液压机本体柔性化设计相关技术的研究

　　一、引　言

　　液压机是成形生产中应用最广泛的设备之一,目前液压机的类别已达数十种之多。目前我国液压机生产行业中液压机本体结构的设计手段和整体技术水平 仍然落后于工业发达国家,生产中仍然采用传统的材料力学简化计算和经验设计相结合的设计手段,整个设计基本上是设计人员的个人行为,设计水平和设计质量完 全取决于设计人员的技术素质和设计水平,难以形成规范化的设计,且设计效率低、周期长,不利于后续生产的组织和实施,直接影响产品的交货期和企业在市场上 的竞争能力[1]。以天津某厂为例,一台新型液压机的设计周期为2~3个月,液压机重量与国外同规格的产品相比约重40%~50%[2]。为提高液压机设 计水平、增强相关企业在国际市场上的竞争能力,必须要引入先进的设计理论、广泛采用先进的CAD设计手段,而现代CAD技术已经发展到了支持基于特征的参 数化、变量化设计的发展水平。参数化技术的提出,促成CAD技术产生了划时代的技术革命[3],为CAD/CAE/CAM的集成奠定了基础。

　　在此基础上,笔者在液压机本体CAD系统的开发中引入了柔性化的概念,柔性化设计与柔性化加工一样可以看作是广义柔性化的重要内容之一,它表现为在产品多 样化、小批量、定制化的要求下,设计过程可以在通用化的数据模型上进行,通过数据模型在不同功能要求下的更改和更新,驱动设计模型(即CAD模型)的拓扑 关系、尺寸参数、特征及其参数的更改和更新,以快速生成适应新的功能要求的产品设计模型[4],并可进一步在此模型基础上引入有限元分析等先进的分析方法 和技术,从而使产品的设计更为合理和优化。而液压机正属于这种系列化、多品种、定制化的大型机械产品,在开发其CAD应用系统过程中,很有必要引入柔性化 的设计理念。

　　二、柔性化设计系统的关键内容及开发方案

　　柔性化设计系统能够满足液压机本体设计这种多品种、小批量、定制化的设计要求,并意欲引入有限元分析、结构动态分析和结构优化等先进的分析设计手段[5],为此在系统的开发中,笔者认为应该注意以下两点:

　　1·设计后台的高级化

　　只有引入先进的基于特征的、参数化的CAD软件作为设计后台,才能够直观的显示设计结果、方便地进行相关的工程计算,并为有限元分析、结构优化等提供直接的接口基础。从而可以在设计初期做好相关预算、向客户演示产品模型。

　　2·设计界面的友好性

　　界面的友好性突出表现为面向设计人员的设计方案的可修改、可恢复性。大型机械产品的设计要充分考虑加工的要求、保证良好的工艺性,另外还需要考虑到企业本 身的设计风格与习惯、生产工艺与装备情况,招标企业的习惯、承受能力等各种客观因素。所以液压机本体设计CAD系统的开发中,注重界面的友好性,给压机设 计人员一定的可修改空间、增加整个系统的柔性也是一种必然要求。