引言

    集成式液壓系統(tǒng)可以減少管路聯(lián)接，降低系統(tǒng)復雜性，使系統(tǒng)的壓力損失、振動、泄漏顯著減小，而且安裝維護方便，便于系統(tǒng)的通用化和標準化設計生產(chǎn)，而液壓集成塊是集成式液壓系統(tǒng)的核心部件，它既是液壓元器件的承載體，又是系統(tǒng)關聯(lián)油路的通道體。隨著液壓技術的飛速發(fā)展，液壓系統(tǒng)的復雜程度將越來越高，因此快速準確的進行液壓集成塊設計將是縮短設計周期、降低生產(chǎn)成本的重要途徑。

1 設計平臺介紹

    1.1 Inventor軟-特點

    Inventor軟件是美國Autodesk公司推出的三維參數(shù)化實體模擬軟件。多樣化的顯示選項和人性化的設計思路，使其操作簡單，易于學習和利用。

    Inventor軟件是利用幾何圖形約束和方程耦合進行求解，從而將全尺寸約束細分為尺寸約束和幾何約束，工程關系就可以與幾何約束直接耦合處理，這種基于參數(shù)的變量化特征建模技術更符合工程師的設計思路，可以在裝配過程中或者基于裝配關系進行零部件的關聯(lián)設計，非常有利于創(chuàng)新設計。

    Inventor軟件的工程圖功能可以大幅度減少工程圖創(chuàng)建時間，工程圖創(chuàng)建時可以選擇不同的制圖標準進行表達，并且支持對標題欄、略圖符號等工程圖資源進行全局更新。同時由于Inventor與AutoCAD同出一家，Inventor軟件是目前與AutoCAD軟件兼容性最好的軟件。

    1.2 iFeature工具

    特征本來是為了最終應用預先構(gòu)想的抽象模型，而在實際工程設計中會有許多特定的特征且經(jīng)常重復使用，所以完全可以按照產(chǎn)品零件的幾何形狀和功能要求，通過定義尺寸、位置參數(shù)和各種屬性值將這些特征實例化，為此Inventor軟件提供了iFeature工具，將可用于多個設計的特征、草圖或子部件指定為iFeature，并保存為擴展名為“.ide”的文件用于在其他設計中重復使用。

    工程師可以根據(jù)自己認為在其他設計中有用的草圖特征創(chuàng)建iFeature。草圖特征的從屬特征包含在iFeature中。創(chuàng)建iFeature并將其存儲在目錄中后，可以從Windows資源管理器將其拖動到零件文件中，或者通過使用“插入iFeature”工具，在零件中放置iFeature，并且可以使用幾何約束和尺寸精確定位iFeature。如果要更改iFeature，可以編輯其草圖或特征定義或?qū)⑵滏溄拥蕉�義其大小的參數(shù)中。

2 建立液壓元器件安裝面特征庫

    液壓集成塊外表面是各類液壓元器件的安裝基面，一般液壓元器件多為標準件，其連接底板尺寸是特定的，所以其對應于液壓集成塊外表面的安裝面特征就是固定特征，而這些特征都是設計中經(jīng)常使用的特征，所以可以運用iFeature工具將這些元器件特征保存起來，建立液壓元器件安裝面特征庫，以便于在設計中重復使用，實現(xiàn)模塊化設計，提高設計效率。下面以DNIO疊加閥底板(DIN2430 A型)為例進行說明，具體步驟如下：

    1)按DIN2430 A型安裝面創(chuàng)建特征原始零件模型，如圖1所示。其中P、T、A、B油孔的深度為非固定特征尺寸，在原始零件模型中先任意賦值。

圖1 DIN2430 A型安裝面特征原始模型

    2)提取iFeature，封裝保存，建立安裝面特征庫。運用“工具”選項“提取iFeature”命令自原始模型提取特征，“定位基準”選取原始模型草圖平面，“尺寸參數(shù)”僅選擇P、T、A、B油孔和螺釘孔深度尺寸，然后保存，建立DIN2430A型安裝面特征庫，如圖2所示。

圖2 DIN2430 A型安裝面iFeature

3 液壓集成塊設計

    3.1 液壓集成塊的設計原則

    液壓集成塊符合液壓系統(tǒng)原理圖是設計的首要原則。集成塊的內(nèi)部油孔應盡量簡單，避免深孔和太多工藝孔。內(nèi)部貫通的油孔應有足夠的通流面積以及承壓能力。注意進出油口的方向和位置應該滿足設備安裝需要，同時應考慮有水平或垂直布置要求的元器件必須保證安裝后符合要求。對于經(jīng)常操作和調(diào)節(jié)的元器件，設計時應考慮使用時的便捷性。需要經(jīng)常檢修或更換的元器件，應布置在易于拆裝的位置。集成塊還應考慮設置安裝孔及起吊孔。

