基于SolidWorks的液压缸参数化设计(4)

2019-05-17 18:52

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2.1缸体组件

一级缸组件与二级缸组件形成的密封容腔承受油压作用,因此一级缸体组件要有足够的强度,较高的表面精度和可靠的密封性。 2.1.1缸体与缸盖的连接形式 常见的缸体连接形式有:

(1) 法兰式连接,结构简单,加工方便,连接可靠,但是要求缸筒端部有足够的壁厚,

用以安装螺栓或旋入螺钉。

(2) 半环式连接,又内外半环式两种形式,半环式连接工艺好,连接可靠,结构紧凑,

但削弱了缸筒强度。

(3) 螺纹连接,也有内外式两种,其特点是体积小,重量轻,结构紧凑,但缸筒端部

结构较复杂。

(4) 拉杆式连接,结构简单,工艺性好,通用性强,但端盖的体积和重量较大。 (5) 焊接式连接,强度高,制造简单但焊接时易引起缸筒变形。 2.1.2缸筒、端盖和导向套的基本要求

缸筒是液压缸的主体,其内孔一般采用镗削、绞孔、滚压等精密加工工艺制造;缸筒压迫承受很大的液压力,因此,应具有足够的强度和刚度。

端盖装置在缸体端部,与缸筒形成密封油腔,同样承受很大的液压力,因此,端盖及其连接件都应该有足够的强度。

导向套对活塞或柱塞起导向和支撑作用,有些液压缸不设导向套,直接用端盖孔导向,这种结构简单,但磨损后必须更换端盖。 2.2密封装置

液压缸的密封装置是液压缸结构中重要环节之一,用于活塞、活塞杆和端盖等处,防止液压缸的内部泄漏。常见的密封结构如下:

(1)间隙式密封。间隙式密封是依靠活塞和缸体之间额相对运动的微小间隙密封的,多用于工作压力较低,缸体直径较小的液压缸中。

(2)活塞环和O形密封圈密封。活塞环优越于间隙密封,但活塞环制作和装配复杂,多用O形密封圈取而代之,构成O形密封。

(3)Y形密封圈密封。Y形密封圈密封性能好,结构简单,安装方便,是使用广泛的密封结构之一。将Y形密封圈放在活塞槽中,使其唇口向外对着压力油,增加了密封可靠性。 2.3液压缸缓冲装置

当液压缸带动质量较大的部件作快速往复运动时,应设置缓冲装置,以防止活塞运

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动到末端时与缸盖碰撞,产生噪声和冲击并造成液压缸损坏。液压缸的缓冲装置一般都是利用节流原理来实现。缓冲的原理是当活塞或缸筒接近行程终端时,在排油腔内增大回油阻力,从而降低液压缸的运动速度,避免活塞和缸体相撞。常见的缓冲装置形式有两种:间隙缓冲装置和节流阀缓冲装置。又可细分为:圆柱形环隙式缓冲装置,圆锥形环隙式缓冲装置,可变节流槽式缓冲装置,可调节流孔式缓冲装置。 2.4排气装置

液压传动系统中往往会混入空气,使系统工作不稳定,产生震动、爬行或前冲等现象,严重时会使系统不能正常工作。因此,设计液压缸时,必须考虑空气的排除。对于要求不高的液压缸,往往不设计专门的排气装置,而是将油口布置在缸筒两端的最高处,这样也能使空气随油液排往油箱,再从邮箱溢出;对于速度稳定性要求较高的液压缸和大型液压缸,常在液压缸的最高处专门设计排气装置,如排气塞、排气阀等。 2.5建立液压缸的三维模型

获得液压缸的二维图后,分析了各部件的结构和功能。知道各组件之间的关系和配合。在运用已知的立柱二维零件图,按照上面的尺寸标注和几何关系,分别将活塞杆、缸体、活塞、方向套、保持套等零件运用SolidWorks进行三维建模,最后将各部分零件进行装配,等到液压缸的三维模型。其中密封装置为标准件,可以直接从库中调取,不必要建立模型,只需将主要部件建模即可。从二维零件图可以获得尺寸,其中主尺寸如下:缸体总长L=1968mm,一级缸L1=1588mm,二级缸L2=1608mm,活柱L3=1688mm,一级缸外径D1=299mm,二级缸外径D2=235mm,活柱直径D3=160mm。

