基于SolidWorks的液压支架Top-Down三维设计方法的研究

1 前言

    近年来，随着综采技术的不断发展，为了实现产品的高产高效，对液压支架的性能要求越来越高，因此，设计人员需要利用更有效的设计手段，准确、快速地完成产品的设计，以满足用户对高性能产品的需求。

    Top-Down（自顶向下）设计是针对传统的Bottom-up(自下而上)的设计而言的。所谓Bottom-up设计，设计顺序是零件一组件一部件，然后用零件、组件和部件总装产品，配合零部件是独立设计，相互配合关系较简单，只需要打开相关联的零件进行配合和修改；而To-Down设计顺序是产品→部件→组件→零件，即在装配体中完成零部件的设计与配合，由于在装配体上直接设计出零部件，这样就从根本上避免了干涉现象的产生，同时当装配体设计完毕，零部件也就自动生成，自然就减少了工作量，提高了工作效率。特别是在精度要求很高，装配关系复杂的零件这种设计方法的优点是不言而喻的。

2 液压支架Top-Down三维设计

    总体设计工程师接到液压支架设计项目时一般会沿着图1的设计流程，根据前期签订的《三机配套图》、《液压支架技术协议》及《三机配套协议》，在三维软件环境下进行支架总方案的轮廓造型，初步制定出符合技术协议要求的架型，而不必考虑各部件内部的具体细节，并将各部件分发给不同的工程师进行协同设计。

图1 设计流程

    两柱掩护式液压支架主要由顶梁、掩护梁、底座、立柱、前后连杆、伸缩梁、护帮、推杆、顶架、脚踏板及各类千斤顶等部件组成。各部件设计工程师会针对部件结构复杂程度和设计要求书中的要求等特点，科学合理地采用Top-Down设计中的关联法设计、布局法设计及主零件法设计中的一种进行快速、高效的建模。

    2.1 关联法设计

    关联法设计指在装配环境中，利用已有的相关零件的轮廓投影，建立投影线，并在此基础上创建本零件的草图，进而创建其结构特征。该方法适用于设计结构比较简单，设计构思已经比较清楚，零件间单向传导的部件。如液压支架中的护帮、前后连杆、小四连杆等部件，以护帮设计为例，如下图2。先按尺寸和设计要求选择一标准基准面建立顶板的模型，接下来以顶板上面为基准面，设计附着在上面的零部件，最后将盖板附着在相邻的零件上设计，即可将护帮部件设计完成。

图2 护帮设计过程