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摘要

介紹液壓系統(tǒng)中的集成塊在CAXA實(shí)體設(shè)計中的三維設(shè)計的應(yīng)用，提高設(shè)計的效率，可視化和可靠性。

關(guān)鍵詞：集成塊；CAXA實(shí)體設(shè)計；三維設(shè)計；特征元素

引言

現(xiàn)代液壓系統(tǒng)高度集成化的發(fā)展迅速，尤其在集成塊等關(guān)鍵部件的應(yīng)用，為了滿足復(fù)雜和精確的設(shè)計需要，大量采用三維設(shè)計的計算機(jī)輔助設(shè)計平臺。集成塊的塊體采用鋼質(zhì)和表面化學(xué)鍍鎳等成熟的材料和工藝，具有使用壽命長、表面防腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。為了更好的發(fā)揮其使用功能，必須合理的布置孔道的位置和間距，特別在高集成度條件下便充分體現(xiàn)出三維設(shè)計的優(yōu)越性。

CAXA實(shí)體設(shè)計是一種具有全功能一體化集成的三維設(shè)計軟件，它具有易學(xué)易用、快速創(chuàng)新、兼容協(xié)同等優(yōu)點(diǎn)，尤其是軟件中的“三維球”、“智能捕捉”“智能元素庫”、“拖放式的操作”等功能，操作起來簡單、快捷、方便、靈活，可以大幅度提高設(shè)計人員的工作效率。

在華新36MN鋼擠壓機(jī)項目的液壓系統(tǒng)上就應(yīng)用此軟件來繪制三維集成塊，充分驗證了CAXA實(shí)體設(shè)計軟件在集成塊設(shè)計和應(yīng)用中的優(yōu)勢。

集成塊的設(shè)計理念和規(guī)范

在集成塊的設(shè)計過程中，總要遵循的一條設(shè)計理念就是要以集成塊重量的最小化獲得液壓元件布置的最大化和系統(tǒng)性能的最優(yōu)化。在原材料價格持續(xù)上漲的背景下，設(shè)計過程必須考慮以最低的成本獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益，當(dāng)然設(shè)計是在滿足設(shè)計要求和功能的前提下盡可能的節(jié)省材料和成本。

集成塊的設(shè)計規(guī)范涉及到幾個方面：包括整體布局的合理性，滿足設(shè)備的安轉(zhuǎn)要求和配管走向；注意油路孔道的安全間距，防止交叉相通的間距過小；注意液壓元件的安轉(zhuǎn)特點(diǎn)，防止相互干擾。

集成塊的實(shí)體設(shè)計

下面以繪制集成塊實(shí)體為例來介紹CAXA實(shí)體的設(shè)計方法和使用特點(diǎn)。

打開CAXA實(shí)體設(shè)計軟件，我們可以看到界面右側(cè)的“設(shè)計元素庫”里，有很多的“智能圖素”，如長方體、圓柱體、緊固件等等，在設(shè)計過程中可以很方便的調(diào)用這些“智能圖素”，來提高我們的設(shè)計效率。集成塊形狀一般為矩形，所以直接選中“長方體”拖放到繪圖環(huán)境中便形成長方形實(shí)體。選擇“編輯包圍盒”來快速修改此長方形實(shí)體的外形尺寸，然后便可在該長方形實(shí)體上根據(jù)原理圖要求來生成各種油路孔道來繪制集成塊。

在此介紹生成兩種孔的方法：第一種是通過選擇“設(shè)計元素庫”→“工具”，將“自定義孔”拖到實(shí)體表面的基準(zhǔn)點(diǎn)上，在彈出的“定制孔”對話框內(nèi)通過設(shè)定不同的詳細(xì)參數(shù)即可生成所需的內(nèi)孔；第二種方法是通過旋轉(zhuǎn)特征來生成不同直徑和深度的孔（如插裝孔），具體步驟為選擇工具欄上的“旋轉(zhuǎn)特征”，在實(shí)體上選擇一個“基準(zhǔn)點(diǎn)”，在“旋轉(zhuǎn)特征向?qū)А睂υ捒蛑羞x擇“除料”，其余默認(rèn)設(shè)置即可，點(diǎn)擊“完成”后實(shí)體表面出現(xiàn)一個柵格平面，然后通過窗口下面的“二維繪圖”和“二維編輯”工具條繪制出所需孔的斷面輪廓圖，再點(diǎn)擊“完成選型”即出現(xiàn)孔的實(shí)體特征。當(dāng)然這兩種方法生成的孔均可通過改變“定制孔”的基本參數(shù)和“編輯草圖截面”來修改孔的尺寸特征。生成孔之后，通過激活三維球?qū)μ卣骺走M(jìn)行旋轉(zhuǎn)、平移、拷貝、陣列和鏡像等常用功能來確定其最終位置。當(dāng)所有特征孔完成后，也就基本完成了集成塊的基本設(shè)計。圖1就是已繪制完成的集成塊的三維實(shí)體圖形。

