1、SolidWorks 的液壓閥塊結構設計 3.1 液壓閥塊的結構特點及設計3.1.1 液壓閥塊的結構特點按照結構和用途劃分，液壓閥塊有條形塊(BarManifolds)、小板塊(Subplates),蓋板(Coverplates)、夾板(SandwichPlates)、閥安裝底板(VakeAdaptors)、泵閥塊(PumpManifolds)、邏輯閥塊(LogicManifolds)、疊加閥塊(AccumulatorManifolds)、專用閥塊(SpecialtyManifolds)、集流排管和連接塊(HeaderandJunctionBlocks)等多種形式3536。實際系統中的液壓閥塊

2、是由閥塊體以及其上安裝的各種液壓閥、管接頭、附件等元件組成。(1)SolidWorks 閥塊體閥塊體是集成式液壓系統的關鍵部件，它既是其它液壓元件的承裝載體，又是它們油路連通的通道體。閥塊體一般都采用長方體外型，材料一般用鋁或可鍛鑄鐵。閥塊體上分布有與液壓閥有關的安裝孔、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生干涉有時還要設置工藝孔。一般一個比較簡單的閥塊體上至少有 40-60個孔，稍微復雜一點的就有上百個，這些孔道構成一個縱橫交錯的孔系網絡。閥塊體上的孔道有光孔、階梯孔、螺紋孔等多種形式，一般均為直孔，便于在普通鉆床和數控機床上加工。有時出于特殊的連通

3、要求設置成斜孔，但很少采用。(2)SolidWorks 液壓閥液壓閥一般為標準件，包括各類板式閥、插裝閥、疊加閥等，由連接螺釘安裝在閥塊體上，實現液壓回路的控制功能。(3)SolidWorks 管接頭管接頭用于外部管路與閥塊的連接。各種閥和閥塊體組成的液壓回路，要對液壓缸等執行機構進行控制，以及進油、回油、泄油等，必須與外部管路連接才能實現。(4)其它附件包括管道連接法蘭、工藝孔堵塞、油路密封圈等附件。3.1.2 液壓閥塊的布局原則閥塊體外表面是閥類元件的安裝基面，內部是孔道的布置空間。閥塊的六個面構成一個安裝面的集合。通常底面不安裝元件，而是作為與油箱或其它閥塊的疊加面。在工程實際中，出于安

4、裝和操作方便的考慮，液壓閥的安裝角度通常采用直角。液壓閥塊上六個表面的功用(僅供參考):(1)頂面和底面液壓閥塊塊體的頂面和底面為疊加接合面，表面布有公用壓力油口 P、公用回油口 O、泄漏油口 L、以及四個螺栓孔。(2)前面、后面和右側面(a)右側面：安裝經常調整的元件，有壓力控制閥類，如溢流閥、減壓閥、順序閥等：流量控制閥類，如節流閥、調速閥等。(b)前面：安裝方向閥類，如電磁換向閥、單向閥等；當壓力閥類和流量閥類在右側面安裝不下時，應安裝在前面，以便調整。(c)后面：安裝方向閥類等不調整的元件。(3)左側面左側面設有連接執行機構的輸出油口，外測壓點以及其他輔助油口，如蓄能器油孔、接備用壓力

5、繼電器油孔等。液壓閥塊塊體的空間布局規劃是根據液壓系統原理圖和布置圖等的設計要求和設計人員的設計經驗進行的。經常性的原則如下：(1)安裝于液壓閥塊上的液壓元件的尺寸不得相互干涉。(2)閥塊的幾何尺寸主要考慮安裝在閥塊上的各元件的外型尺寸，使各元件之間有足夠的裝配空間。液壓元件之問的距離應大于 5mm,換向閥上的電磁鐵、壓力閥上的先導閥以及壓力表等可適當延伸到閥塊安裝平面以外，這樣可減小閥塊的體積。但要注意外伸部分不要與其他零件相碰。(3)在布局時，應考慮閥體的安裝方向是否合理，應該使閥芯處于水平方向，防止閥芯的自重影響閥的靈敏度，特別是換向閥一定要水平布置。(4)閥塊公共油孔的形狀和位置尺寸要

