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液壓集成塊CAD技術(shù)的發(fā)展與研究
摘要:本文介紹了液壓集成塊的現(xiàn)階段發(fā)展?fàn)顩r以及它在集成系統(tǒng)中的作用。在分析液壓集成塊CAD應(yīng)用開發(fā)進展的基礎(chǔ)上，提出了深入開展液壓集成塊CAD研究開發(fā)的中心任務(wù)是完善集成塊設(shè)計規(guī)范和過程建模。支持并持續(xù)改進集成塊設(shè)計的整個過程，是液壓集成塊CAD研究開發(fā)的目標(biāo)。過程建模的思想方法將促使企業(yè)建立和改進開發(fā)能力成熟模型，進而提高企業(yè)的整體開發(fā)能力。
關(guān)鍵詞： 液壓集成塊；CAD技術(shù); 開發(fā)； 研究
The Development and Research of CAD Technic for Hydraulic Manifold Block
Abstract: Summary : This text has introduced the state of development and its role in integrated system of the present stage that the hydraulic pressure integrates one. On the basis of analysing that integrates a progress for CAD application and development in hydraulic pressure, is it launch hydraulic pressure integrate pieces of central task that CAD research and develop to is it integrate pieces of design specification and course modeling to perfect thoroughly to put forward. Support and is it integrate pieces of whole course that design to improve continuously, it is hydraulic pressure that integrate pieces of goal that CAD researches and develops. The modeling way of thinking of the course will impel enterprises to set up and improve the ripe model of development ability, and then improve the whole development ability of enterprises.
Key words: Hydraulic manifold block；CAD technique；Exploiture；Research
前言
在液壓系統(tǒng)設(shè)計中，液壓集成塊設(shè)計是一項關(guān)鍵的工作，液壓集成塊是安裝各種液壓元件，并在其內(nèi)部按照系統(tǒng)原理要求實現(xiàn)元件之間油道連通的復(fù)雜功能塊。它的應(yīng)用使液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加緊湊，安裝和調(diào)試也更加靈活方便。在一定尺寸限制的塊體上如何按照系統(tǒng)原理要求，正確合理的設(shè)計多個通道，對設(shè)計人員來說是一項艱巨的任務(wù)，因而單靠手工設(shè)計集成塊不僅速度慢，而且難免在設(shè)計過程中發(fā)生錯誤，影響工作的正常進行，造成很大的時間與資源的浪費。
正文
液壓集成塊作為各式板式閥，插裝閥及其其他附件的承裝載體，因液壓系統(tǒng)組成的非標(biāo)準(zhǔn)性和所承裝閥體及其相互連通關(guān)系的多樣性所致，其外部是多種不同格式和規(guī)格的液壓元件在各個方面的緊湊布局，內(nèi)部為十分密集，復(fù)雜的孔系網(wǎng)絡(luò)，在液壓集成塊自動優(yōu)化設(shè)計功能軟件系統(tǒng)開發(fā)中，一項重要的內(nèi)容是建立含有足夠信息量的且方便適用的液壓元件數(shù)據(jù)庫和圖形庫。對于液壓集成塊而言，安裝在塊上的各種液壓元件相關(guān)數(shù)據(jù)構(gòu)成了設(shè)計的基礎(chǔ)性信息，如：元件的外型尺寸，底版孔系數(shù)據(jù)，以及其他附加信息等，同時由于各個液壓生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的液壓元件系列不同，規(guī)格不同，種類繁多，外型尺寸各異，則深入剖析各類液壓元件的屬性及構(gòu)成規(guī)律，提取對集成塊設(shè)計有意義的信息，并按照一定的分類方法與集成塊 CAD技術(shù)接軌，深入開展液壓集成塊CAD的研究開發(fā)。