圖1 CAXA實(shí)體設(shè)計繪制的集成塊三維圖形

集成塊的渲染檢驗

集成塊繪制完畢后，為了能快速、便捷、直觀的觀察到集成塊內(nèi)部孔道的貫通關(guān)系，可以通過CAXA實(shí)體軟件的“截面”和“表面光澤”功能來實(shí)現(xiàn)。

假設(shè)要顯示集成塊任意一個截面的內(nèi)部情況，可以通過“修改”→“截面”，選擇不同的截面類型，再點(diǎn)擊所要觀察平面的任意一點(diǎn)，集成塊的截面圖形便顯示出來了，此時還可直接拖動截面沿一定方向來觀察任意截面。如果要整體觀察集成塊內(nèi)部孔道的相互關(guān)系，可以先選中集成塊實(shí)體處于“面邊點(diǎn)”狀態(tài)，然后拖動“玻璃”到實(shí)體表面，該表面即便處于透明狀態(tài)，此時可以清晰的觀察到實(shí)體內(nèi)部的所有孔道，從任意角度檢查孔道的位置、間距、相貫情況。圖2為集成塊經(jīng)過渲染后的效果，這時可以非常清晰的看清內(nèi)部孔道的關(guān)系。

如果想讓孔道更加容易辨認(rèn)，可以對不同孔道添加不同顏色來使其形成強(qiáng)烈的色差，通過“設(shè)計元素庫”→“表面光澤”或“顏色” 來拖動其中不同顏色到內(nèi)孔表面便生成所需顏色。

圖2 集成塊渲染效果圖

集成塊的動畫設(shè)計

在液壓元件的樣本中，我們常常能夠見到爆炸圖的效果圖形，其實(shí)這些效果在CAXA實(shí)體軟件里很容易實(shí)現(xiàn)，不僅如此，在CAXA實(shí)體軟件中還可以使用智能動作，將靜態(tài)的爆炸圖轉(zhuǎn)換成動畫形式，作為演示動畫播放給用戶欣賞，以便更直觀、生動的了解集成塊的裝配效果。

集成塊繪制好以后，可以將生成好的液壓裝配元件通過“智能動畫向?qū)А眮砩珊喴椎膭赢嬈瑪啵部梢酝ㄟ^“智能動畫編輯器”來對運(yùn)動的過程和時間進(jìn)行精確的設(shè)置來達(dá)到制作復(fù)雜動畫的目的。

CAXA實(shí)體軟件的應(yīng)用技巧

⑴  特征合并，建立常用的液壓元素特征庫。

在實(shí)體繪圖過程中，經(jīng)常會生成許多標(biāo)準(zhǔn)元件的標(biāo)準(zhǔn)孔形，這些孔相對尺寸固定且使用頻率很高，因此可以將這些標(biāo)準(zhǔn)的孔形特征存入到“設(shè)計元素庫”里新建的特征庫中，便于再次調(diào)用。新建特征庫的方法為選擇“設(shè)計元素”→“新建”，此時在設(shè)計元素庫中添加了一個新的圖庫，如重命名為“液壓元素”，這樣便可將生成好多個特征孔（如10通徑閥的底孔）合并成一個特征元素存到新建的“液壓元素”庫中。

特征合并通常有兩種方法：第一種是選中多個特征孔，選擇“設(shè)計工具”→“組合特征”，確定后便將多特征元素合成為一個特征元素，然后將其直接拖入到“液壓元素”庫中即可，保存以后便可隨時調(diào)用。第二種方法更為簡便，只需將選中的多個特征孔直接拖入到“液壓元素”庫中即可。