图2:三维液压缸实体

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3参数化设计

在SolidWorks环境下,构造液压缸的零件二维草图,对草图的线、点加以约束,通过旋转、拉伸、切除等操作形成三维模型。参数化建模,就是利用VBA语言来实现建模操作,对主要参数进行参数化,从而实现对参数重新赋值,重新生成另一种尺寸的三维模型,从而实现参数化。参数化设计是通过改动图形的某一部分或某几部分的尺寸,或修改已定义好的零件参数,自动完成对图形中相关部分的改动,从而实现对图形的驱动。参数驱动的方式便于用户修改和设计。 3.1活柱的参数化设计

运用SolidWorks宏编辑,建立活柱的参数化模型。具体建模过程如下: 1)根据液压缸的结构和功能,分析二维图,确定活柱的参数;

需要参数化的参数为:活柱小径d1,活柱大径d2,活柱长度l,活柱杆头圆孔直径d3。将这些参数设置为未知变量,根据用户的要求可自行确定,其他的尺寸可根据以上参数列出方程和代数关系,有些标准件可以不用参数化,这给参数化过程变得简洁了不少。 打开宏新建窗口,点击工具栏的【插入】→【用户窗体】,建立一个窗体,再点击工具箱里的控件,将其添加到窗体中,修改一些控件的属性,建立图3.1的窗体:

图3.1活柱参数化窗体

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图中参数为二维图纸上尺寸,设为默认参数,用户可以根据需要进行设定。 2)绘制草图1

草图1为活柱的外形结构:

图3.2活柱草图1

部分程序代码如下:

Dim swApp As Object ‘定义Solidworks对象的变量 Dim part As Object ‘定义ModleDoc对象的变量 Sub main()

Set swApp = Application.SldWorks ‘激活SolidWorks Set part = swApp.NewDocument(\2008\\templates\\零件.prtdot\

Set part = swApp.ActivateDoc2(\零件1\

Set part = swApp.ActiveDoc ‘打开零件文件 boolstatus = part.Extension.SelectByID2(\前视基准面\\0)

part.SketchManager.InsertSketch True ‘选择前视基准面 以上代码在每个零件的编程过程中都会用到,为常用代码。 在此草图中,用的代码主要是直线代码: Dim SkLine As Object

Set SkLine = Part.SketchManager.CreateLine(X1, Y1, Z1, X2, Y2, Z2) (X1, Y1, Z1)为直线起点坐标,(Z1, X2, Y2, Z2)为直线终点坐标。 3)草图1生成三维模型

退出草图工作环境,在特征环境下,选择【特征】→【旋转凸台】,即可生成三维模型。

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代码如下:

boolstatus = Part.Extension.SelectByID2(\\0, 0, 0, False, 4,

Nothing, 0) ‘选择旋转中心线 boolstatus = Part.Extension.SelectByID2(\草图1\ ‘选择旋转的草图 Part.InsertRevolvedRefSurface 6.28318530718, False, 3.14159265359, 0

‘选择旋转角度,6.28318530718即为360度 4)绘制草图2

草图2为活柱内部结构:

图3.3活柱草图2

在此草图中用到另一函数画一切线圆弧,代码如下:

SetSkArc=Part.SketchManager.CreateTangentArc(X1, Y1, Z1, X2, Y2, Z2, 1)

(X1, Y1, Z1)为圆弧起点坐标,(X2, Y2, Z2)为圆弧终点坐标。1表示为顺圆弧,-1则表示逆圆弧。 5)草图2生成三维特征

退出草图工作环境,在特征环境下,选择【特征】→【旋转凸台】,即可生成三维模型。代码如下:

boolstatus = part.Extension.SelectByID2(( Name, Type, X, Y, Z, Append, Mark, Callout, SelectOption)

boolstatus = part.Extension.SelectByID2(( Name, Type, X, Y, Z, Append, Mark, Callout, SelectOption) ‘选择旋转中心线

boolstatus = part.Extension.SelectByID2(\草图2\ ‘选择草图2

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