6、根據系統的設計要求來確定。 而確定閥塊上各元件的安裝參數則應盡可能考慮使需要連通的孔道最好正交，使它們直接連通，減少不必要的工藝孔。(5)由于每個元件都有兩個以上的通油孔道， 這些孔道又要與其它元件的孔道以及閥塊體上的公共油孔相連通，有時直接連通是不可能的，為此必須設計必要的工藝孔。閥塊的孔道設計就是確定孔道連通時所需增加工藝孔的數量、工藝孔的類型和位置尺寸以及閥塊上孔道的孔徑和孔深。(6)不通孔道之間的最小壁厚必須進行強度校核。(7)要注意液壓元件在閥塊上的固定螺孔不要與油道相碰，其最小壁厚也應進行強度校核等根據以上原則，液壓閥塊布局的優化方法如下：(1)如果在液壓閥塊某面上的液壓元件的數量

7、不超過 4 個，則分別布置液壓元件在 4 個角附近，不一定在角上.這樣可以保證在兩個邊附近進行工藝孔設計。(3)如果液壓閥塊某面上的液壓元件的數量超過 8 個以上，可以考慮使用智能方法進行優化設計。由于一般情況下，液壓閥塊包含的液壓元件總和不會超過 10 個以上，所以分配到各個面上的液壓元件數量不會超過 1O 個，一般在 3 到 5 個左右。由于在一般液壓閥塊設計中很少涉及到大量的液壓元件布置，所以根據前兩條的規則可以滿足系統設計的基本要求。3.1.3 液壓閥塊的設計思路集成塊單元回路圖實質上是液壓系統原理的一個等效轉換，它是設計塊式集成液壓控制裝置的基礎，也是設計集成塊的依據。閥塊圖紙上要有

8、相應的原理圖，原理圖除反映油路的連通性外，還要標出所用元件的規格型號、油口的名稱及孔徑，以便液壓閥塊的設計。設計閥塊前.首先要讀通原理圖，然后確定哪一部分油路可以集成。每個塊體上包括的元件數量應適中。閥塊體尺寸應考慮兩個側面所安裝的元件類型及外形尺寸，以及保證塊體內油道孔間的最小允許壁厚的原則下，力求結構緊湊、體積小、重量輕。3.2 基于特征的液壓閥塊的交互設計 3.2.ISolidWorks 閥塊的特征分析特征是設計者對涉及對象的功能、形狀、結構、制造、裝配、檢驗、管理與使用信息及其關系等具有確切的工程含義的深層次抽象的描述，是產品描述信息的集合3738。不同的應用領域和不同的對象，特征的抽

9、象和分類方法有所不同。在機械產品中，將構成零件的特征分為以下幾大類：輔助特征、幾何特征等。(1)輔助特征(2)如果在液壓閥塊某面上的液壓元件的數量不超過角附近以外， 其它液壓元件可根據情況分別布置在邊附近進行工藝孔設計。8 個，則除了分別布置液壓元件在 4 個4 個邊附近。這樣可以保證在一個到兩個輔助特征是進行基于特征的零件實體建模設計的輔助工具，并不是所設計實體模型的組成部分。在實體建模時，如何恰當地使用輔助特征來順利完成實體建模，具有很大的技巧性。在實體模型的特征創建完畢后，輔助特征可被隱藏或重新顯示。輔助特征主要包括：工作平面、工作軸、工作點、構造特征和特征管理設計樹。工作平面又稱工作基

10、準面，是輔助創建草圖及其特征和執行特征操作終止的工作平面。是一個無限邊界的平坦面，因實體建模的設計必須在某一平面上完成二維草圖繪制后，進行特征操作。所以，工作平面主要作用是確定草圖平面，同時也可以作為特征操作的終止參數平面和創建其他工作平面的中間媒體。(2)幾何特征幾何特征是構成零件實體模型的基本要素，是基于特征的實體建模的含義所在，是創建基體特征和進行細節特征操作的主要部分。根據創建方式不同，將幾何特征分為草圖特征和直接生成特征。草圖特征是由二維輪廓線或橫斷面進行拉伸、旋轉、掃描和放樣形成的特征，因此草圖特征又分為拉伸特征、旋轉特征、掃描和放樣特征。直接生成特征是直接參數地創建在實體模型上的

