液压集成块复杂阶梯孔系孔道校核方法研究

　　引言

　　液压集成块是安装各类板式阀、插装阀及其他附件的承装载体,具有结构紧凑、体积小、易于实现标准化等优点。由于液压系统组成的多样性和孔道连通关系的复杂性,集成块内部通油孔道往往构成立体交叉、密集复杂的孔系网络,在一个体积不大的六面体内集成了几十乃至上百个孔道,而且孔道类型繁杂,包括通油孔、安装孔、螺纹孔和工艺孔等,使得孔道设计和校核工作颇为费时费力且容易出错。

　　随着计算机技术的发展,涌现出了大量针对集成块孔道校核的算法研究[1~4],有效提高了集成块的设计质量和效率。但是通过分析发现,大多数的研究都是在手工设计集成块的基础上进行的,并没有将它与集成块智能布局布孔优化设计联系在一起[1~2],而且大多数的孔道校核都是采用包络圆柱体来简化孔道的,它较难处理插装式复杂阶梯孔系的孔道校核,为此,本文在借鉴前人研究成果的基础上,结合插装阀集成块的智能优化设计,提出一种有效地带有复杂阶梯孔系的孔道校核方法,实现了集成块设计过程的自动实时孔道校核。

　　1　复杂阶梯孔系孔道校核问题

　　液压集成块的孔道校核包括通断校核和安全校核。通断校核是指设计的孔道是否满足液压系统原理图中的连通关系要求;安全校核是指孔道之间、孔道与各构造面之间是否满足最小安全壁厚要求以及相连孔道是否具有良好的通流截面。同时,考虑工厂的实际加工能力,要求每个孔道的孔径和深度均在可加工范围之内。

　　阶梯孔一般具有多个直径多层结构,结构复杂,在孔道校核中无法将孔道简化为单一包络圆柱体来实现,而只能将阶梯进行分段,对每一段分别进行校核。另外,由于插装阀中的侧向孔道是与主孔直接连通的,但在孔道连通设计中阶梯主孔和侧向孔却不是在同一条线网,这就给判断两孔是否需要校核带来了困难。

　　2　集成块孔道校核判断

　　在孔道校核过程中有许多孔道之间是不需要进行校核的,例如同一阀组下的孔道之间。将不需要校核的孔道直接略过在很大程度上可以缩短集成块优化设计时间,提高设计效率。但许多研究人员都忽略了对应校核孔道的判断过程,只有文献[4]研究的板式阀集成块的智能设计系统中提到同一线网内的孔道和同一阀组下的孔道之间不需要校核,但仅限于板式阀类的直通孔道校核。本文在深入分析插装式集成块内部孔道的结构特征及其位置关系基础上,针对带有复杂阶梯孔系的插装式集成块设计中校核孔道判断问题,在前人研究的基础上进行了补充和改进。

　　如图1所示的同一线网连通实例中,已知孔道1-P、2-P、3-P处在同一条线网,各孔坐标位置如图1,若按照“同一线网内的孔道之间不需要校核”的规则进行连通,则会出现图1a所示的结果,很明显这种连通方式是不允许的,必须对孔道1-P和3-P进行干涉校核,正确的连通结果如图1b所示。因此,带有阶梯式孔道的安全校核不能简单地按照“同一线网内的孔道之间不需要校核”的规则进行判断。