工程機械液壓缸CAD關(guān)鍵技術(shù)研究

摘要：液壓缸在工程機械領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，主要起到液壓傳動作用。在液壓缸的設(shè)計與生產(chǎn)中都需要廣泛地采用計算機輔助設(shè)計即CAD技術(shù)，本文主要從六個方面進行CAD關(guān)鍵技術(shù)的細致分析。這六類關(guān)鍵技術(shù)的采用，可以有效地提高液壓缸設(shè)計的效率。

關(guān)鍵詞：工程機械;CAD;液壓缸

0 ?引言

液壓缸是傳動系統(tǒng)中非常重要的部件。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，液壓缸已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中，如礦山行業(yè)的挖煤機、機械行業(yè)的各種車床、冶金行業(yè)的各種爐、化工行業(yè)的各種設(shè)備、農(nóng)業(yè)行業(yè)的各種收割機械、輕紡行業(yè)的各種紡織設(shè)備等。鑒于液壓缸的重要性和普遍性，對液壓缸CAD關(guān)鍵技術(shù)展開研究很有必要。

1 ?液壓缸的介紹

液壓缸的類型有很多，具體液壓缸的類型如下：只向活塞的一側(cè)供給液壓油的為單作用液壓缸，從活塞的兩個方向供給液壓油的為雙作用液壓缸;液壓缸的活動機構(gòu)為活塞的為活塞式液壓缸，這種液壓缸可以向兩個方向運動;活動機構(gòu)為柱塞的為柱塞式液壓缸，這種液壓缸只能向一個方向運動;另外，還有伸縮式液壓缸和擺動式液壓缸。液壓缸內(nèi)部壓力有所不同，壓力較低的是中低液壓缸，壓力中等的稱為中高液壓缸，壓力較高的是高液壓缸。如果采用一般標準制造的液壓缸為標準液壓缸，如果采用特殊標準制造的液壓缸為特殊液壓缸。如圖1所示為一種較為典型的液壓缸的構(gòu)造。

從圖1所示液壓缸的結(jié)構(gòu)形式可知：液壓缸可以分為缸體組件、活塞組件、密封裝置、緩沖裝置和排氣裝置五大部分。

2 ?液壓缸CAD關(guān)鍵技術(shù)

液壓缸的設(shè)計以及液壓缸的生產(chǎn)都需要融入現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)，即需要廣泛地使用計算機，采用計算機進行輔助設(shè)計，簡稱CAD。為了更好地應(yīng)用CAD技術(shù)，還需要重點掌控相關(guān)的CAD關(guān)鍵技術(shù)，如標準化設(shè)計技術(shù)、參數(shù)化設(shè)計技術(shù)、Solid Works設(shè)計技術(shù)、Access設(shè)計技術(shù)、VB設(shè)計技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。

2.1 標準化設(shè)計

標準化設(shè)計是面對產(chǎn)品，采用統(tǒng)一的標準進行設(shè)計。目前標準化設(shè)計是液壓缸設(shè)計廣泛使用的方法，也是將來液壓缸設(shè)計的必然方向。目前進行液壓相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計的標準有很多，但是針對液壓缸設(shè)計的標準最多，進行液壓缸設(shè)計的標準也最成熟。采用標準化設(shè)計，極大的簡化了圖紙設(shè)計、工藝編制、生產(chǎn)制造、維修保養(yǎng)及維修更換等，有利于液壓缸的配套生產(chǎn)與分類銷售發(fā)貨等。總之，采用標準化設(shè)計，能給設(shè)計、制造、營銷、售后等環(huán)節(jié)帶來一系列的便利性。

2.2 參數(shù)化設(shè)計

參數(shù)化設(shè)計技術(shù)的基本思想是即使產(chǎn)品的零部件集合尺寸發(fā)生變化，產(chǎn)品的總體性能依然能夠滿足要求。非參數(shù)化設(shè)計要求產(chǎn)品的形狀和大小是確定的，結(jié)構(gòu)模型一旦確定之后，一旦希望修改產(chǎn)品零部件的尺寸，則需要重新進行產(chǎn)品的造型，即使新的結(jié)構(gòu)和原來的結(jié)構(gòu)相似也需要重新進行設(shè)計。參數(shù)化設(shè)計的優(yōu)點在于可以使用約束來應(yīng)對產(chǎn)品零部件幾何模型的修改。參數(shù)化設(shè)計可以從尺寸、拓撲或者應(yīng)力幾方面進行約束，一旦產(chǎn)品的總體約束確定之后，重新設(shè)計的產(chǎn)品只要滿足這種約束的要求，產(chǎn)品零部件細節(jié)的問題就可以重新定義。工程人員在進行產(chǎn)品設(shè)計的時候，只需要致力于產(chǎn)品某些零部件的創(chuàng)新與修改，不需要考慮太多太復(fù)雜的問題，大大節(jié)省工程人員的設(shè)計時間，提高設(shè)計的效率。

