CATIA在液压阀块设计中的应用.pdf

Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 0 5 ． 2 0 1 4 d o i l 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 4 ． 0 5 ． 0 1 4 C A T I A在液压阀块设计 中的应用 邵珠振 ， 张 玉 ， 苏本福 ， 张 强 济南铸造锻压机械研究所有限公司 ， 山东 济南2 5 0 0 2 2 摘要 阐述了液压阀块设计原则与设计步骤 ， 着重叙 述了应用 C A T I A V 5软件设计液 阀块的方法 ， 结合实例运用 该软件 ． 提 高了T 作效率 可靠性 。 关键词 液 阀块 ； C A T I A V 5 ； 维模型 中图分类号 T H1 3 7 文献标识码 A 文章编 号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 4 0 5 0 0 4 5 0 3 Ap p l i c a t i o n o f t h e CATI A i n Hy d r a u l i c Va l v e Bl oc k D e s i g n S H A0 Z h u - z h e n ， Z H A N G Y u ， S U n ， Z H AN G Q i a n g J i n a n F o u n d r y Me t a l F o r mi n g Ma c h i n e ry R e s e a r c h I n s t i t u t e C o ． ， L t d ． ，J i n a n 2 5 0 0 2 2 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e d e s i g n r u l e s a n d p r o c e d u r e o f h y d r a u l i c v a l v e b l o c k wa s i n t r o d u c e d ． T h e a p p l i c a t i o n o f t h e CA TI A V5 s o f t w a r e i n t h e d e s i g n h y d r a u l i c v a l v e b l o c k wa s e l a b o r a t e d ． C o mb i n e d w i t h e x a mp l e s ， u s i n g t h e s o f t wa r e ， t h e w o r k e f f i c i e n c y a n d r e l i a b i l i t y w a s i mp r o v e d ． Ke y wo r d s h y d r a u l i c v a l v e b l o c k ； CAT I A V5； 3 d mo d e l 0 引言 液 压 阀块在 液 压 系统 中的重 要 性 已经 被 越来 越 多 地 认识 到 现行 的液 压 系统 有很 大 部分 是 采 用叠 加 阀 的液压 系统 ．高压大流量 的液压系统一般选择插装 阀 块 ．叠加 阀集成方式是各种特殊设计的叠加阀与普通 板式连接 的换向阀按系统 的要求叠装起来 的液压系统 集成方法。然而． 一般 的液压集成 阀块都具有密集而复 杂的立体孔道系统 ．其设计和加工是一项非常繁琐而 又极易 出错的工作。如今 ． 计算机辅助设计在液压系统 设计中的应用已越来越广泛 ．特别是三维软件的普及 使用 ． 为液压系统的设计带来 了极大的方便 ． 本文结合 某锻压设备开卷线的液压 系统 ． 利用三维软件 C A T I A V 5来 设计 液压 阀块 ， 并 取得 了 良好 的效果 。 收稿 日期 2 0 1 3 0 9 0 9 作者简介 邵珠振 1 9 8 3 一 ， 男 ， 山东荷 泽人 ， 助理工程师 ， 硕士 ， 主要从 事 液压系统 的设计与分析 ． 