11、特征，是系統或設計者已定義好的參數化特征，在建模時，只需進行特征定位和輸入參數化尺寸值即可形成的特征。閥塊的特征可以知道，有最基本的基體特征，其余就是孔道及沉槽，整體設計特征如下圖所示：3.2.2 基于特征的 SolidWorksAPI 對象在SolidWorks 進行二次開發時，首先要建立 SolidWorks 的連接，創建 SolidWorks 的應用對象：LHmswAppAsObEcctSetswApp-SotidWokApplicalion)過這個曲ft就打開了SoiMWMw的接口.可以 0 用它的API法數了，接卜來就要厚立新的零件圖.裝配圖：DimPanAsObjectFig.3.

12、1Chanciisttreeofdesign1ftMd曾特征N5日Part-newpan例總裝配圉：DiniAiMTitiW,IObjectSAsmHy-iwappNewAsvmbh-這兩個函數創建了一個新的工作區，使能夠進行建模和裝配。“選擇”可以說是在使用 SolidWorks 時用得最多的一個命令，有很多命令在使用時都要選擇操作對象，通過調用 ModelDoc 對象中的 SelectBylD 函數來實現：ModelDoc.SelectBylD（objectName,objectType,x,y,z）這個函數在應用時需要輸入五個參數：objectName表示要選擇對象的名稱，該名稱是 So

13、lidWorks 在創建對象時按先后順序自動命名的，如基準面 l、 基準面 2、 Arcl、 Line3、 D1草圖 1Partl.SLDPRT：objectType 要輸入對象的類型， 如 PLANE（面卜 SKETCHSEGMENT（草圖上的對象如直線、圓弧等）、DIMENSION（尺寸標注）；x,y,Z 是平面上任一點的坐標值。在所選平面上插入草圖，調用 ModelDoc 中的 InscrtSketch 函數：ModelDoc.InsertSketeh()畫直線調用 ModelDoe 對象中的 CreateLine2 函數：ModelDoc.CreateLine2(xStart,ySta

14、rt,zStart,xEnd,yEnd,zEnd)ConstructionGeometry=TruexStart、 yStaa、 zStart、 rend、 yEnd、 zEnd 分別是直線的起點和終點坐標； ConstruetionGeometry=True時表示畫中心輔助線。畫矩形調用 ModelDoc 中的 SketchRectangle 函數：Part.SketchRectangle(vall,val2,zl,val3,val4,z2,val5)vail 和 val2 分別是左上角的 X 值和 Y 值，val3 和 val4 分別是右上角的 X 值和 Y 值，z1 和 z2 分別是左上

15、角和左下角的 Z 值。畫圓調用 ModelDoc對象中的 CreateCircle2 函數:ModelDoc.CteateCirele2（xg,yc,zc,xp,yp,zp）xc、yc、zc、xp、yp、zp 分別是圓心和圓上一點的坐標值。基本實體建模命令：拉伸調用 PanDoc 中的 FeatureExtrusion 函數：PartDoc.FeatureExtrusion（sd,flip,dir,tl,t2,dl,d2,dchkl,dchk2,ddirl,ddir2,dangl,dang2,offsetReverse1,ffsetReverse2）sd 為 TRUE 時表示單向拉伸為 FAL

16、SE 時雙向拉伸，以 0、l 表示；dir 為 TRUE 時表示正向拉伸。為真時有效；dir 為 TRUE 時表示反向拉伸，為真時有效；tl、t2 表示終止類型。可取下列值：0（給定深度卜 1（貫穿）、2（為貫穿下一個）、3（成形到一頂點）、4（成形到一面卜 5（到離指定面指定的距離卜 6（兩側對稱）；dl、d2 表示拉伸的深度；ddirl、ddir2 為 TRUE 時表示帶拔模角拉伸；dangl、dan92 為 TRUE 時表示向內拔模，為 FALSE 是向外拔模；0ffsetRe2verseI,0ffsetReverse2 控制到離指定面指定的距離，在 t1、t2 為 5 時有效。其中 d

