副標(biāo)題#e#

第1章緒論

1．1引言

液壓傳動與控制技術(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，同時也使液壓系統(tǒng)設(shè)計與制造的復(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、振動小、利于實現(xiàn)典型液壓系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點，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)，它是一個或多個特別的預(yù)先鉆有多個孔的閥塊體，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)計中，閥塊設(shè)計是一項關(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，有時還要設(shè)置若干工藝孔。

一般一個閥塊體上稍微復(fù)雜一點的就有上百個，這些孔道構(gòu)成一個縱橫交錯的孔系網(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，設(shè)計時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)計階段投入的大量時間和精力導(dǎo)致整個產(chǎn)品開發(fā)過程工作效率極低，因此亟待采取有效的計算機(jī)輔助方法來準(zhǔn)確而快捷地設(shè)計，這己經(jīng)成為國內(nèi)外眾多研發(fā)機(jī)構(gòu)和人員關(guān)注的焦點和難點。

但是液壓閥塊需要針對具體應(yīng)用場合專門設(shè)計和試驗，計算機(jī)輔助液壓閥塊設(shè)計，尤其是基于三維實體的閥塊設(shè)計系統(tǒng)具有直觀、可靠、信息表達(dá)傳遞方便的優(yōu)點，將成為提高設(shè)計效率和質(zhì)量的有效途徑。也正因為如此，液壓閥塊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，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)展對于提高產(chǎn)品的設(shè)計與加工質(zhì)量和效率，提高產(chǎn)品的市場競爭能力，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算機(jī)進(jìn)行液壓系統(tǒng)和元件的輔助設(shè)計工作，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其功能具有自動設(shè)計閥塊上的孔道(包括斜孔)，并校驗孔道，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、孔道實體圖等，設(shè)計人員可以用來校驗所設(shè)計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)計的CAD軟件，孔道自動設(shè)計與干涉校驗同時進(jìn)行，可以修改孔徑、移動孔位、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。