计算机辅助设计 的应用等丁作 。 ’ 【 5 】 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 】 - - 一 - 一 - 一 - 一 1 液压 阀块设计 的原则和一般步骤 1 ． 1 液压 阀块 设计 的 一般步 骤 设 计 液压 阀块 的一 般步 骤 如下 液压 阀块是将多个选定 的液压控制阀件集成或组 合安装在 同一金属块体上 ．组成具有预定控制功能的 装配体 ， 其中 ． 阀块体用于安装选定的各类液压控制阀 件 ， 并加工有要求的油路通道 ． 以组成具有预定 的液压 控制功能的金属块体 ．阀块体 的外形一般为矩形六面 体 。从 图 1中可以看 出． 液压阀块 的设计 ． 首先要根据 客户 的要求 画出液压 阀块的 6个视图 ．这对设计人员 的空间想象力有较高 的要求 ．对于普通简单 的油路 尚 可， 对于稍微复杂的油路 ， 非常容易出错 。在打工艺孑 L ． 走油路这一步骤中 ，二维 C A D软件设计周期较长 ， 容 易考虑不全 ．甚至出现油路击穿或者油路未连通等错 误 ． 当阀块的某个油路 和工艺孔需要修改时 ． 任务量相 当大 ， 多做 了一些重复性工作 ． 浪费 了很 多设计时间 。 而运用 C A T I A V 5软件 ． 在三维环境 中可 以方便 地修 赵立新 ， 丁筱玲 ， 张业 民 ， 等． O形密封 圈功能的充分 发挥[ J ] ． 排灌机械． 2 0 0 0 ． 1 8 2 3 2 3 4 ． 赵林． 0形密封圈合理 使用探讨I J 1 ． 通用 机械 ， 2 0 0 4 ， 2 6 3 6 5． 张成艳 ． O形 密封 圈 的合理使 用 [ J ] ， 煤炭 技术 ．2 0 0 7 ， 2 6 8 22 -23 ． 赵瑞 萍． O形 密封 圈失效 原 因分析【 J 】 ． 煤 矿机 械 ， 2 0 1 1 ， 7 -- 一一 - - - - 一 - - 2 48 -24 9． [ 9 】 徐 光华 ． O形 密封 圈 的失效 原 因及 防止 措施 [ J ] ． 科 技资 讯 ， 2 0 0 1 ， 1 7 2 2 ． [ 1 0 】贺德 国． 汽车空调 管路接 头密封[ J ] ． 装 备维修技术 ， 2 0 1 1 ， 1 4 0 2 1 2 1 3 ． [ 1 1 】 戴玉 英． 汽车空 调用 管接 头结构 及特 点【 J J ． 天 津汽 车 ， 2 0 0 3 ， 5 l 3 1 6 ． 4 5 液 压 气 动 与 密 封／ 2 0 1 4年 第 0 5期 改设计人员认为不合理的尺寸 ．修改工艺孑 L 和油路的 位置等 ．并且修改后 的实体模型可以立 即反映出改变 后 的效 果 ．而 且 对 于相 关 联 的二 维 工程 图也 非 常容 易 跟 随三维模 型做出同步的更新。 根据液压回路原理图 确定元件的类型 J 根据客户的系统要求 ，进 行液压回路元件的选定 画出液压阀块的六个 视图 估计 { 根据客户要求，计划阀在阀块中的大概 位置，或根据设计者的经验进行放置 I 根据液压原理图走 油路 打孔工艺 l 对草图进行校正，确定最后阀块 ，阀 和工艺孔的位置 ，大小，深度 ’ l 对 阀 块 进 行 校 验 l l 画阀块的装配图l 图 1 液 压 阀 块 设 计 步 骤 1 ． 2 液压 阀块 设 计 的原 则 1 设计依据 阀块体设计时应有以下有关书面资料 1 正确 、 详细的阀块液压原理图 2 液压工作参数和控制要求 3 阀块的外形 ， 油 口布置及安装连接要求 。 2 阀块体设计的一般规定 1 阀块体的外形一般为矩形六面体 ； 2 阀块体材料宜采用 3 5号钢锻件或连铸坯件 3 阀块体 的最大边长不宜大于 6 0 0 m m． 若为插装 阀块 体 ， 所包 含 的二 通插 装 阀插件 数 不宜 大 于 8 4 设 计 阀 块 体 的主 级 孔 道 时 应 考 虑 尽 可 能 减 小 流阻损失及加工方便 主级孑 L 道的直径按公式 1 估算选取 厂 D≥4 ．