摘要

介绍液压系统中的集成块在CAXA实体设计中的三维设计的应用，提高设计的效率，可视化和可靠性。

关键词：集成块；CAXA实体设计；三维设计；特征元素

引言

现代液压系统高度集成化的发展迅速，尤其在集成块等关键部件的应用，为了满足复杂和精确的设计需要，大量采用三维设计的计算机辅助设计平台。集成块的块体采用钢质和表面化学镀镍等成熟的材料和工艺，具有使用寿命长、表面防腐蚀等优点。为了更好的发挥其使用功能，必须合理的布置孔道的位置和间距，特别在高集成度条件下便充分体现出三维设计的优越性。

CAXA实体设计是一种具有全功能一体化集成的三维设计软件，它具有易学易用、快速创新、兼容协同等优点，尤其是软件中的“三维球”、“智能捕捉”“智能元素库”、“拖放式的操作”等功能，操作起来简单、快捷、方便、灵活，可以大幅度提高设计人员的工作效率。

在华新36MN钢挤压机项目的液压系统上就应用此软件来绘制三维集成块，充分验证了CAXA实体设计软件在集成块设计和应用中的优势。

集成块的设计理念和规范

在集成块的设计过程中，总要遵循的一条设计理念就是要以集成块重量的最小化获得液压元件布置的最大化和系统性能的最优化。在原材料价格持续上涨的背景下，设计过程必须考虑以最低的成本获取最大的经济效益，当然设计是在满足设计要求和功能的前提下尽可能的节省材料和成本。

集成块的设计规范涉及到几个方面：包括整体布局的合理性，满足设备的安转要求和配管走向；注意油路孔道的安全间距，防止交叉相通的间距过小；注意液压元件的安转特点，防止相互干扰。

集成块的实体设计

下面以绘制集成块实体为例来介绍CAXA实体的设计方法和使用特点。

打开CAXA实体设计软件，我们可以看到界面右侧的“设计元素库”里，有很多的“智能图素”，如长方体、圆柱体、紧固件等等，在设计过程中可以很方便的调用这些“智能图素”，来提高我们的设计效率。集成块形状一般为矩形，所以直接选中“长方体”拖放到绘图环境中便形成长方形实体。选择“编辑包围盒”来快速修改此长方形实体的外形尺寸，然后便可在该长方形实体上根据原理图要求来生成各种油路孔道来绘制集成块。

在此介绍生成两种孔的方法：第一种是通过选择“设计元素库”→“工具”，将“自定义孔”拖到实体表面的基准点上，在弹出的“定制孔”对话框内通过设定不同的详细参数即可生成所需的内孔；第二种方法是通过旋转特征来生成不同直径和深度的孔（如插装孔），具体步骤为选择工具栏上的“旋转特征”，在实体上选择一个“基准点”，在“旋转特征向导”对话框中选择“除料”，其余默认设置即可，点击“完成”后实体表面出现一个栅格平面，然后通过窗口下面的“二维绘图”和“二维编辑”工具条绘制出所需孔的断面轮廓图，再点击“完成选型”即出现孔的实体特征。当然这两种方法生成的孔均可通过改变“定制孔”的基本参数和“编辑草图截面”来修改孔的尺寸特征。生成孔之后，通过激活三维球对特征孔进行旋转、平移、拷贝、阵列和镜像等常用功能来确定其最终位置。当所有特征孔完成后，也就基本完成了集成块的基本设计。图1就是已绘制完成的集成块的三维实体图形。

图1 CAXA实体设计绘制的集成块三维图形

集成块的渲染检验

集成块绘制完毕后，为了能快速、便捷、直观的观察到集成块内部孔道的贯通关系，可以通过CAXA实体软件的“截面”和“表面光泽”功能来实现。

假设要显示集成块任意一个截面的内部情况，可以通过“修改”→“截面”，选择不同的截面类型，再点击所要观察平面的任意一点，集成块的截面图形便显示出来了，此时还可直接拖动截面沿一定方向来观察任意截面。如果要整体观察集成块内部孔道的相互关系，可以先选中集成块实体处于“面边点”状态，然后拖动“玻璃”到实体表面，该表面即便处于透明状态，此时可以清晰的观察到实体内部的所有孔道，从任意角度检查孔道的位置、间距、相贯情况。图2为集成块经过渲染后的效果，这时可以非常清晰的看清内部孔道的关系。

如果想让孔道更加容易辨认，可以对不同孔道添加不同颜色来使其形成强烈的色差，通过“设计元素库”→“表面光泽”或“颜色” 来拖动其中不同颜色到内孔表面便生成所需颜色。

