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摘要

介紹液壓系統中的集成塊在CAXA實體設計中的三維設計的應用，提高設計的效率，可視化和可靠性。

關鍵詞：集成塊；CAXA實體設計；三維設計；特征元素

引言

現代液壓系統高度集成化的發展迅速，尤其在集成塊等關鍵部件的應用，為了滿足復雜和精確的設計需要，大量采用三維設計的計算機輔助設計平臺。集成塊的塊體采用鋼質和表面化學鍍鎳等成熟的材料和工藝，具有使用壽命長、表面防腐蝕等優點。為了更好的發揮其使用功能，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出三維設計的優越性。

CAXA實體設計是一種具有全功能一體化集成的三維設計軟件，它具有易學易用、快速創新、兼容協同等優點，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，可以大幅度提高設計人員的工作效率。

在華新36MN鋼擠壓機項目的液壓系統上就應用此軟件來繪制三維集成塊，充分驗證了CAXA實體設計軟件在集成塊設計和應用中的優勢。

集成塊的設計理念和規范

在集成塊的設計過程中，總要遵循的一條設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性能的最優化。在原材料價格持續上漲的背景下，設計過程必須考慮以最低的成本獲取最大的經濟效益，當然設計是在滿足設計要求和功能的前提下盡可能的節省材料和成本。

集成塊的設計規范涉及到幾個方面：包括整體布局的合理性，滿足設備的安轉要求和配管走向；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特點，防止相互干擾。

集成塊的實體設計

下面以繪制集成塊實體為例來介紹CAXA實體的設計方法和使用特點。

打開CAXA實體設計軟件，我們可以看到界面右側的“設計元素庫”里，有很多的“智能圖素”，如長方體、圓柱體、緊固件等等，在設計過程中可以很方便的調用這些“智能圖素”，來提高我們的設計效率。集成塊形狀一般為矩形，所以直接選中“長方體”拖放到繪圖環境中便形成長方形實體。選擇“編輯包圍盒”來快速修改此長方形實體的外形尺寸，然后便可在該長方形實體上根據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“設計元素庫”→“工具”，將“自定義孔”拖到實體表面的基準點上，在彈出的“定制孔”對話框內通過設定不同的詳細參數即可生成所需的內孔；第二種方法是通過旋轉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“旋轉特征”，在實體上選擇一個“基準點”，在“旋轉特征向導”對話框中選擇“除料”，其余默認設置即可，點擊“完成”后實體表面出現一個柵格平面，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，再點擊“完成選型”即出現孔的實體特征。當然這兩種方法生成的孔均可通過改變“定制孔”的基本參數和“編輯草圖截面”來修改孔的尺寸特征。生成孔之后，通過激活三維球對特征孔進行旋轉、平移、拷貝、陣列和鏡像等常用功能來確定其最終位置。當所有特征孔完成后，也就基本完成了集成塊的基本設計。圖1就是已繪制完成的集成塊的三維實體圖形。

圖1 CAXA實體設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部孔道的貫通關系，可以通過CAXA實體軟件的“截面”和“表面光澤”功能來實現。

假設要顯示集成塊任意一個截面的內部情況，可以通過“修改”→“截面”，選擇不同的截面類型，再點擊所要觀察平面的任意一點，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部孔道的相互關系，可以先選中集成塊實體處于“面邊點”狀態，然后拖動“玻璃”到實體表面，該表面即便處于透明狀態，此時可以清晰的觀察到實體內部的所有孔道，從任意角度檢查孔道的位置、間距、相貫情況。圖2為集成塊經過渲染后的效果，這時可以非常清晰的看清內部孔道的關系。

如果想讓孔道更加容易辨認，可以對不同孔道添加不同顏色來使其形成強烈的色差，通過“設計元素庫”→“表面光澤”或“顏色” 來拖動其中不同顏色到內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，其實這些效果在CAXA實體軟件里很容易實現，不僅如此，在CAXA實體軟件中還可以使用智能動作，將靜態的爆炸圖轉換成動畫形式，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“智能動畫向導”來生成簡易的動畫片斷，也可以通過“智能動畫編輯器”來對運動的過程和時間進行精確的設置來達到制作復雜動畫的目的。

CAXA實體軟件的應用技巧

⑴  特征合并，建立常用的液壓元素特征庫。

在實體繪圖過程中，經常會生成許多標準元件的標準孔形，這些孔相對尺寸固定且使用頻率很高，因此可以將這些標準的孔形特征存入到“設計元素庫”里新建的特征庫中，便于再次調用。新建特征庫的方法為選擇“設計元素”→“新建”，此時在設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）定位錨的應用技巧。

假設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進行合理設置，可能會使實體表面的特征孔沒有隨著集成塊的變化而變化，導致不必要的錯誤發生。為了避免這樣的情況發生，可以在每生成一個特征孔后，先點擊孔的定位錨，激活三維球，通過旋轉三維球將定位錨長軸旋轉指向孔的軸線方向，然后退出三維球狀態。再次選擇該孔的定位錨，點擊右鍵選擇“附著在曲面上”。對定位錨進行這樣的設置后，不論實體尺寸如何變化，特征孔總是附著在表面上運動。

⑶　布爾運算在集成塊中的應用技巧。

為了更加準確、直觀的觀察到集成塊內部孔道的貫通關系，除了用透明的渲染方式外，還有一種方法：那就是用“布爾運算”的方法把內部孔道的貫通關系用實體真實的顯示出來，這樣可以更準確、更直觀、更仔細的觀察。

步驟如下：①在“設計元素庫”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同時選中兩實體，選擇“設計工具”→“減運算”，即生成圖3所示效果，這時圖形中出現的只有孔道的實體特征。

圖3 集成塊經布爾運算后的效果圖

集成塊的工程圖繪制

⑴  在CAXA實體軟件中繪制工程圖

CAXA實體軟件的二維繪圖功能主要用來創建與三維零件或裝配關聯的二維工程圖。在實體軟件中工程圖的生成步驟為：①選擇“文件”→“新建”→“繪圖”，進入到工程圖環境。②選擇“生成”→“視圖”→“標準視圖”，選中“標準視圖”對話框中所要表達的視圖進行生成。③利用CAXA實體軟件中的二維繪圖功能對工程圖進行編輯。

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”→“讀入標準視圖”，選擇已繪制完成的CAXA實體圖形文件，在“標準視圖輸出”對話框中選中所要表達的視圖進行生成。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內部孔道的直徑和深度。③當CAXA實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”來實時變化。④利用二維繪圖功能對工程圖進行編輯生成最終的工程圖。圖4就是集成塊實體通過CAXA電子圖板生成的工程圖。

圖4 集成塊實體生成的工程圖

結語

在現代化的制造業中，科學的管理體系，嚴密的工藝流程，再配合先進的設計軟件和加工設備是完成高質量產品的堅實基礎。集成塊作為流體系統的一項重要部件，用CAXA實體軟件具有很強的交互性和可視性，不僅可以提高設計效率和產品的可靠性，而且操作簡便，對提高集成塊的設計水平有很大的幫助。