    3.2 液壓集成塊三維模型設計步驟

    1)首先根據(jù)液壓原理圖涉及的液壓元器件查看安裝面iFeature是否齊全，如果不齊，按相關樣本資料添加齊全。

    2)根據(jù)系統(tǒng)需用液壓元器件的數(shù)量規(guī)格，初步確定液壓集成塊的外形尺寸，繪制草圖，通過拉伸、旋轉(zhuǎn)等操作創(chuàng)建三維零件模型。

    3)按照系統(tǒng)工藝要求首先確定液壓集成塊進出油口的布置位置，然后初步確定其他元器件的布置，在集成塊的三維模型中逐個插入需要元器件安裝面的iFeature。例如在液壓集成塊上表面插入DIN2430A型安裝面特征，首先在集成塊零件模型的“零件特征”工具欄點擊命令，然后在特征庫中找到DIN2430A型安裝面iFeature，彈出圖3所示對話框后，先拾取液壓集成塊上表面，再根據(jù)設計需要指定角度，點擊“完成”。

圖3 插入iFeature對話框

    4)按液壓系統(tǒng)原理圖進行集成塊內(nèi)部孔道的設計，設計過程中可以調(diào)整元器件iFeature的定位尺寸及其特征孔的相關尺寸，使集成塊符合系統(tǒng)原理圖要求。例如需要將DIN2430 A型安裝面特征的油口P深度更改為100mm，首先在集成塊零件模型的“模型”工具欄找到DIN2430A型安裝面iFeature，然后右鍵單擊選擇“編輯iFeature”命令，彈出圖4所示對話框后，更改“P口深度”值為100mm，點擊“完成”。

圖4 更改iFeature特征參數(shù)對話框

    5)創(chuàng)建閥組裝配模型，將元器件在液壓集成塊上逐個進行裝配，檢查各元器件是否干涉，整體布置是否合理可行，如有需要再進行調(diào)整，直到滿足要求為止。

    6)生成最終工程圖，必要時可以轉(zhuǎn)化為“.DWG”格式文件。

    3.3 工程實例

    1)液壓原理圖分析，集成塊初步布置

    圖5為某液壓伺服系統(tǒng)原理圖，系統(tǒng)要求P、T油口布置在集成塊下表面，連接執(zhí)行件的油口A、B布置在集成塊的后表面�？紤]到系統(tǒng)使用維護的方便性，將過濾器安裝在集成塊的前表面上，其余液壓元件（包括伺服閥、壓力傳感器）統(tǒng)一布置在集成塊上表面，測壓點布置在除集成塊下表面的其余面上。在集成塊下表面設置四個安裝螺紋孔，左右側(cè)面設置起吊螺紋孔。

圖5 液壓系統(tǒng)原理圖

    2)創(chuàng)建液壓集成塊三維模型

    建立好完整的元器件安裝面特征庫，初步確定液壓集成塊的外形尺寸為150mm×200mm×550mm，然后逐個插入元器件的iFeature，對照原理圖進行集成塊內(nèi)部通道設計，同時調(diào)整iFeature定位尺寸以及特征參數(shù)，直到符合原理圖要求，最終集成塊外形調(diào)整為150mm×150mm×450mm，如圖6所示，集成塊體積十分小巧，內(nèi)部孔道也簡捷合理。

圖6 液壓集成塊三維模型

    3)生成液壓閥組裝配模型

    將所有元器件裝配到液壓集成塊之后，如圖7所示，檢查未發(fā)現(xiàn)有元器件的干涉情況，伺服閥、壓力傳感器維護更換都比較方便，元器件的調(diào)節(jié)以及出線也比較方便，測壓點布置位置合理，滿足系統(tǒng)要求。至此液壓集成塊三維模型設計完成，下一步就可以運用Inventor軟件生成最終的工程圖，進入生產(chǎn)制造階段。

圖7 液壓悶組裝配模型

4 結(jié)語

    運用Inventor軟件進行三維模擬設計，使液壓集成塊的設計變得直觀而簡單，可以在保證系統(tǒng)功能的前提下，最大可能的減小集成塊體積，從而降低制造成本，系統(tǒng)的集成度也進一步提高；通過iFeaturel具建立的液壓元器件安裝面特征庫可以在設計中重復使用，這種模塊化的操作，使設計效率大大提高；提取iFeature過程中可以有針對性的對特征參數(shù)進行封裝，避免了非關聯(lián)參數(shù)在設計過程中的誤更改，保證設計的準確性。

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本文標題：Inventor iFeature工具在液壓集成塊設計中的應用

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