图2 集成块渲染效果图

集成块的动画设计

在液压元件的样本中，我们常常能够见到爆炸图的效果图形，其实这些效果在CAXA实体软件里很容易实现，不仅如此，在CAXA实体软件中还可以使用智能动作，将静态的爆炸图转换成动画形式，作为演示动画播放给用户欣赏，以便更直观、生动的了解集成块的装配效果。

集成块绘制好以后，可以将生成好的液压装配元件通过“智能动画向导”来生成简易的动画片断，也可以通过“智能动画编辑器”来对运动的过程和时间进行精确的设置来达到制作复杂动画的目的。

CAXA实体软件的应用技巧

⑴  特征合并，建立常用的液压元素特征库。

在实体绘图过程中，经常会生成许多标准元件的标准孔形，这些孔相对尺寸固定且使用频率很高，因此可以将这些标准的孔形特征存入到“设计元素库”里新建的特征库中，便于再次调用。新建特征库的方法为选择“设计元素”→“新建”，此时在设计元素库中添加了一个新的图库，如重命名为“液压元素”，这样便可将生成好多个特征孔（如10通径阀的底孔）合并成一个特征元素存到新建的“液压元素”库中。

特征合并通常有两种方法：第一种是选中多个特征孔，选择“设计工具”→“组合特征”，确定后便将多特征元素合成为一个特征元素，然后将其直接拖入到“液压元素”库中即可，保存以后便可随时调用。第二种方法更为简便，只需将选中的多个特征孔直接拖入到“液压元素”库中即可。

⑵  特征元素（如孔）定位锚的应用技巧。

假设要更改绘制好的集成块的大小尺寸，如果前期没有对特征元素的定位锚的状态进行合理设置，可能会使实体表面的特征孔没有随着集成块的变化而变化，导致不必要的错误发生。为了避免这样的情况发生，可以在每生成一个特征孔后，先点击孔的定位锚，激活三维球，通过旋转三维球将定位锚长轴旋转指向孔的轴线方向，然后退出三维球状态。再次选择该孔的定位锚，点击右键选择“附着在曲面上”。对定位锚进行这样的设置后，不论实体尺寸如何变化，特征孔总是附着在表面上运动。

⑶　布尔运算在集成块中的应用技巧。

为了更加准确、直观的观察到集成块内部孔道的贯通关系，除了用透明的渲染方式外，还有一种方法：那就是用“布尔运算”的方法把内部孔道的贯通关系用实体真实的显示出来，这样可以更准确、更直观、更仔细的观察。

步骤如下：①在“设计元素库”中拖放一个长方体。②改变长方体外形尺寸使之与已生成的集成块外形的尺寸一致。③同时选中两实体，选择“设计工具”→“减运算”，即生成图3所示效果，这时图形中出现的只有孔道的实体特征。

图3 集成块经布尔运算后的效果图

集成块的工程图绘制

⑴  在CAXA实体软件中绘制工程图

CAXA实体软件的二维绘图功能主要用来创建与三维零件或装配关联的二维工程图。在实体软件中工程图的生成步骤为：①选择“文件”→“新建”→“绘图”，进入到工程图环境。②选择“生成”→“视图”→“标准视图”，选中“标准视图”对话框中所要表达的视图进行生成。③利用CAXA实体软件中的二维绘图功能对工程图进行编辑。

⑵  在CAXA电子图板中绘制工程图

    在CAXA电子图板中工程图的生成步骤为：①选择“工具”→“视图管理”→“读入标准视图”，选择已绘制完成的CAXA实体图形文件，在“标准视图输出”对话框中选中所要表达的视图进行生成。②选择“工具”→“视图管理”→“生成剖视图”，选择剖视位置和方向，生成所需的剖视图来表达内部孔道的直径和深度。③当CAXA实体图形文件修改变化，已生成的二维工程图也可通过选择“工具”→“视图管理”→“视图更新”来实时变化。④利用二维绘图功能对工程图进行编辑生成最终的工程图。图4就是集成块实体通过CAXA电子图板生成的工程图。

图4 集成块实体生成的工程图

结语

在现代化的制造业中，科学的管理体系，严密的工艺流程，再配合先进的设计软件和加工设备是完成高质量产品的坚实基础。集成块作为流体系统的一项重要部件，用CAXA实体软件具有很强的交互性和可视性，不仅可以提高设计效率和产品的可靠性，而且操作简便，对提高集成块的设计水平有很大的帮助。