17、2、dchk2、ddir2、dang2、0ffsetReverse2 在雙向拉伸時有效。切除拉伸調用 PartDoc 中的 FeatureCut 函數：Part.FeatureManager.FeatureCut(sd,flip,dir,tl,t2,dl,d2,dchkl,dchk2,ddirl,ddir2,dangl,dan92,off.Revea1,offsetReverse2;keeppieceindex,normalcut)sd 為 TRUE 時表示單向拉伸，為 FALSE 時雙向拉伸，以 0、1 表示；flip 為 TRUE 時表示切除輪廓外的材料；dir 為 TRUE 時表示反向拉

18、伸，為真時有效；t1、t2 表示終止類型，可取下列值：0（給定深度）、l（貫穿）、2（為貫穿下一個卜 3（成形到一頂點卜 4（成形到一面）、5（到離指定面指定的距離卜 6（兩側對稱）；dl,d2 表示切割的深度；ddirl、dd 破為 TRUE 時表示帶拔模角拉伸； dangl、 dan92 為 TRUE 時表示向內拔模， 為 FALSE 是向外拔模； 0ffsetRe2versel,0ffsetReverse2控制到離指定面指定的距離，在 tl、t2 為 5 時有效。其中 d2、dchk2、ddir2、dan92、offsetReverse2 在雙向拉伸時有效。NormalCut 正常切除時

19、為 TRUE,否則為 FALSE。.2.3 閥塊特征的 SolidWorks 參數化設計基于特征參數化建模技術是將特征設計方法與參數化技術有機的結合起來，從而實現對多種設計方式（自頂而下或自底而上等）和設計形式（原始設計、相似設計和衍生設計等）的支持39。這種理念的提出，改變了傳統 CAD 系統完全靠設計者指出零件幾何圖素的位置這一限制，將零件幾何體的多個圖素結合在一起，形成一個以特征為操作單位的新語義實體，這將包含比幾何圖素多得多的零件描述。對于一個特征來說其構成的幾何圖索之間的拓撲關系是不變的，特征形狀的變化只能通過給特征指定不同的參數值來實現40。對零件的修改就可轉化為對構成零件特征參數

20、的修改，使得用戶不用直接參與修改零件幾何圖素位置關系的工作，大大方便了零件的設計與后期修改。本設計主要采用特征參數化技術。系統首先對閥塊進行特征分析，然后進行確定特征建立的次序，將特征歸納為參數的表達形式；最后利用 Solidworks 進行建模，在程序中進行參數設置，實現參數化驅動。利用 SolidWorks 類型庫的支持對該系統的模塊進行二次開發。草圖特征和螺紋孔定位銷孔采用基于特征的全參數造型技術，用戶可以方便地利用特征造型技術新建零件實體，也可通過 SolidWorks 系統所提供的特征樹等功能對己有零件實體進行編輯和修改。 采用 VB 開發參數化建模和造型實質上是在更深的層次中應用

21、SolidWorks,即直接利用 VB 程序對SolidWorks 的內部特征函數進行調用從而實現特征的生成、修改、編輯、保存等操作。創建基體特征的時候采用人機交互的形式建立模型，設置合理的設計變量，再通過 VB 程序驅動設計變量實現模型的更新。首先根據液壓系統原理圖和布置圖等的要求，初步確定液壓閥塊的大小。在 SolidWorks 中設計閥塊的基體特征，閥塊的基體是一個長方體，考慮到后期孔道特征的在各個面的創建，需要在長方體上增加輔助特征，即三個工作基準面：后視基準面，左視基準面和下視基準面，由于面的命名沒有什么規律，很多時候是程序自動來命名的，這樣，不方便使用 SelectbylD來選擇，

22、也不能使用坐標值來選擇一個面，那樣做更加糟糕，所以創建了三個輔助平面，對面進行布爾的判斷。然后，根據液壓閥塊在總裝圖中的位置初步確定液壓閥塊主油路孔和各元件在閥塊體上的位置，在選擇的基準面上確定一點，插入草圖，并且實現螺紋孔和定位銷孔的特征實現，將所用的每一個元件的底板草圖尺寸從建立的相應的數據庫中調出，驅動草圖特征在選擇面上的生成。隨著設計系統的增加，相應的各類液壓閥的底板草圖尺寸在數據庫中的模板也會增加，但每次增加的數量會相應的減少。這樣，就創建了如圖 3.2 所示的閥塊上的草圖特征及與參數無關的螺栓孔和定位銷孔的特征。第32程:初期持征的陶塊Fig.12In歸詞曲racierutoUi3