⑵  特征元素（如孔）定位錨的應(yīng)用技巧。

假設(shè)要更改繪制好的集成塊的大小尺寸，如果前期沒有對特征元素的定位錨的狀態(tài)進(jìn)行合理設(shè)置，可能會使實(shí)體表面的特征孔沒有隨著集成塊的變化而變化，導(dǎo)致不必要的錯誤發(fā)生。為了避免這樣的情況發(fā)生，可以在每生成一個特征孔后，先點(diǎn)擊孔的定位錨，激活三維球，通過旋轉(zhuǎn)三維球?qū)⒍ㄎ诲^長軸旋轉(zhuǎn)指向孔的軸線方向，然后退出三維球狀態(tài)。再次選擇該孔的定位錨，點(diǎn)擊右鍵選擇“附著在曲面上”。對定位錨進(jìn)行這樣的設(shè)置后，不論實(shí)體尺寸如何變化，特征孔總是附著在表面上運(yùn)動。

⑶　布爾運(yùn)算在集成塊中的應(yīng)用技巧。

為了更加準(zhǔn)確、直觀的觀察到集成塊內(nèi)部孔道的貫通關(guān)系，除了用透明的渲染方式外，還有一種方法：那就是用“布爾運(yùn)算”的方法把內(nèi)部孔道的貫通關(guān)系用實(shí)體真實(shí)的顯示出來，這樣可以更準(zhǔn)確、更直觀、更仔細(xì)的觀察。

步驟如下：①在“設(shè)計元素庫”中拖放一個長方體。②改變長方體外形尺寸使之與已生成的集成塊外形的尺寸一致。③同時選中兩實(shí)體，選擇“設(shè)計工具”→“減運(yùn)算”，即生成圖3所示效果，這時圖形中出現(xiàn)的只有孔道的實(shí)體特征。

圖3 集成塊經(jīng)布爾運(yùn)算后的效果圖

集成塊的工程圖繪制

⑴  在CAXA實(shí)體軟件中繪制工程圖

CAXA實(shí)體軟件的二維繪圖功能主要用來創(chuàng)建與三維零件或裝配關(guān)聯(lián)的二維工程圖。在實(shí)體軟件中工程圖的生成步驟為：①選擇“文件”→“新建”→“繪圖”，進(jìn)入到工程圖環(huán)境。②選擇“生成”→“視圖”→“標(biāo)準(zhǔn)視圖”，選中“標(biāo)準(zhǔn)視圖”對話框中所要表達(dá)的視圖進(jìn)行生成。③利用CAXA實(shí)體軟件中的二維繪圖功能對工程圖進(jìn)行編輯。

⑵  在CAXA電子圖板中繪制工程圖

    在CAXA電子圖板中工程圖的生成步驟為：①選擇“工具”→“視圖管理”→“讀入標(biāo)準(zhǔn)視圖”，選擇已繪制完成的CAXA實(shí)體圖形文件，在“標(biāo)準(zhǔn)視圖輸出”對話框中選中所要表達(dá)的視圖進(jìn)行生成。②選擇“工具”→“視圖管理”→“生成剖視圖”，選擇剖視位置和方向，生成所需的剖視圖來表達(dá)內(nèi)部孔道的直徑和深度。③當(dāng)CAXA實(shí)體圖形文件修改變化，已生成的二維工程圖也可通過選擇“工具”→“視圖管理”→“視圖更新”來實(shí)時變化。④利用二維繪圖功能對工程圖進(jìn)行編輯生成最終的工程圖。圖4就是集成塊實(shí)體通過CAXA電子圖板生成的工程圖。

圖4 集成塊實(shí)體生成的工程圖

結(jié)語

在現(xiàn)代化的制造業(yè)中，科學(xué)的管理體系，嚴(yán)密的工藝流程，再配合先進(jìn)的設(shè)計軟件和加工設(shè)備是完成高質(zhì)量產(chǎn)品的堅實(shí)基礎(chǔ)。集成塊作為流體系統(tǒng)的一項重要部件，用CAXA實(shí)體軟件具有很強(qiáng)的交互性和可視性，不僅可以提高設(shè)計效率和產(chǎn)品的可靠性，而且操作簡便，對提高集成塊的設(shè)計水平有很大的幫助。