6 1 、 ／ ，_ m m 1 V 【『Ⅲ 式中D 孔道直径 。 mm； 9 孔道 内可能 流过 的最 大 工作 流量 ， L ／ mi n ； 孑 L 道允许的最大工作流速 ， m ／ s 。 一 般 ， 对于压力孑 L 道 ， 一不大于 6 m ／ s ； 对于回油孑 L 道 ， 一 不大于 3 m ／ s 。 按公式 1 估算 出的孔道直径应圆 整至标准的通径值 5 当较小孑 L 道直径不大于 2 5 m m时 ． 两相邻孑 L 道 46 孔 壁 之 间 的距 离 应 不 小 于 5 m m较 小 孔 道 直 径 大 于 2 5 mm 时 ． 两相邻 孔 道孔 壁之 间距 离 应不 小 于 1 0 mm。 6 阀块体 应 有 吊装结 构 ， 一般 采 用 吊环螺 钉 。 2 C A T I A V 5软件简介 C A T I A V 5在 世 界 C A D ／ C A E ， C AM 领 域 中处 于 领 先地位 ．其内容涵盖了产 品从概念设计 、工业造型设 计 、 三维模型设计 、 分析计算 、 动态模拟与仿真 、 工程图 输出 ． 到生产加工成产 品的全过程 ， 其应用范围涉及机 械 、 航 空航 天 、 汽 车 、 造 船 、 通 用 机 械 、 医 疗 器 械 和 电子 等诸多领域 C A T I A V 5是达索公司在为数字化企业服 务过程中不断探索 的结晶 ．代表着当今这一领域 的最 高水平 ． 包含了众多最先进的技术和全新的概念 ， 指 明 了企业 未 来 发 展 的方 向 ．与其 他 同类 软 件 相 比具有 绝 对 的领 先地 位 C A T I A V 5三维建模功能十分强大 ． 主要表现在以 下 几点 1 C A T I A V 5具有强大的曲面造型 、 制造 、 仿真与 最 优 化 的先 进 3 D产 品 生命 周 期 管 理 功 能 ． 目前 在航 空 ， 汽车 。 机械等领域已经得 到十分广泛的应用 ； 2 C A T I A V 5的三 维参 数 化 技术 。首先 它 拥 有 完 美的尺寸约束驱动图形功能 它可 以直接通过二维尺 寸约束来驱动未来 的三维模 型 C A T I A V 5的二维草图 S k e t c h e r 尺寸约束是三维模型 的基本参数 信息 ． 可 以 对它进行可视化 的修 改和优化 ． 相应地 ． 三维模 型也随 之发生变化。 其次 ． C A T I A V 5可 以利用公式 、 用户参数 或者表格等驱动 图形 设计人员可以 自由选择参数和 定制所需 的公式 ，通过约束 参数 的公 式来驱动 图形 。 C A T I A V 5还 可 以通 过 表 格 建 立 数 据 与 三 维 模 型 的参 数化联系 ．不同的数据组合实际上代表 了不同的三维 特征 模 型 3 C A T I A V5 产 品设计过程具有 良好的协同性。 一 个产品的设计修改能够在整个设计的相关环节上反 映 出来 ． 实时进行数据的更新和模型 的更新 ． 达到十分完 美的参数化驱动效果 。这一点对于研制工作意义重大。 正是基 于 C A T I A V 5三维建模这些优点和特点 ．把液 压 阀块 的三维建模与工程 图输 出紧密地联 系起来 ． 在 可视化 的背景下 ， 把液压 阀块复杂 、 繁琐 的油道设计建 模工作化简为易， 大大地提高了效果 ， 降低了成本。 3 C A T I A V5在液压 阀块设计 中的应 用 3 _ 1 液 压 阀块体 的设计 内容 阀块体 的设计内容应包括 1 阀块体孔道布置 ， 绘制孔道立体示 意图 轴侧 视 图 Hv d r a ul i cs Pn e uma t i c s＆ S e a l s ／ No． 05 ． 201 4 2 绘制阀块体零件工作 网 包括必要 的视 图 、 孔 道加T尺寸表以及技术要求 。 3 ． 2 液 压 阀块体 的设 计 过程 图 2所示为锻压设备开卷线液压系统 中的一个 阀 块 回路 的原理图． 