23、.3 孔道連通設計 3.3.1 孔道設計的原則液壓閥塊的六個構造基面上都分布有各種類型的孔道。閥塊孔道連通設計過程就是根據裝配關系設計方案和原理圖的要求，確定各類孔道的孔深，以實現預定的控制要求3839。閥塊孔道設計必須滿足以下要求：(1)滿足用戶要求，如尺寸限制、油孔位置、方位面等用戶的特殊需求。(2)滿足原理圖中對孔道連通關系的要求，該通的孔應保證連接暢通，并滿足規定的通流面積要求，不該連通的孔不通，并滿足壁厚要求。為保證閥塊設計的質量，在閥塊孔道設計中必須遵循以下準則：(1)孔道深度的數值不包括孔尖的深度，是指孔道主體部分(圓柱體)的深度；(2)連通孔道應盡量直通，不能直通的孔道，應保證

24、工藝孔位置安排合理、工藝孔數目最少、幾何尺寸最小且加工簡單；(3)相交兩孔應至少包容小孔半徑，垂直相交兩孔孔深至少達到另一孔中心線，對面相交兩孔相交部分深度應至少達到兩孔最小半徑值。對于不能直接相連的待通孔，需要設計工藝孔。而工藝孔的設計，不僅要滿足于連通兩待通孔，還應使油流通暢、能滿足一定的通流面積。所以在設計工藝孔位置、尺寸時除了遵循以上準則外，還應遵守以下規范：(1)工藝孔位置應保證至少通過小孔的一半；(2)工藝孔的半徑等于小孔的半徑 Rg=Min(Rl,R2)。3.3.2 孔道連通設計孔道連通設計的實質就是實現閥塊上任意兩條孔道的連通。分析兩孔道的相對位置關系是孔道連通設計的關鍵，它決

25、定了孔道設計的連通方法、工藝孔數目和工藝孔設計的情況等40。閥塊上兩孔道間的位置關系有以下幾種情況：(1)兩孔道位于同一平面(簡稱兩孔同面)對于兩孔同面的孔道連通設計比較簡單直觀，下面來重點研究一下兩孔對面和兩孔臨面的情況。設液壓閥塊的長寬高分別為 L,w,H。設待連通的兩個孔的坐標分別為臼，九）和乃.力（2）兩孔道位于相對平面（簡稱兩孔對面）兩孔位于相對平面的時候，分為兩種情況：前視基準面與基準面 1（后視基準面）；右視基準面和基準面 2（左視基準面）。先研究第一種情況，當兩點在前視基準面與基準面 1 上的時候，此時工藝孔需要打兩個，孔心分別為 i5外）和 3 H,二），：四個孔的孔深分別為

26、；1,W-z.H-min（/，三）4中二是根據底板尺寸和粒置自主隋定的.第二種情況的時候.兩個工藝扎心里標分別為y2*t和（巧，R.4）.四個孔的花泮分別為,工，ETj-min優.打-mine”工）甘.R./、中 x 是根據底板尺寸和位置自主確定的。（3）兩孔道位于相鄰平面（簡稱兩孔鄰面）兩孔位于相鄰平面的時候，分為四種情況，兩孔在右視基準面與基準面 1,兩孔在基準面 3 與基準面 1,兩孔在右視基準面與前視基準面， 兩孔在基準面 3 與前視基準面這里只列出第一種情況，其他以此類推。兩孔在右視基準面與基準面 1 的時候，此時需要打一個工藝孔，工藝孔的坐標是力,）三個孔的孔深分別為:天W口卜乃）.3.4 輔助功能的開發3.4.1 坐標轉換在 VisualBasic 的編程語言里對 SolidWorks 進行二次開發的語言所需要的坐標有些是空間坐標， 而數據庫里的坐標都是基于二維平面圖而建立的。為了要實現目標，必須進行坐標轉換以獲得草圖的坐標的時候程序是由兩部分組成，一部分是獲得草圖點空間坐標，一部分是獲得草圖點的空間坐標的坐標，