基于SECOman的液压阀块三维设计与加工方法研究.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 0 9 ． 2 0 1 5 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 0 9 ． 0 1 7 基于 S E C Oma n 的液压 阀块三维设计与加工方法研究 何刘宇 ， 刘洪波 ， 李运华 ， 王 培 1 ． 北京航天发射技术研究所 ， 北京 1 0 0 0 7 6 ；2 ． 北京航空航天大学 自动化科学与电气工程学院， 北京 1 0 0 1 9 1 摘 要 针对液压阀块在设计 中容易出现油道间壁厚过薄和加工过程中频繁更换刀具致使加工效率低下等问题 ， 该文采用S E C O m a n 三维软件进行液压阀块的设计， 并将最终设计图输出至U G， 利用 U G的数控代码生成功能导出相应的G代码进行数控加工。实现了 液压阀块的设计加工流程一体化， 通过采用试验阀块对整个设计加工流程进行了实验验证， 结果表明， 该一体化方法能有效降低设计 和加工过程中的失误率， 提高生产效率和加工精度 ， 是未来液压阀块快速设计与加工的发展趋势。 关键词 液压； 阀块； 三维设计； 数控加工 中图分类号 T H1 3 7 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 0 9 0 0 5 3 0 4 3 D De s i g n a n d Pr o c e s s i n g M e t ho d o f Hy d r a ul i c Ma n i f o l d Ba s e d o n S ECOma n HELi u u ， L I U Ho n g - b o ， L 1Y u n h u a W ANG Pe i ’ 1 ． B e i j i n g I n s t i t u t e o f S p a c e L a u n c h T e c h n o l o g y , B e i j i n g 1 0 0 0 7 6 ， C h i n a ； 2 ． C o l l e g e o f Au t o ma t i o n S c i e n c e a n d E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ， B e i h a n g Un i v e r s i t y , B e ij i n g 1 0 0 1 9 1 ， C h i n a Ab s t r a c t Ad dre s s ing t h e i s s u e s o f t h e wa l l t h i c k n e s s i s o v e r t h i n a n d t h e a i g u i l l e s r e p l a c e d f r e q u e n t l y t o r e s u l t s the l o we r p r o c e s s e ffic i e n - c y , the S ECOman 3 D s o f t wa r e i s i n d u c e d t o the d e s i g n o f h y dra u l i c man i f o l d b l o c k ， the n the d e s i gn fil e s are e x p o r t e d t o the UG， a n d fi n a l l y the G c o d e i s b u i l d b y u s i n g UG t o t a k e t h e n ume r i c a l c o n t r o l p r o c e s s i n g ． Th e e x p e r i m e n t wi th the fl o w o f man i f o l d b l o c k p r o c e s s i n g i s c o mp l e t e d ． Th e e x p e ri me n t r e s u l t s s h o w tha t the me t h o d c o u l d d e c r e a s e the r a t e o f d e s i gn e r r o r e ffe c t i v e l y a n d i mp r o v e d the p r o c e s s p r e c i - s i o n ． I t i s a d e v e l o p me n t d i r e c t i o n o f the a