基于顺序优化的液压集成块孔道连通设计

　　0 引 言

　　液压集成块是安装各类板式阀和插装阀及其他附件的承装载体,由于液压系统组成的非标准性和所承装阀体及其相互连通关系的多样性,集成块内部通油孔道常常构成立体交叉、密集复杂的孔系网络,使其设计工作颇为费时费力且极易出错.

　　集成块的孔道连通设计,是根据系统原理图中各油口间的连通关系及集成块装配关系设计方案,确定连通孔道的位置和深度,以及必要时增加的工艺孔的位置和深度.目前国内外对集成块孔道连通设计的研究主要是以工艺孔数目最少及连通路径最短为优化目标^[1~3]来进行的.该方法只能实现单线网(借鉴集成电路布图^[4]中的线网概念)连通最优,很难保证整个孔系网络的连通结果最优.本文在全面分析集成块内部孔道空间关系及孔道连通设计规律的基础上,提出一种基于顺序优化的集成块孔道连通设计方法,即在实时孔道干涉校核下,对单条线网内部多个两端线网的连通顺序和多条线网之间的布线顺序进行优化,在保证所有孔道百分之百连通下完成所有孔道的最优化设计.

　　1 液压集成块孔道连通设计的数学优化模型

　　集成块一般由多条线网组成,每条线网的连通优化设计是在实时孔道干涉校核下,以两端线网连通设计算法为基础,结合线网内多个两端线网的连通优化顺序实现单条线网内所有孔道的连通优化.所有线网的连通则以单线网孔道连通优化设计为支撑,利用多条线网之间的布线优化顺序逐条完成每条线网的连通设计,最后实现所有线网的连通优化设计.图1所示为液压集成块孔道连通设计规划.

　　1.1 设计变量

　　在全面分析集成块的结构特征、内部孔道空间关系和孔道连通设计规律的基础上,给出液压集成块孔道网络优化设计的参数:

　　(1)

　　式中:H为单线网中需连通的孔道;M为单线网中需连通的孔道个数,M=2表示两端线网,M>2表示多端线网;h为设计的工艺孔;N为工艺孔数目,当N=0时,表示孔道可直接连通,不需工艺孔;F_i和f_j分别为连通孔道和工艺孔所在的构造基面;X_i、Y_i、Z_i和x_i、y_i、z_i分别为连通孔道和工艺孔在集成块体上的位置坐标;R_i、L_i和r_i、l_i分别为连通孔道和工艺孔的半径和深度;O为所有线网的布线顺序;a^α、a^β分别表示第α、β条线网;P为需连通线网的个数;S_k为某一线网中任一两端线网;u、v为该线网中任意两端孔;S为S_k的排列顺序,k为所有端孔M中任意两孔的组合数.