當(dāng)前液壓集成塊CAD應(yīng)用開發(fā)受到了國內(nèi)外液壓界的廣泛重視，專業(yè)應(yīng)用軟件開發(fā)技術(shù)，方法，工具的不斷發(fā)展和成熟，又促使人們更深入地開展液壓集成塊的開發(fā)與研究。液壓集成塊的CAD的研究與開發(fā)已為液壓工程設(shè)計提供了有力的支持，但其發(fā)展?jié)摿€沒有充分發(fā)掘。由于液壓集成塊的高附價值，液壓集成塊CAD技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)不但能夠滿足個別企業(yè)液壓集成塊的專業(yè)急需，同時也有望走上商品化專業(yè)軟件市場。對液壓集成塊CAD技術(shù)的研究開發(fā)提出全面的商品化，工程化要求并采取有效的方法學(xué)，技術(shù)和工具，將液壓集成塊CAD技術(shù)應(yīng)用軟件推向用戶市場是液壓集成塊CAD領(lǐng)域的重要工作。
液壓集成塊CAD應(yīng)用軟件將能自動生成與獲得最優(yōu)的布局不孔集成方案。實現(xiàn)了液壓集成塊布局孔集成方案的自動優(yōu)化設(shè)計。利用該軟件用戶只需要輸入液壓原理圖所提供的液壓元件及其元件之間的連通關(guān)系，則計算機自動完成中間的處理過程，包括液壓元件在集成塊體上的布局定位，實時干涉校核下的孔道自動連通，連通方案的目標(biāo)評價和布局方案的自動調(diào)整等步驟。最后形成集成塊的布局布孔最優(yōu)方案。在優(yōu)化設(shè)計過程中，需要以下幾項數(shù)據(jù)：1.元件的外型尺寸，用于裝配時進行外型干涉校核 2.元件底版孔系數(shù)據(jù)，包括元件底版上各油孔，螺紋孔等的坐標(biāo)位置和孔道大小，以及深度要求和安裝精度要求等 3.元件本身屬性，包括元件裝配的優(yōu)先面，優(yōu)先角度等
利用CAD的三維實體造型功能，可以將液壓集成塊自動設(shè)計結(jié)果，即集成塊外部元件布局和內(nèi)部孔道布局的集成方案，在CAD圖形庫中自動生成集成塊的三維結(jié)構(gòu)圖和裝配圖，在CAD的三維瀏覽工具的支持下，可以實現(xiàn)對集成塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和裝配圖的多方位，多角度的觀察，進而對檢驗方案結(jié)果及優(yōu)劣程度進行改造。其中，液壓集成塊三維裝配圖生成需要液壓元件圖形庫的支持。
安裝在液壓集成塊上的液壓元件通常有液壓閥，管接頭以及儀表等附件，多為標(biāo)準(zhǔn)件，并且同一系列同一類型不同型號的元件，其結(jié)構(gòu)基本相似，僅尺寸略有不同。因此液壓元件圖形庫較適合采用驅(qū)動法來建立，可以利用MDT提供的表驅(qū)動技術(shù)生成液壓元件的三維模型，完成元件圖形庫的設(shè)計開發(fā)。
MDT（AutoCAD Mechanical Desktop）是Autodesk公司在AutoCAD基礎(chǔ)上開發(fā)的基于特征的參數(shù)化三維實體造型軟件，是融二維繪圖和三維造型于一體的機械設(shè)計平臺。它包括參數(shù)花實體特征造型、曲面造型、零部件裝配及干涉檢查。三維與二維雙向關(guān)聯(lián)繪圖，是運行于微機上較為典型的機械CAD軟件之一。
針對集成塊CAD技術(shù)，當(dāng)前由上海第704研究所和上海交通大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的集成塊?？桌L圖軟件，已在工程實踐中發(fā)揮作用，有效保證了復(fù)雜集成塊的設(shè)計質(zhì)量。雙方在經(jīng)過多年的集成塊設(shè)計及其應(yīng)用軟件的研究開發(fā)，在工程實踐基礎(chǔ)上總結(jié)液壓集成塊設(shè)計規(guī)范，為集成塊CAD的深入研究開發(fā)創(chuàng)造了有利條件。液壓集成塊?？桌L圖軟件定位在集成塊設(shè)計中的孔道檢驗和自動繪圖兩個環(huán)節(jié)，即經(jīng)圖形用戶界面基于設(shè)計草圖輸入有關(guān)設(shè)計結(jié)果和設(shè)計要求，從而建立集成塊體的數(shù)學(xué)模型。通過多種方式全面檢查內(nèi)部孔道幾何關(guān)系，并比較驗證預(yù)定的連通關(guān)系要求，確定塊體設(shè)計中存在的問題。借助三維幾何觀察器顯示局部細(xì)節(jié)以及直接確定問題所在。從而幫助使用者識別設(shè)計錯誤，并采取必要的修正措施修改塊體模型有關(guān)數(shù)據(jù)。