p a c e d e s i gn an d p r o c e s s i n g o f h y dra u l i c ma n i f o l d b l o c k ． Ke y wo r d s h y dr a u l i c ； man i f o l d ； 3 D d e s i gn ； n u me r i c a l c o n t r o l p r o c e s s i n g O 引言 液压阀块通常又称作液压油路集成块， 它是液压 系统中集成和连接关联元件的重要方式 ， 它能显著减 少液压设备的占用空间和降低泄漏和减小流动损失 ， 并且结构 紧凑易 于维护 ， 因而在各种车载液压系统 中 有着广泛的应用。目前常用的几种三维设计软件都可 以进行油路集成块 的设计 ， 如 S o l i d E d g e 、 P r o ／ E 、 U G 等。但由于这些设计软件主要面对的是机械结构设 计， 对油路集成块中各油路属性的关系、 油路间的壁厚 的计算校验、 两油路连通区域的交叉面积计算等衡量 油路块设计优劣的重要指标则没有直接 的计算 和检查 方法 ， 因此需要在设计后期进行大量 的计算校验 ， 这样 会花费较多的设计时间。S E C O m a n 软件是一款专用于 液压系统油路块设计的软件 ， 它能 自动计算需要连通 的两个油路 的钻孔深度 ， 又具有油路 间壁厚的 自动检 测等功能， 减少了设计时的计算工作， 但它缺少对设计 完 的图纸进行数控加工制造 的支持功能 ， 在制造过程 收稿 日期 2 0 1 5 0 3 0 4 作者简介 何刘宇 1 9 8 1 一 ， 男 ， 上海人， 工程师 ， 博士研究生 ， 现从事机 电系统的智能控制、 液压、 电液系统的传动与控制等领域的科学研究。 中仍显得效率较低 ， 难以提高阀块的数字化设计制造 水平 。 针对上述问题 ， 本文研究了在 S E C O ma n 设计完成 后的阀块 的工程图如何生成 G 代码的问题。通过将 S E C O m a n 设计完成后的阀块的工程图转入到U G 下， 利 用 U G的数控加工功能生成 数控加工代码再进行数控 加工流程的一体化设计加工方法。通过实际的设计、 加工流程试 验对所 提出的方法进行 了验证 ， 取得 了较 好的效果 。 1 液压油路集成块结构及设计特点 液压油路集成块的主要作用是将各液压元件之间 的复杂油路连接关系集成在一个金属块内。为了加工 方便， 通常设计成长方体结构或者相邻表面垂直的带 有台阶的结构。有时为了提高系统的可维护和可重构 性， 也可以设计成片式结构并将多片组合在一起形成 整体结构的形式， 但这种结构形式对片间表面密封要 求较高。 在功能上 ， 集成油路块主要用于螺纹插装阀和板 式叠加阀之间的油路连接， 将众多结构复杂的液压阀 件、 过滤器 、 压力传感器等统一安装在一个阀块上， 提 高了系统 的集成度 、 便于整个 系统的安装调试。 53 Hv d r a u l i c s Pn e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 0 9 ． 2 0 1 5 加工出表面外形 ， 再结合各孔的坐标 、 孔径 、 深度 、 螺纹 规格等信息逐个打孔 ， 再通过去毛刺、 清洗 、 表面处理 等工序最终完成 。此过程需要人工逐个核对孔信息 ， 容易 出现失误 ， 且加工效率较低。因此 ， 这里提出了结 合 U G软件 的数控代码生成 功能实现油路集成块加工 的方法。具体步骤为 1 在油路块设计完成后 ， 在S E C O m a n 下利用E x ． p o r t t o 3 D Mo d e l 命令导出三维工程图 ， 这里选择生成后 缀名为 - s t p 格式的文件 ； 利用 D r i l l i n g l i s t 命令导出孔 系表 ； 2 在 S o l i d E d g e 软件下 打开该 ． s t p 格式 的文件 ， 再在S o l i d E d g e 下将其重新另存为一个新的． s t p 格式的 文件 使用中发现 ， 由于软件之间存在格式转换的问 题， 此时若直接用 U G打开步骤 1 中所保存的 ． s t p 的 文件会 出现多余 的线条 ， 通过反复测试发现用 S o l i d E d g e 软件先打开， 再重新另存为一个新的格式也为． s t p 文件可以解决此 问题 ； 3 在 U G下打开上步所另存的新的格式为-s t p 的 文件 ， 在 U G界面下 ， 点击 开始一 加工键 ， 进入加工环 境 ， 选择 D r i l l ， 并点击创建程序 ， 结合孔系表 中对应孔 的直径 、 深度等信息创建刀具 ， 并确定各平 面相应的加 工方 向、 走刀顺序和加工次序等 ； 4 通 过相应处理过程 ， 最终在 UG下得 到数控加 工代码 ； 5 将编写好的数控代码写入加工中心中， 进行加 工并最终得到加工好的油路块 ； 6 按要求完成倒角和表面处理等工作 ， 得到最终 产品。 