侯曙光

（江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江門 529000）

資源環(huán)境短缺是制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展面臨的主要因素，為實(shí)現(xiàn)解決節(jié)能環(huán)保目標(biāo)，加快我國(guó)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度，拉動(dòng)投資和消費(fèi)量，從而形成新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，必須推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，并促進(jìn)節(jié)能減排技術(shù)發(fā)展。這對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要意義。

為響應(yīng)政府號(hào)召，加快節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程。本文結(jié)合當(dāng)?shù)匦履茉雌髽I(yè)的光伏產(chǎn)品發(fā)展需求，建立了雙曲面限位擋板數(shù)學(xué)模型，大大縮短了研發(fā)周期，同時(shí)提高了產(chǎn)品質(zhì)量，提升了系統(tǒng)效率，降低了生產(chǎn)成本，為企業(yè)創(chuàng)造了更多利潤(rùn)空間。

1 問(wèn)題描述

結(jié)合該企業(yè)光伏水泵運(yùn)動(dòng)要求，當(dāng)限位滾輪和限位擋板為一組時(shí)，限位擋板雙曲面形狀與滾輪運(yùn)動(dòng)軌跡相吻合；當(dāng)滾輪和限位擋板為多組時(shí)，任一限位擋板雙曲面形狀與多個(gè)滾輪復(fù)合運(yùn)動(dòng)軌跡相吻合，所以當(dāng)轉(zhuǎn)筒不斷變換傾斜方向時(shí)，限位滾輪始終與限位擋板保持相互接觸狀態(tài)，避免了限位滾輪對(duì)限位擋板的撞擊，使各連桿運(yùn)動(dòng)處于對(duì)稱狀態(tài)，大大降低了容積泵的運(yùn)轉(zhuǎn)噪音，減少了能耗，提高了運(yùn)動(dòng)效率。

由于限位擋板表面呈雙曲面形狀，雙曲面形狀根據(jù)轉(zhuǎn)筒的擺動(dòng)角度、轉(zhuǎn)筒延伸出銷軸長(zhǎng)度、限位滾輪形狀、數(shù)量以及直徑大小等綜合參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)?？梢?jiàn)影響因素較多，而之前造型方式采取的是傳統(tǒng)的描點(diǎn)法，設(shè)計(jì)耗時(shí)長(zhǎng)，且產(chǎn)品效果并不理想，一旦參數(shù)發(fā)生變化，重新重新建模，周期較長(zhǎng)，加工效率低下。

2 設(shè)計(jì)思路

根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品需求，本設(shè)計(jì)借助三維造型軟件Proe，建立參數(shù)化模型，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，選擇滾輪運(yùn)動(dòng)包絡(luò)，導(dǎo)出模型后進(jìn)行小平面特征處理，重新造型，最后結(jié)合實(shí)際限位擋板安裝位置，進(jìn)行完整結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

根據(jù)轉(zhuǎn)筒擺動(dòng)角度、轉(zhuǎn)筒延伸出銷軸長(zhǎng)度、限位滾輪形狀、數(shù)量以及直徑大小等參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要調(diào)整時(shí)，只需要修改相應(yīng)參數(shù)，重新模擬運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)出運(yùn)動(dòng)包絡(luò)即可。在雙曲面限位擋板具體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，重點(diǎn)是小平面特征處理和重新造型，需要結(jié)合實(shí)際，在小平面特征中進(jìn)行去雜、降噪、取樣、補(bǔ)孔和清理等處理，生成適合下一步造型參考的小平面特征。

為減少計(jì)算資源，要對(duì)原始三角形進(jìn)行分樣，在不影響速度的情況下，保留越多三角形越好。另外，通過(guò)精整功能細(xì)化三角形，可以實(shí)現(xiàn)光滑貼形的目的，尤其要注意小平面一定要生成集管，也就是要將所有三角形邊不間斷地連接在一起，否則無(wú)法進(jìn)行后續(xù)造型模塊處理。

重新造型特征是Proe的逆向造型功能，應(yīng)用重新造型可以創(chuàng)建和生成曲面，是有參數(shù)和無(wú)參數(shù)結(jié)合的成功應(yīng)用范例。結(jié)合逆向特征強(qiáng)大的編輯和擬合功能，本設(shè)計(jì)雙曲面模型是建立在包絡(luò)運(yùn)動(dòng)分析的基礎(chǔ)上創(chuàng)建的，編輯曲線擬合曲面，再通過(guò)編輯曲面數(shù)學(xué)屬性完善擬合程度，曲面創(chuàng)建完成以后要進(jìn)行高斯分析、曲率分析、偏差分析以及網(wǎng)格分析，最后完成曲面設(shè)計(jì)。

3 雙曲面限位擋板的設(shè)計(jì)與檢驗(yàn)

根據(jù)重新造型設(shè)計(jì)雙曲面，結(jié)合實(shí)際產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，設(shè)計(jì)雙曲面限位擋板結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)產(chǎn)品試制樣品進(jìn)行耐久試驗(yàn)，驗(yàn)證該產(chǎn)品滿足設(shè)計(jì)要求。目前已經(jīng)形成完整的工藝流程，即為開(kāi)模制造毛坯—機(jī)加工—熱處理—硫化處理等，機(jī)器加工圖和產(chǎn)品圖如圖1所示。

圖1 機(jī)加工及產(chǎn)品

由于實(shí)際制造過(guò)程會(huì)受多方面因素影響，如機(jī)加工精度、熱處理工藝、硫化工藝以及安裝工藝等，因此在各個(gè)環(huán)節(jié)，都要通過(guò)嚴(yán)格檢驗(yàn)來(lái)保證產(chǎn)品質(zhì)量，驗(yàn)證效果，合格后方可入庫(kù)。3D模型和熱處理后零件三坐標(biāo)對(duì)比效果如圖2所示。

4 結(jié)論

通過(guò)樣機(jī)調(diào)試，對(duì)試制樣品進(jìn)行驗(yàn)證，滿足使用要求。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式的優(yōu)化，縮短了研發(fā)周期，提高了研發(fā)效率，同時(shí)提高了產(chǎn)品質(zhì)量。目前該技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到批量生產(chǎn)當(dāng)中，實(shí)踐表明設(shè)備振動(dòng)噪音降低至少25%，且產(chǎn)品性能、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本都得到有效改善。

圖2 熱處理件和3D模型對(duì)比圖