基于Pro/E软件的非规范驱动液压支架三维布管技术

李提建

(天地科技股份有限公司 开采设计事业部，北京 100013 )

基于Pro/E软件的非规范驱动液压支架三维布管技术

李提建

(天地科技股份有限公司 开采设计事业部，北京 100013 )

研究了基于Pro/E管道模块的液压支架管路布置方法，介绍了三维布管的流程和关键技术。该方法便于液压系统的干涉检验，能准确确定胶管长度，精确统计管路附件数量，可大幅提高液压设计效率和精细化程度。

Pro/E；液压支架；布管技术

液压支架批量生产前一般都制造一架或几架样机，一是用于支架型式试验，二是为了发现图纸问题，方便批量生产。样机评审时，出现问题最多的一般是管路布置，包括支架低位时液压元件与结构件干涉、管路长度不合适等。

传统的CAD二维设计方法布置管路时，要求设计人员具有较强的空间想象能力，且只能给出大体的管路走向和管路长度，干涉检查难度大，同时在管路附件统计时费时且易出错。三维设计方法直观形象，且有干涉检查和自动计算、统计结构件的重量等功能，能提高支架设计效率和精细化程度。在众多的三维设计软件中，Pro/E软件因具有参数化和基于特征的建模方法而被广泛使用。

1 Pro/E三维布管方法

Pro/E软件有2种布置管路和生成管路实体的方法：

(1)利用建模技巧 用“扫描特征”建模或用“高级管道”命令建模。该方法不仅费时费力，难以创建空间管路，而且不易生成液压管路布置图，不能单独统计管路附件数量。

(2)利用Pro/E“管道”模块 该模块是专业的管道设计模块，可进行复杂液压系统的参数化设计。“管道”模块分为规范驱动布管和非规范驱动布管。规范驱动布管要求建立各种管道数据文件并将布管所需的信息一一对应，需要做大量的工作，特点是效率高；非规范驱动布管则较为灵活。本文着重研究Pro/E非规范驱动布管。

2 支架三维布管方法与步骤

2.1 准备工作

支架液压系统包括支架结构件、动作执行元件(各种油缸)、控制元件(操纵阀及各种辅助阀)、管路和管路附件。支架结构件和各种油缸在先期建模时已经完成。管路附件多是标准件，需要建模入库；操纵阀同样需要建模入库。为了方便调用，应制定统一的命名规则。

阀样本和管接头建模时要在端口处建立局部坐标系，一般规定坐标系Z轴的方向为端口端面的外法线方向。

2.2 布管流程

作为支架三维设计的一部分，三维布管的目的是提高支架液压系统的设计精细化程度，快速、准确地绘制液压系统工程图。三维布管应在支架结构件初步成形后进行。支架液压系统应作为支架顶级装备件的一个部件存在，将应用程序切换到“管道”模式即可进行布管操作。三维布管流程如图1所示。

图1 液压支架管路设计流程

在液压系统部件中构建骨架零件。骨架零件主要有中性面、连接轴线、安装位置等参数组成，通过点、线、面等信息来表达产品基准和设计参考的设计草图，类似人体骨架，故称骨架零件。由于骨架零件非真正意义上的实体模型，因此在统计产品明细时，Pro/E不将骨架零件考虑在内。三维布管可分为两大部分：建立液压系统的实体模型和绘制液压系统工程图。最终目的是将液压系统转化为二维工程图。Pro/E自动生成部件明细表、统计子属件的数量。结构件不能出现在液压系统布置图中。为此要在液压系统部件中建立多个骨架零件。

利用复制几何或收缩包络的方法将支架结构件相关表面融入到这些骨架零件中。复制几何和收缩包络都是自顶向下的建模技巧，能起到设计信息自顶向下传输的作用。将设计需要的定位基准或零件的外表面从复杂的部件中提取出来，简化了结构，提高了布管的效率。对支架部件的修改会实时显现在骨架零件中。

液压系统中骨架零件用坐标系对齐的方式和相应支架部件对齐，从而与支架各部件在姿态上建立相关性。

在骨架零件中定义管路经过几何，放置液压元件。管路经过几何为控制管路走向的点或者局部坐标系等，其密集度要适当。密度太大增加布管的操作时间，管路不流畅；密度太小，管路的自由度太大，管路走向不准确，导致管路长度不准确。放置液压元件时要检查极限位置的干涉情况，采用Pro/E常用的装配方法安装到骨架零件中。

胶管总成包括胶管和管接头。Pro/E生成的胶管不含管接头，为了装配和统计方便，管路附件中的O形圈、挡圈和U形卡应和液压元件的“阴端”装配在一起。

定义管线。定义管子的材料、等级、外径、厚度及类型等，确定管体密度与折弯半径等。可将支架常用管线定义为标准管线库，形成统一的设计规范。支架胶管为软管，有极限最小弯曲半径的限制。确定胶管长度时取支架最低和最高位置2种情况的最大值。胶管的长度应根据统计结果圆整。

管道布线，生成管路。设置管道特性，起始位置和分支处。Pro/E提供多种方法进行管道布置，可选择不同参考方式控制管路端点连接。生成管道实体后即可进行管路附件的统计。

3 结束语

介绍了Pro/E管道的“非规范驱动”模块布置液压系统的方法和步骤。该方法能准确给出所需液压胶管的长度，可自动统计管路附件的数量，有效克服了二维CAD软件设计液压系统的诸多缺点，值得更深入研究和推广应用。

[1]李晓生，赖肖敏.PROE三维软件在空调制冷系统管路设计中的应用[J].家电科技，2004(4)：63-64.

[2]胡 龙.三维管道设计软件在氧化铝工艺设计的应用[J].中国有色冶金，2008(5)：21-24.

[3]钟日铭.Pro/Engineer Wildfire 5.0 从入门到精通[M].北京：机械工业出版社，2010.

[责任编辑：徐亚军]

TechnologyofNon-standardDriven3-DPipe-arrangementofPoweredSupportBasedonPro/ESoftware

LI Ti-jian

(Coal Mining & Designing Department,Tiandi Science & Technology Co., Ltd., Beijing 100013, China)

This paper researched pipe-arrangement of powered support with Pro/E pipe module, and introduced 3-d pipe-arrangement flow and key technology.This method was convenient for interference check of hydraulic system, and could precisely determine hose length and accurately calculate pipe accessory number, which largely improved efficiency and elaboration degree of hydraulic system design.

Pro/E; powered support; pipe-arrangement

2013-11-26

10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2014.04.019

天地科技股份有限公司开采设计事业部青年创新基金项目：液压支架三维参数化管路布置技术(KCSJ-QNCX-2012-08)

李提建(1981-)，男，江苏徐州人，工程师，主要从事液压支架设计，支架CAD及CAE。

李提建.基于Pro/E软件的非规范驱动液压支架三维布管技术[J].煤矿开采，2014，19(4)：61-62.

TD355.4

A

1006-6225(2014)04-0061-02