将其作为研究对象进行设计 ． 要求将 矩形框 内的电磁换 向阀和液控单向阀以及单 向节流阀 集 成在 一个 阀块 上 图 2开 卷 线 液 压 系 统 中 的 一 个 阀 块 回 路 根据要求在 C A T I A V5软件 中设计液压 阀块的具 体 步 骤如 下 1 通过理论计算 。 计算 出进 油 口、 回油 口的通径 大小 。 2 结合原理 图， 估算 阀件在阀块上的布置 ， 根 据 所选择需要 的阀件 型号 ． 估算液压 阀块的外形尺寸 ． 并 用 C A T I A V 5建 出阀块外形实体模型 3 根据要求在阀块体上布置油路和螺纹孑 L 、 定位 孔 ．在 C A T I A V 5软件 实体 模 型 中可 以 反 映 出 阀块 中 油路之间的距离 、 深度 ， 有效地避免了各油 E l 之 间相互 干涉 。通过对原理图的分析发现 ． 5组叠加 阀的特征相 同． 通过 C A T I A V 5软件三维建模 中的阵列功能 ， 可以 大大缩减建模时间 4 核对阀的位置和工艺孔深度 、 位置 、 大小 ， 生成 零件 图 见图 3 由于 C A T I A V 5软件有方便的三维视 角 ． 以及透视功能 ， 从而可以从各个不 同的侧面 ， 查看 阀块上工艺孑 L 的定位尺寸和定形尺寸 ．以及油路 的干 涉问题 ． 如果发现问题可以及时修改 。 而且很容易进行 重绘 ． 从而提高了阀块 的设计效率。 5 修改确定后 。 可以根据 C A T I A V 5工程 图模块 将三维模型图转化成二维工程图 见 图 4 输 出， 方便快 捷地完成液压阀块的设计 C A T I A V 5的链接功能可 以 方便三维模型在设计过程 中的任何一个 阶段对其做修 改 ． 相应的二维工程 图不需要重新绘制 ． 只需要打开对 应的工程图． 将图纸做一下更新即可。 6 工程 图的输 出 。 通过 C A T I A V5中三模模 型与 二维 工程 图 的关联 性 ．选 择 需 要 的投 影 面 生成 主视 图 与轴测 图 ． 进 而在 主视 图 的基础 上 ， 投 影 出需要 的投 影 I 嚣 f f 0 擂 一 图 3阀块 零 件 图 囊 ， 鞲 图 4阀块 二 维 工 程 图 视图 ， 以及剖视 图， 局部放大 图等 ， 并且该软件 的工程 图模块 中有方便 的尺寸 自动生成功能 ．大大解放了设 计者的时间。从而可以将更多的精力投入在产品的优 化设 计 中 4 结语 液 压 阀块 设 计 一直 是 液 压行 业 设计 中 的难 点 和重 点 。 倍受 广 大 液压设 计 者 关注 。C A T I A V 5软 件 功 能强 大 ， 应用 C A T I A v 5软件设计液压阀块具有许多优点 1 使 阀块 实体转换 为可视 、 可分析 、 可修改 的实 体模 型 ， 以便 设计 人 员能 尽可 能在 设计 阶 段发 现 问题 2 可 以对阀块实体模 型进行不同视点的观察 ， 使 阀体孔 系的正确性检查 变得直观可靠 ．从而提高一次 性设计的成功率 3 设计人员能轻松地重新构造 自己的零件模型 ， 并 自动地更新二维工程图 从某锻压设备 的液压站实际运用 C A T I A V 5软件 设计液压 阀块来看 ．该方法提高了液压 阀块 的精度和 可靠性 。 降低了制造成本 。 参 考 文 献 【 1 】 盛选 禹． C A T I A三维模型入 门与提高【 M】 ． 北京 机械工业 出版 社 ． 2 0 0 3 ． [ 2 ] 尤春风． C A T I A V 5机械设计【 M 】 ． 北京 清华大学 出版社 ， 2 0 0 2 ． 【 3 】 吴作 为． S o l i d w o r k在液 压阀块设 计 中的应用 [ J ] ． 装备 制造技 术 ， 2 0 1 1 ， 1 1 1 3 5 1 3 6 ． 【 4 】 曹铭 ， 曾 良才 ， 等． P r o ／ e n g i n e e r 在液压 阀块设 计 中的应 用【 J ] ． 机床与液压 ， 2 0 0 7 ， 1 ． 4 7