從實踐中認(rèn)識到裝業(yè)應(yīng)用開發(fā)的重心應(yīng)放在染件的人機界面和軟件質(zhì)量上。校孔軟件是基于正確的塊體數(shù)學(xué)模型自動生成規(guī)范的圖紙。在?？桌L圖軟件中，集成塊設(shè)計信息與孔道效驗質(zhì)量特別是可靠性是該軟件開發(fā)的成敗，同時也影響工作效率。因此，就現(xiàn)階段該軟件使用狀況而言仍需要進一步的完善與強化。
就液壓集成塊CAD研究開發(fā)的工程化和商業(yè)化來說，盡管孔道繪圖部分已經(jīng)有經(jīng)驗基礎(chǔ)，但這仍不夠。校孔繪圖一度是集成塊設(shè)計的首要問題，軟件應(yīng)該保證一個完整而正確的集成塊設(shè)計過程，在明確給定設(shè)計結(jié)果表達形式和正確性的判斷依據(jù)的同時，集成塊設(shè)計規(guī)范更應(yīng)強調(diào)有效設(shè)計集成塊的過程規(guī)則，強調(diào)集成塊設(shè)計過程的規(guī)范性。
在軟件工程中，方法學(xué)是指導(dǎo)應(yīng)用開發(fā)的一種有效手段，它強調(diào)從軟件過程的全局框架出發(fā)，把握應(yīng)用開發(fā)項目的過程，隨著軟件應(yīng)用不斷進入過程專業(yè)領(lǐng)域，方法學(xué)也隨之滲透到各種硬產(chǎn)品及其過程的建模。
目前，在液壓集成塊設(shè)計應(yīng)用開發(fā)中仍拘泥于產(chǎn)品的設(shè)計結(jié)果信息建模，而在孔道校驗繪圖軟件中，集成塊的設(shè)計信息轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型記錄到相關(guān)描述文件，據(jù)此得到集成塊的三維幾何模型，并生成二維圖紙作為設(shè)計結(jié)果，此外對設(shè)計過程建模并無涉足?，F(xiàn)在關(guān)于集成塊CAD的研究開發(fā)，不能停留于結(jié)果信息建模，而要面向整個設(shè)計過程的建模。為此，需要強調(diào)完善集成塊的設(shè)計規(guī)范，特別是其設(shè)計過程規(guī)范，不斷完善集成塊設(shè)計規(guī)范和過程建模對液壓集成塊CAD研究開發(fā)的深入是當(dāng)務(wù)之急。
就設(shè)計全過程來說，設(shè)計師的工作從液壓控制系統(tǒng)原理方案分析開始，確定集成范圍和目標(biāo)要求，構(gòu)思總體部署方案和確定全部元件規(guī)格及其安裝位置，根據(jù)原理要求設(shè)計塊體孔系，設(shè)計師在塊體設(shè)計中要遵循設(shè)計規(guī)范與準(zhǔn)則，獲得集成塊裝配草圖與零件設(shè)計草圖，孔道校驗和技術(shù)文件編制。然而集成塊CAD研究開發(fā)的目標(biāo)在于促使設(shè)計師發(fā)揮創(chuàng)造性，即應(yīng)用開發(fā)應(yīng)定位于集成塊設(shè)計的前端。根據(jù)過程改進要求獲得設(shè)計過程規(guī)范是過程建模的前提。按照設(shè)計及開發(fā)能力以及過程改進的方法學(xué)框架，逐步建立行之有效的設(shè)計規(guī)范和設(shè)計模型。設(shè)計師利用軟件高效完成工作的同時，能充分發(fā)揮創(chuàng)造潛力，完成工作的創(chuàng)造性部分，即為集成塊CAD研究開發(fā)的最高目標(biāo)。明確這一目標(biāo)，液壓集成塊CAD研究開發(fā)任務(wù)也就明確了。
液壓集成塊CAD研究開發(fā)必須著眼于全局與長遠(yuǎn)，并著手于近期急需及條件允許的有限目標(biāo)范圍來實施。過程建模將成為集成塊CAD研究的關(guān)鍵；過程重組，再工程的方法學(xué)框架明確了液壓集成塊CAD研究開發(fā)的方向和中心內(nèi)容。
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