基于SolidWorks的液压阀块的设计研究（一）

(h)1999年，黄山禾开发了一个交互式液压阀块二维设计环境，使设计者可以方便快速地进行设计。阀块平面设计环境，具交互式孔系布置、孔系修改、阀块三维造型、多样的视觉效果和观察方式、孔道在图上的位置与数据的对应性和三维视图与二维视图的一致性等特征。阀块平面设计环境包括五个模块：成组孔管理模块；液压元件的布置、三维视图模块、编辑模块；连通关系的输入、编辑模块；三维造型；孔道数据管理模块。系统在AutoCADRl4平台上，用VisualC++5．0和ObjectARXSDK编写。

(i)2001年，乔进友博士针对液压阀块设计的三大棘手问题即空间布局、孔道连通规划和孔道连通设计，提出了新的理论基础和设计方法，作出以下创新：提出液压阀块空间布局的解决策略即通过遗传算法进行空间布局的智能设计，并提供了遗传算法无效时的解决方案一一基于规则的人机交互；提出液压阀块孔道连通规划的解决策略即应用图论中的有向图理论对孔道连通规划的数学模型成功地进行描述；提出液压阀块孔道连通设计的解决策略即利用新理论建立孔道连通设计优化的数学模型，分析了选择设计变量，确定目标函数的方法，以及孔道连通设计的约束条件。重点研究通过遗传算法进行孔道连通优化的智能设计。

针对上述理论方法，使用Visual C++6．0和Object ARX SDK开发了液压阀块智能‘设计系统，并己在依顿威格士(上海)有限公司投入使用。

(j)2001年，周惠友博士又提出了以树形结构为液压阀块路径优化设计的理论模型，并用树结构作为理论模型的数据结构，通过实例，验证了理论模型的简化和数据结构及优化解搜索方法的正确性，为液压阀块复杂孔道设计提供了理论依据。

(2)浙江大学流体传动与控制研究所在路雨祥教授的领导下，于1989年研制成功了插装阀液压系统设计FPTC-CAD系统[13]。该系统由液压系统原理图生成模块、液压系统总装图模块、三维立体模型生成模块、插装阀设计模块等五部分组成。在三维插装阀液压系统阀块CAD系统中，以AutoCAD为基础软件，利用Lisp语言对绘图软件进行二次开发，采用变参型技术建立三维阀块立体构筑工具库，以实现阀块的三维显示，利用“知识嵌入”方法解决了从立体图转化成工程零件图过程中判断推理难点[14][15]。

(3)大连理工大学对液压阀块的CAD、CAPP、CAM开发了集成化软件包，[16][17][18]设计了七个子系统，它们分别是：计算机辅助阀块设计子系统、阀块三维图形显示及十字剖面显示子系统、计算机动画模拟阀块数控加工子系统、数控加工机床与计算机接口通讯程序设计子系统以及编辑子系统。在计算机辅助阀块设计子系统中，将插装阀孔道设计和校核问题归结为插装阀阀块内部任意两孔道同面、对面、邻面等三种情况分别进行分析和处理。在孔道设计中，采用了优化设计思想，使用了分层序列法、穷举法、搜索法等优化方法。在孔道校核中，采用将插装阀块内任意两孔位置及其相互关系以两孔同面、两孔对面、两孔邻面为基础分解成平行、垂直和相交等情况分别进行处理。设计的结果可以以三维实体图形显示在屏幕上，该软件系统不能处理斜孔问题，不能处理用户自定义的插装阀孔，不能由用户指定插装阀中不得连通的部位。由于在孔道的自动设计中无法处理斜孔问题，当孔道设计比较复杂时，随着工艺孔个数的大量增加，阀块将变得很复杂。

(4)首钢液压机械厂和大连理工大学联合开发了二通插装阀块三维CAD软件系统091，该系统特点是：

(a)用交互式设计方法拟定插装阀块设计方案，并实现了交互式调整插装阀块设计方案。

(b)用交互式和自动式设计插装阀块孔道，并实现了交互式调整插装阀块孔道。对设计完毕的插装阀块进行孔道校核，校核结果以文本或图形方式显示于屏幕上。

(c)插装阀块设计中图形与数据可以自动转换。借助于AutoCAD高级造型扩展功能生成阀块体逼真三位图、浓淡渲染图、消隐视图及位置任意剖面图。可自动输出插装阀块方案参数和孔道数据文件，根据插装阀块方案参数和孔道数据又可以自动生成插装阀块三维立体图形。

(d)根据设计结果，绘制插装阀块零[件图和装配图。

(e)可输出CAD与CAPP接口的数据文件。

(5)北京自动化研究所在386或286微机(含协处理机)上开发了液压阀块CAD软件，该软件由五个模块组成，即交互式阀块设计、孔道信息输入、孔道校核、阀块工程图纸生成和设计及校验结果输出等五部分：

(a)交互式阀块设计模块，以AutoCAD为基础，由安装面图库、数据库、Auto lisp设计程序以及高级语言的接口组成。用户通过屏幕菜单调用进行阀块外形设计。在进行安装面设计时，用户通过图文并茂的菜单选择目标，只需输入一个基准点，其它相关信息则可自动通过数据库调入。在进行孔道的设计时，可以在不同的视图上显示其位置和深度，以提示孔与孔之间的连通关系。设计结束后，可将全部信息输出给孔道检验程序。

(b)孔道输入模块，用C语言编成，输入分单孔输入和组孔输入。

(c)孔道校核模块，用C语言编成，可校验各种直孔和空间斜孔(包括平头孔和锥孔)，在校验时，若两孔的实际壁厚小于所要求的壁厚时，程序给出实际壁厚值，当两孔通时，给出两孔轴心线段的最短连线距离。在孔道建模时，对实际情况不作任何简化。在出现危险通断关系时，可以按网格逐点进行布尔运算以求精确解。还可以单孔与全部孔道的校验，可生成阀块中所有孔道的通断关系表并给出通断关系是否正确的信息。