(nèi)部孔道連通，無法直接連通的需設(shè)置工藝孔。同時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)還必須滿足菲連通孔道問安全壁厚和連通孔道相交處通流截面等設(shè)計(jì)品質(zhì)的要求。這些問題不僅導(dǎo)致傳統(tǒng)的人工布局、孔道連通及校核異常困難，即使采用一般的CAD方法亦難以確保設(shè)計(jì)質(zhì)量。

閥塊的生產(chǎn)制造屬于單件小批量定制生產(chǎn)模式，在設(shè)計(jì)階段投入的大量時(shí)間和精力導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)過程工作效率極低，因此亟待采取有效的計(jì)算機(jī)輔助方法來準(zhǔn)確而快捷地設(shè)計(jì)，這己經(jīng)成為國內(nèi)外眾多研發(fā)機(jī)構(gòu)和人員關(guān)注的焦點(diǎn)和難點(diǎn)。

但是液壓閥塊需要針對(duì)具體應(yīng)用場(chǎng)合專門設(shè)計(jì)和試驗(yàn)，計(jì)算機(jī)輔助液壓閥塊設(shè)計(jì)，尤其是基于三維實(shí)體的閥塊設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有直觀、可靠、信息表達(dá)傳遞方便的優(yōu)點(diǎn)，將成為提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量的有效途徑。也正因?yàn)槿绱耍簤洪y塊CAD應(yīng)用開發(fā)研究一直受到國內(nèi)外液壓界的重視。同時(shí)，專業(yè)應(yīng)用軟件開發(fā)技術(shù)，方法和工具的不斷發(fā)展和成熟，又促使人們不斷深入開展液壓閥塊的研究與開發(fā)。所以液壓閥塊CAD技術(shù)的發(fā)展對(duì)于提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與加工質(zhì)量和效率，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競爭能力，既有顯著的經(jīng)濟(jì)效益與廣闊的發(fā)展前景。

1．2相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀

1．2．1國外研究的現(xiàn)狀

國際上從20世紀(jì)70年代初就開始研究和探索利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行液壓系統(tǒng)和元件的輔助設(shè)計(jì)工作，80年代和90年代間涌現(xiàn)出大批研究成果，迄今開發(fā)出的各類液壓CAD軟件已有數(shù)十種。在液壓閥塊類零件設(shè)計(jì)方面的研發(fā)工作主要有：

(1)1982年，德國阿亨工業(yè)大學(xué)在Baeke教授的領(lǐng)導(dǎo)下，研制出了用于設(shè)計(jì)液壓控制閥塊的程序包I-IYKON[3]。該軟件包的硬件環(huán)境為ATM_ClassicModel 7870其功能具有自動(dòng)設(shè)計(jì)閥塊上的孔道(包括斜孔)，并校驗(yàn)孔道，能輸出符合DIN標(biāo)準(zhǔn)的閥塊視圖和任意剖面圖等。

(2)1983年，美國一家公司用Prime750工作站建立了閥塊的三維模型與投影。

(3)1983年，英國巴斯大學(xué)在PDP 11／23計(jì)算機(jī)上，研制了VOLE程序，可以繪制液壓閣塊等元件的立體模型圖，包括復(fù)合剖面圖、孔道實(shí)體圖等，設(shè)計(jì)人員可以用來校驗(yàn)所設(shè)計(jì)的閥塊油路的連接情況。

(4)1985年，芬蘭坦佩雷工業(yè)大學(xué)在HPl000／A700小型機(jī)上開發(fā)出用于插裝閥塊設(shè)計(jì)的CAD軟件，孔道自動(dòng)設(shè)計(jì)與干涉校驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行，可以修改孔徑、移動(dòng)孔位、線框模型消隱、孔表信息數(shù)據(jù)輸出、刀具選擇、刀具軌跡定義和NC代碼生成功能。