副標題#e#

第1章緒論

1．1引言

液壓傳動與控制技術在國民經濟各部門的廣泛應用，促進了液壓技術的飛速發展，同時也使液壓系統設計與制造的復雜性越來越高。液壓系統采用液壓閥集成裝配，如圖1．1所示，可以顯著減少管路聯接和接頭，降低系統的復雜性，增加現場添加和更改回路的柔性，具有結構緊湊、安裝維護方便、泄漏少、振動小、利于實現典型液壓系統的集成化和標準化等優點，因此應用日益廣泛[1][2]。

集成式液壓系統(Integrated Hydraulic Manifold Systems·IHMS)的核心單元是液壓閥塊(Hydraulic Manifold Bloeks-HMB)，它是一個或多個特別的預先鉆有多個孔的閥塊體，其上安裝有各種液壓元件，如液壓閥、管接頭、壓力表等，其內部的孔道與元件孔道相連通，構成液壓集成回路(Hydraulic Integrated Circuit)，實現系統控制要求。

在采用液壓閥塊的液壓系統設計中，閥塊設計是一項關鍵和枯燥的工作。液壓閥塊表面承裝板式閥的安裝面和管接頭的安裝，并利用其內部孔道溝通閥的連接口以構成局部系統液壓回路的復雜功能塊。閥塊體上分布著與液壓閥有關的液壓閥塊安裝孔、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，有時還要設置若干工藝孔。

一般一個閥塊體上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。在閥塊安裝布局中，各種元件應盡可能緊湊、均勻地分布在閥塊體各面，既要方便安裝、調試，又要符合美學要求，而且，布局方案與連通要求一起成為孔道設計的起始條件。元件間通過內部孔道連通，無法直接連通的需設置工藝孔。同時，設計時還必須滿足菲連通孔道問安全壁厚和連通孔道相交處通流截面等設計品質的要求。這些問題不僅導致傳統的人工布局、孔道連通及校核異常困難，即使采用一般的CAD方法亦難以確保設計質量。

閥塊的生產制造屬于單件小批量定制生產模式，在設計階段投入的大量時間和精力導致整個產品開發過程工作效率極低，因此亟待采取有效的計算機輔助方法來準確而快捷地設計，這己經成為國內外眾多研發機構和人員關注的焦點和難點。

但是液壓閥塊需要針對具體應用場合專門設計和試驗，計算機輔助液壓閥塊設計，尤其是基于三維實體的閥塊設計系統具有直觀、可靠、信息表達傳遞方便的優點，將成為提高設計效率和質量的有效途徑。也正因為如此，液壓閥塊CAD應用開發研究一直受到國內外液壓界的重視。同時，專業應用軟件開發技術，方法和工具的不斷發展和成熟，又促使人們不斷深入開展液壓閥塊的研究與開發。所以液壓閥塊CAD技術的發展對于提高產品的設計與加工質量和效率，提高產品的市場競爭能力，既有顯著的經濟效益與廣闊的發展前景。

1．2相關領域的發展現狀

1．2．1國外研究的現狀

國際上從20世紀70年代初就開始研究和探索利用計算機進行液壓系統和元件的輔助設計工作，80年代和90年代間涌現出大批研究成果，迄今開發出的各類液壓CAD軟件已有數十種。在液壓閥塊類零件設計方面的研發工作主要有：

(1)1982年，德國阿亨工業大學在Baeke教授的領導下，研制出了用于設計液壓控制閥塊的程序包I-IYKON[3]。該軟件包的硬件環境為ATM_ClassicModel 7870其功能具有自動設計閥塊上的孔道(包括斜孔)，并校驗孔道，能輸出符合DIN標準的閥塊視圖和任意剖面圖等。

(2)1983年，美國一家公司用Prime750工作站建立了閥塊的三維模型與投影。

(3)1983年，英國巴斯大學在PDP 11／23計算機上，研制了VOLE程序，可以繪制液壓閣塊等元件的立體模型圖，包括復合剖面圖、孔道實體圖等，設計人員可以用來校驗所設計的閥塊油路的連接情況。

(4)1985年，芬蘭坦佩雷工業大學在HPl000／A700小型機上開發出用于插裝閥塊設計的CAD軟件，孔道自動設計與干涉校驗同時進行，可以修改孔徑、移動孔位、線框模型消隱、孔表信息數據輸出、刀具選擇、刀具軌跡定義和NC代碼生成功能。