4 实际设计加工验证 针对所提出的设计和加工流程 ， 这里设计一个简 单的阀块模型对阀块从设计到加工的一体化无图纸流 程的可行性进行 了验证 。 以一个六通径换向阀为例， 在 S E C O m a n 下设计出 其三维模型下的阀块如图 3 所示。 一 图3六通径阀的油路块模型 通过第 3 节中的设计和加工步骤 ， 同时导出阀块 的 孔系表信息， 在U G下得到系统的三维模型如图4 i．ff 示。 图4在UG下得到的油路块模型图 利用 U G下的加工功能进行数控代码的生成工作 具体分为以下几个步骤 1 将三维模型导人到U G中； 2 进人U G 软件的数控加工； 3 建立刀具库； 4 对该阀块建立加工所用的坐标系 ； 5 根据在 S E C O m a n 下导出的孔系表对孑 L 的类型 进行分类， 实行分类加工。 针对图3 中所设计的阀块， 根据以上步骤得到数控 加工代码， 代码中包含位置点信息、 孔深度信息、 加工 刀具类型信息等， 部分数控加工代码如下 T 5钻头 7 T 6钻 头 4 T 1 0钻 头 9 T 7 倒角刀 T 8丝锥 M 5 T 9 丝锥M1 0 T 1 0 面铣D 8 0 T 1 2中心钻B 4 术 l I c { I c 水木 木； I 水 球球木 术水水木 ； I c ； I c l 木木木 木珠丰 木木木球 冰球 N1 1 f 点钻 4 一 D 7 M5 G4 0 G1 7 G4 9 G9 0 G5 4 G2 8 G9 1 Z 0 ． 0 T1 2 M0 6 r o5 G0 0 G9 0 X1 9． 5 Y4 9． 8 S1 0 61 M0 3 G43 Z3 ． H 1 2 G 8 3 Z 一 5 ． 0 R 3 ． F 3 1 8 ． Q 0 ． 0 X6 0． Y5 0． 55 Y1 8 ． 0 5 X1 9 ． 5 Y1 8 ． 8 X41 ． Y24 ． X32 ． 2 Y3 4． 3 X41 ． Y4 4． 6 X4 9 ． 7 Y3 4 ． 3 G8 0 M05 M0 9 G28 G91 Z0． O 加工结束后 ， 再通过表面发黑处理等工艺过程后， 最后得到完成后 的阀块如图 5 所示。 从系统原理到设计 ， 再到最终转化为实际加工好 的阀块的整个过程来看 ， 利用 S E C O m a n 软件所构建常 55 液 压 气 动 与 密 ． I d ／ 20 1 5年 第 0 9期 d o i l O ． 3 9 6 9 4 ． i s s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 0 9 ． 0 1 8 基于 F l a s h 的多路阀主溢流阀维修指导系统的研究 李曙光 ， 黄志坚 ， 候小华 1 ． 广东工业大学 机电工程学院， 广东 广州5 1 0 0 0 6 ；2 ． 广州新欧机械有限公司， 广东 广州 5 1 0 7 0 0 摘要 针对多路阀主溢流阀结构较为复杂， 当出现故障时， 难以拆装维修。利用 F l a s h 软件良好的动画制作功能和A c t i o n S c r i p t 编程 功能设计了一套综合拆装指导动画、 主溢流阀原理指导动画、 故障诊断处理指导的维修指导系统。可以形象地指导维修人员对多路 阀主溢流阀进行拆装维修。 关键词 F l a s h ； 多路阀主溢流阀； 维修 中图分类号 T H1 3 7 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 0 9 0 0 5 6 0 4 Re s e a r c h o n M a i n Re l i e f Va l ve o f Mul t i ． wa y Va l v e M a i n t e na n c e S y s t e m Ba s e d o n Fl a s h L 1S h u - gu a n g ， HUANG Zh i -j i a n ’ ， HOUXi a o - h u a 2 1 ． S c h o o l o f Me c h a n i c a l a n d E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ， G u a n g d o n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , Gu a n g z h o u 5 1 0 0 0 6 ， C h i n a ； 2 ． Gu a n g z h o u X i n