2.3 Solid Works三維設(shè)計

參數(shù)化設(shè)計的具體實現(xiàn)需要采用三維設(shè)計技術(shù)，目前行業(yè)內(nèi)使用最普遍的就是Solid Works三維設(shè)計。Solid Works公司最早在20世紀90年代開發(fā)了這種技術(shù)，這種軟件方便用戶使用，用戶上機操作快，學(xué)習(xí)比較容易，購買價格也比較低廉，可以給用戶帶來各種好處。并且，Solid Works還可以采用多種語言進行交互操作。針對一個產(chǎn)品，無論是先進行產(chǎn)品總體分析，再到細節(jié)設(shè)計，還是先進行產(chǎn)品零部件設(shè)計，再到零部件的整體拼接，Solid Works都可以滿足用戶的需求。采用Solid Works設(shè)計完成產(chǎn)品之后，還可以在該軟件上進行產(chǎn)品使用功能的模擬，在設(shè)計過程中還可以隨時進行產(chǎn)品的參數(shù)以及尺寸的修改。目前，該軟件已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在我國工程設(shè)計領(lǐng)域，無論是在高端設(shè)計領(lǐng)域還是低端設(shè)計領(lǐng)域，Solid Works都有廣泛的應(yīng)用，具有非常好的普適性。目前，為了使該軟件更廣泛地應(yīng)用在我國工程設(shè)計開發(fā)領(lǐng)域，已經(jīng)有專家把VB技術(shù)應(yīng)用到Solid Works改造中來。

2.4 Access協(xié)同開發(fā)

Access作為一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，可以訪問其他數(shù)據(jù)庫，也可以訪問Microsoft Excel中的數(shù)據(jù)。因為Excel更容易處理液壓缸的關(guān)鍵尺寸數(shù)據(jù)，所以將Excel數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Access中，這樣只需要再定義一下關(guān)鍵字就可以方便后續(xù)在VB中調(diào)用數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)一個一個賦值到變量中，這樣極大的縮短了數(shù)據(jù)庫的建立時間。

Access進行協(xié)同開發(fā)的層次結(jié)構(gòu)為自底向上結(jié)構(gòu)，層次結(jié)構(gòu)圖中首先列出的是“對象”。程序員能比較容易地創(chuàng)建表、查詢、窗體和報表等以顯示具體數(shù)據(jù)信息。“函數(shù)或表達式”可做檢驗方面的規(guī)則處理，如檢驗數(shù)據(jù)、強迫遵循某些事務(wù)規(guī)則或簡單的顯示某個數(shù)值。內(nèi)置的“宏”可完成相對復(fù)雜的任務(wù)，無須創(chuàng)建正式的程序。使用Access能創(chuàng)建高質(zhì)量的專業(yè)程序。最頂層憑借Windows API調(diào)用其他語言編寫函數(shù)或DLL動態(tài)鏈接庫。程序員能使用這些函數(shù)來編寫Access與其他程序或數(shù)據(jù)源的接口，從而開發(fā)出具有強大功能的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序。

2.5 VB與Access鏈接

VB技術(shù)具有良好的可視化界面，具有比較容易的編程平臺，基于這兩點，VB就可以作為參數(shù)化設(shè)計的有力工具。Access則具有強大的數(shù)據(jù)庫功能，可以為VB提供有效的后臺數(shù)據(jù)支持，通過兩者的結(jié)合，可以把數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇梢暬缑嬷衼恚梢园研枰臄?shù)據(jù)與建立的模型結(jié)合起來，這是參數(shù)化設(shè)計非常重要的一步。因此，液壓缸CAD需要掌握好VB與Access鏈接技術(shù)。

2.6 VB與Solid Works鏈接

為了使用VB技術(shù)對Solid Works 技術(shù)進行有效的改造，方便用戶的使用。Solid Works設(shè)計了可以便于VB開發(fā)的函數(shù)，根據(jù)這些函數(shù)可以有效地進行VB技術(shù)與Solid Works 技術(shù)的銜接。VB開發(fā)技術(shù)以Windows平臺為基礎(chǔ)，可以使用Windows平臺的各種最新技術(shù)，VB技術(shù)擁有強大的數(shù)據(jù)庫功能，采用VB技術(shù)進行Solid Works 的二次開發(fā)，可以把VB的數(shù)據(jù)庫功能與Solid Works的設(shè)計功能完美的結(jié)合起來，可以滿足不同用戶的定制要求。使用VB技術(shù)中的OLE控件功能對Solid Works 進行改進，可以方便地把OLE控件與Solid Works的API接口進行銜接，實現(xiàn)對Solid Works對象的有效控制。應(yīng)用VB技術(shù)進行Solid Works開發(fā)可以先建立Solid Works對象，再創(chuàng)建子對象，最后進行Solid Works總體的建模。

3 ?總結(jié)

液壓缸已廣泛應(yīng)用于各個工業(yè)領(lǐng)域，而推動液壓缸發(fā)展的重要環(huán)節(jié)就是液壓缸CAD設(shè)計。在液壓缸CAD設(shè)計過程中需要重點掌握六項關(guān)鍵技術(shù)，具體是標準化設(shè)計、參數(shù)化設(shè)計、Solid Works三維設(shè)計、Access協(xié)同開發(fā)、VB與Access鏈接、VB與Solid Works鏈接，在此基礎(chǔ)上才可推動液壓缸的設(shè)計與生產(chǎn)發(fā)展。

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作者簡介：朱文杰（1984-），男，江蘇泰州人，助理工程師，主要從事工程機械的設(shè)計與技術(shù)服務(wù)工作。