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基于nx的溢流阀阀体的工艺分析及程序编制
摘要：溢流阀是一个集机电和液压一体化的复杂机械系统。溢流阀部件的载荷特性复杂。这些部件的设计和分析是采煤机发展的重要环节。目前, 我国溢流阀的设计方法比较传统, 设计过程不太智能, 在很大程度上依赖经验公式。虽然企业已经开始使用 CAD 和 CAE 软件等现代设计方法, 但它们只停留在 CAD 建模和 CAE 分析软件应用的初级阶段, 未能整合建模、分析和优化的设计过程, 这严重限制了溢流阀。设计效率和质量。为了解决上述问题, 促进溢流阀设计向数字化、集成化、智能化的方向发展, 将参数化思想引入到采煤机设计开发过程中, 并解决了提出了建模、分析和优化的集成。通过对参数化建模、参数化 CAE 分析和参数化优化关键技术的研究, 利用了参数化优化设计的关键技术。二次开发技术、参数化 CAD 建模技术、参数化 CAE 分析技术等计算机编程技术, 设计开发溢流阀牵引关键部件参数化设计与分析系统基于 NX 的零件。研究了基于 NX 的参数化建模关键技术。确定了基于尺寸驱动的参数化建模的方法和实现过程。开发了溢流阀关键部件的参数化 CAD 建模子系统, 使设计人员能够修改交互界面中的尺寸参数, 快速创建零件的三维模型。
关键词：溢流阀；NX；工艺设计

目 录
第一章 绪论 2
1.1 研究目的与意义 2
1.2 比例溢流阀简介 3
1.3 二通插装阀简介 4
1.4 比例溢流阀的国内外研究现状 5
1.4.1 产品研发 5
1.4.2 常规溢流阀 6
第二章 溢流阀总体结构方案设计 7
2.1 拟达到的性能参数 8
2.2 总体结构方案 8
2.3 先导阻尼网络选择 9
2.4 阀口结构设计 11
2.4.1 先导阀口设计 11
2.4.2 主阀口设计 12
第三章 溢流阀的性能分析研究 13
3.1 溢流阀结构参数测试 14
3.1.1 阀套内锥角测量 14
3.1.2 其他关键尺寸测量 15
3.2 比例溢流阀性能参数测试 15
3.2.1 测试平台搭建 16
3.2.2 不同阻尼网络对溢流阀性能的影响研究 17
第四章 结论 19
致 谢 20
参考文献 21

第一章 绪论
1.1 研究目的与意义
目前, 我国农业、水利、能源、交通、信息化、建筑、环保等行业发展迅速, 对机械设备的需求日益增加。如图1.1 所示, 液压产品体积小, 自动化程度高, 广泛应用于工程机械、机床设备、重型汽车工程、冶金机械和塑料机械。随着工业化和自动化程度的不断提高, 各行业对高性能、高可靠性液压元件的需求不断增加。