o u Ma c h i n e r y C o ． ， L t d ． ， G u a n g z h o u 5 1 0 7 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t F o r mu l t i - wa y v a l v e ma i n r e l i e f v a l v e s t r u c t u r e i s mo r e c o mp l i c a t e d ， i t 、 S h a r d t o ma i n t a i n wh e n t h e f a u l t O c c u r s ． Co mb i n e d the o u t s t a n d i n g a n i ma t i o n o f F l a s h wi t h t h e p r o g r a mmi n g o f Ac t i o n S c r i p t ， d e s i g n e d a ma i n t e n a n c e s y s t e m c o n t a i n i n g a s s e mb l y an d d i s a s s e mb l y d i r e c t i o n a n i ma t i o n ， ma i n s p i l l v a l v e p r i n c i p l e d i r e c t i o n an i ma t i o n ， t r o u b l e s h o o t i n g d i r e c t i o n ani ma t i o n ． T h e s y s t e m c o u l d p r o v i d e ma i n t e - n an c e d i r e c t i o n f o r ma i n s p i l l v a l v e s e r v i c e p e r s o n n e 1 ． Ke y wo r d s F l a s h ； ma i n r e l i e f v a l v e o f mu l t i - wa y v a l v e ； ma i n t e n a n c e O 引言 液压多路阀通常集成了控制执行件动作的多个换 基金项目 广东省重点实验室开放基金项 目 1 0 0 0 4 4 收稿 日期 2 0 1 5 一 O 1 2 2 作者简介 李 曙光 1 9 8 9 一 ， 男 ， 山东 潍坊人 ， 硕 士研究生 ， 主要研 究方 向 为机 电液系统设计 。 用阀底板及孔的数据库、 油路连通后深度 自动计算以 及独特油路透视功能等能够加快阀块的设计速度 ， 降 低设计时的难度， 再利用其孑 L 系表 自动生成功能并结 合 U G进行数控代码生成能够简化设计流程 ， 实现未来 的液压阀块的无纸化加工。 ■ 图5 数控加 工后 得到的阀块照片 5 结论 1 采用 S E C O m a n 进行阀块三维设计 ， 简化了液 压阀块的设计周期， 减少了设计失误率。利用U G的数 控代码生成功能提高了加工精度和效率， 进一步缩短 了产品研制流程 ； 5 6 向阀、 溢流阀、 电磁阀等控制阀。较高的集成度， 减少 了系统所 占用的空 间， 减小了管路的压力损失 ， 减少 了 装配时间 。但是集成度高也给多路阀的维修和故障 诊断带来 了较大的困难。 目前 国内的液压 维修企业 以小 型企业 为主 ， 企业 对于维修的管理和要求不是十分严格 。行业 内也没有 2 所提 出的设计加工一体化方法流程进行 了实 验验证， 并在实际液压系统上进行了使用测试， 取得了 较好 的效果 ， 验证 了所提 出的液压 阀块设计加工一体 化方法的有效可行性 ； 进一步 ， 将根据此研究制定标准 化设计流程 ， 目标是实现从设计到产品的无纸化加工。 参考文献 [ 1 ] 雷天觉． 新编液压工程手册f M】 ． 北京 北京理工大学出版社， 1 9 9 8 2 41 3 2 4 3 0 ． [ 2 ]2 张垫． 插装阀集成块孔系智能优化研究【 D 1 ． 秦皇岛 燕山大 学， 2 0 1 1 ． [ 3 】 刘丹． 液压阀块设计与应力分析[ J 】 ． 液压气动与密封， 2 0 1 3 ， 1 2 4 2 5 ． [ 4 】 韩 吕昌 U 用S E C O m a n简化油路块设计[ J ] ． 有色金属加工， 2 0 1 1 , 4 0 1 4 3 4 6 ． [ 5 】 朱小明， 胡传芳． 液压阀组的设计与制造[ J ] ． 制造技术与工 艺， 2 0 0 8 ， 3 8 4 - 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