图 1.1 液压产品在各行业中的应用
然而, 我国在液压基础的设计、制造和试验方面却落后于我国。与国外同类产品相比, 国内液压基础普遍存在压力级低、泄漏大、质量不稳定、性能和质量可靠性差的缺点。因此, 我们只能依靠价格优势来完成中低端大型机的产品, 而在国内的中低端液压基础领域。竞争激烈, 市场趋于饱和, 利润率很低。在高端液压元件方面, 我国严重缺乏高档可变液压元件和高科技液压阀。在国家要求的许多重要应用和主要设备中, 高性能电液伺服-比例元件仍然主要依靠进口。一方面, 进口液压元件价格高, 不仅降低了国内液压机械的利润率, 而且降低了国内液压机械的市场竞争力。另一方面, 进口液压元件的订购往往有一两个月, 甚至半年, 严重影响了国内液压机械企业的生产计划和进度, 被动地失去了市场份额。为此, 国务院早在 2 0 0 9年5月就颁布了装备制造业调整振兴计划。在原有振兴装备制造业的 1 6个重大项目的基础上, 增加了电液伺服和比例部件等基本部件。我国制定的国家中长期科技发展规划 (2006-2020) 优先主题第26项的基本组成部分和一般组成部分是 "设计、制造和质量的关键技术"主要设备开发所需的关键基本部件和一般部件的生产 "。此外, 电液控制技术所需的核心部件被列为关键的研发内容。国内企业迫切需要自配套的高性能电液比例基础设施。 高性能电液比例溢流阀作为一种压力阀, 在液压机械中得到了广泛的应用, 因此迫切需要对其进行研究。目前, 螺纹和双向墨盒比例溢流阀的应用在高压、小流量 (小于 80L/min) 和大流量 (超过 200lmin) 下相当成熟, 而在中等流量情况下 (80-200 L/min), 其中工业消耗占70% 以上, 传统的板式比例溢流阀主要使用。与传统的板式比例溢流阀相比, 溢流阀更符合模块化、可配置性、开放性和集成化的未来发展趋势。因此, 目前的应用现状与液压元件的发展趋势不符。 为此, 在介质流量的情况下, 对带墨盒结构的比例溢流阀进行了模块化、可配置、可配置、可集成的设计和研究。提出了一套基于多学科的液压元件优化设计方法, 并开发了性能测试样机。希望通过对这一课题的研究, 得出有价值的理论和实践结论, 为下一代液压元件的发展提供设计依据。因此, 研究高性能墨盒比例溢流阀具有重要的理论和现实意义。
1.2 比例溢流阀简介
比例溢流阀的整体结构与传统溢流阀基本相似。它们之间的主要区别在于它们的压力调节机制。比例溢流阀由比例电磁铁调节, 而传统的溢流阀通常是通过调整压力调节弹簧的压缩来实现的。溢流阀在液压系统中的作用可以概括为: (1) 安全保护功能: 溢流阀的设置压力限制了液压系统的最大压力, 保护液压系统不超载; (2) 溢流压力调节功能: 溢流阀发挥溢流压力调节作用时, 溢流阀孔始终通过流量, 阀芯开口随溢流流量的变化而变化, 并保持泵出口压力近似恒定; (3) 系统的卸荷功能: 当液压系统不需要来自油源的液压油时, 控制溢流阀的遥控端口与油箱通信, 液压油通过主油箱回流到油罐中阶段的溢流阀卸载系统;
与传统的减压阀相比, 比例溢流阀在压力控制方面有显著的提高。通过控制比例电磁铁的输入信号, 不仅可以使液压系统的压力保持稳定, 而且可以根据实际工作条件进行无级调节系统的压力。与传统的电磁阀相比, 比例溢流阀可以在不增加双位置双向电磁阀的情况下卸载系统;比例溢流阀具有很大的压力调节范围, 可从最小调节压力 (接近零) 调整到最大设置压力, 大大提高了液压系统的适用性。
1.3 二通插装阀简介
传统的液压阀通常采用滑动阀结构。滑阀具有流量小、制造精度高的缺点。随着液压技术的快速发展, 人们对液压阀的要求也朝着高压、大流量、高集成度和高性能的方向发展。为了满足高压、大流量的要求, 传统的液压滑阀会使线轴的体积非常大, 线轴的尺寸和质量也会增加, 从而减缓线轴的动力响应, 减少线轴的产生。控制精度。因此, 滑阀结构不再适用于需要高压和大流量、安装空间有限或需要高精度控制的情况。作为滑阀的替代辅助产品, 自20世纪70年代以来, 开发了一种新型的液压控制阀, 即双向溢流阀。
当双向溢流阀首次出现时, 西欧被称为液体逻辑阀。然后, 为了提高溢流阀产品的互换性, 德国知名的溢流阀制造商共同制定了溢流阀标准-DIN24342, 并统一命名双向溢流阀。到目前为止, 相关的标准和术语已经用完。在一些西方国家, 双向溢流阀被称为溢流阀。在我国, 由于外语翻译和理解的不同, 双向溢流阀被称为更多, 如圆锥阀、插入阀等。20世纪90年代初, 为了符合国际溢流阀标准, 相关部门采用了国际溢流阀标准, 并将其命名为双向溢流阀。通过与不同的控制模块集成, 双向溢流阀可以完全覆盖传统三种类型的液压阀的功能。一个完整的溢流阀通常由插入部分、先导部分和控制盖组成。它们是高度集成和模块化的, 由不同制造商生产的溢流阀门组件可以很容易地进行更换。由于双向弹药筒阀具有液体阻力小、流量大、密封性好、响应速度快、抗污染能力强等优点, 受到世界各国的重视和快速发展。上世纪 8 0 年代, 电液控制技术进入比例控制的发展阶段, 比例分量的设计方法得到了进一步发展。采用更完善的反馈控制和电气校准的优化设计方法, 进一步提高了液压阀的性能。国内外学者普遍认为, 比例控制技术是现代机电液压一体化发展的新动力。在传统双向溢流阀结构的基础上, 对比例控制的研究开始兴起。在很短的时间内, 它得到了迅速的普及和发展。双向比例弹药筒阀在不同的流量情况下相继发展, 形成了电液比例弹药筒技术大发展的新局面。自21世纪以来, 随着电液控制系统元件 (如比例电磁铁、传感器和放大器) 的不断完善, 现代控制技术的不断发展, 比例组合控制和双向溢流阀技术取得了长足的进步。
如图1.2 所示, 与传统的板式、管和叠加安装阀相比, 溢流阀更符合模块化、可配置性、开放性和集成化的未来发展趋势。通过按需配置和灵活增加功能单元, 以及多样化的设计变型和个性化的定制, 实现液压系统的无泄漏和无内胎连接, 采用了块集成控制在几乎整个范围内的液压控制, 具有前所未有的规模和程度的集成。

图 1.2 液压阀发展趋势
1.4 比例溢流阀的国内外研究现状
1.4.1 产品研发
经过长期的开发和降水, 具有板式结构的比例溢流阀技术已经相当成熟。力士乐、ATOS、维克斯、帕克海外、韦德、立信、华业等国内公司已推出相关产品。典型的结构如图 1.3 (a) 所示。液压、SUN、Sterling、Parker 等公司已推出螺纹墨盒比例溢流阀, 以应对小流量情况。由于螺纹溢流阀的流量有限, 它们通常用作先导比例压力阀的先导控制阶段。典型结构如图 1.3 (b) 所示。在双向墨盒比例溢流阀方面, 由 ATOS 和 Rexroth 推出的具有比例溢流阀功能的 LIMZO 墨盒比例溢流阀系列具有典型的代表性。产品规格齐全, 性能优良, 可扩展性强。它们代表了目前最高水平的墨盒比例溢流阀。典型的结构如图 1.3© 所示。在国内, 墨盒比例溢流阀的产品开发还处于模仿和学习国外技术的阶段, 墨盒比例溢流阀与国外产品之间仍存在一定的差距。