液压元件的设计过程详解

行业动态     |     2020-01-09
摘要:液压元件,一般来说,是通用的,其功能到处可用,液压元件设计过程大致有如下十三个步骤,本文兴迪源机械带来液压元件的设计过程详解。

  液压元件,一般来说,是通用的,其功能到处可用,液压元件设计过程大致有如下十三个步骤,本文兴迪源机械带来液压元件的设计过程详解。
 
  一、确定市场方向
 
  液压元件,一般来说,是通用的,其功能到处可用。所以,企业生产液压元多时候并没有明确固定的顾客和应用场合,但应该首先确定的是面向哪个市场。
 
  前市场,指的是提供给主机厂,用在新的主机上。针对前市场的产品设计相我灵活一些,特别是主机还处于试制阶段,允许液压元件有较大的改动。
 
  一般来说,每批订货的数量较多,希望有很高的性能一致性,较高的工作持久性。
 
  后市场,指的是供给最终顾客作为替换件。一般,每批数量不大,对性能一致性及工作持久性的要求低于前市场,对价格往往有较苛刻的要求。但由于门槛低,因此也常被企业在起步时选作切入点。
 
  二、调研现有产品状况与顾客需求
 
  了解市场(竟争对手)的价格、目前制造成本、需求量、可能的订货量和发展趋势,从而确定是否值得研制。虽说这些主要是市场部、销售部的任务,但设计师也应该非常清楚,因为这对以后的工作有很大的影响。
 
  不仅要了解顾客当前的期望,还应知道顾客昨天的期望,想象出顾客明天的期望。智能手机,就是由于设计师想到了顾客还没有明确表达出的期望,正中顾客下怀,所以能在短时间内迅速排挤掉传统手机。
 
  三、确定目标产品应该达到的性能
 
  设计师应该全面、准确、明确、书面、清晰、详细地表述目标产品应该达到的性能。表述过程,也是深化理解产品性能的过程。
 
  对大多数液压元件的性能要求,国内有相应的行业标准。但应该认识到,行业标准只应该作为最低要求。
 
  四、测绘样品
 
  机械行业设计师大量的工作是改进现有产品,极少从零开始设计。
 
  测绘样品测绘现有产品的结构和尺寸,从而仿造,又被称为逆向工程,是国内大多数液压元件制造厂目前都在做的。
 
  现代液压技术经过上百年的持续研发,已经相当成熟,高端产品中高科技含量很高。而目前中国很多液压产品离世界先进水平还有相当的差距。要迅速赶上世界先进水平,开发新产品,在相应产品或技术没有专利保护的情况下,从测绘仿造开始,不失为一个有利的起点。测绘仿造,只要不侵犯专利,即使在欧美工业先进国家,也是常有的事。
 
  然而必须认识到,测绘仿造不能保证液压性能一模一样,原因如下。
 
  1)几何尺寸的测量一般都是在室温常压下进行的,而元件实际压下发生的变形是测不到的。
 
  2)现代液压元件为了满足在高压高速下工作的需要,常会有一些很细微的尺寸与形状变化。
 
  例如,为了提高容积效率,有制造厂把斜盘柱塞泵的圆柱形柱塞两端加工出一点弧度(见图13-1),以增加柱塞在受到倾斜力时的密封面积,两端尺寸仅比中部尺寸小万分之几。不知道作用原理的话,根本就想不到去测。
 
 
  图13-1斜盘柱塞泵的柱塞与缸体预加工出弧度
 
  3)测绘只能测有限的几个样品的尺寸,测不出允许的加工偏差。
 
  4)仅仅测绘几何尺寸不可能完全掌握样品的特性。例如,材料的组成杂质空气含量、热处理、金相组织状况等等,对液压元件的性能,特别是压持久性,也都有着十分重要的影响。
 
  5)由三位德国教授在2013年提出,获得德国政府支持和众多企业响应谓工业革命4.0,就是要利用现代的手段,低成本最快地满足顾客的个性化因此,先进产品的更新速度会越来越快,新产品会层出不穷。结果就是,和该仿照哪个,来不及抄。
 
  所以,在测绘样品的几何尺寸的同时,更要努力思考,搞懂其工作原要测试其液压性能,作为仿制的标杆。
 
  五、设计原型
 
  测绘之后应该考虑根据实际情况改进创新,原因如下。
 
  1)仅测绘仿造,就只能跟在别人后面走。不改进创新,永远不会有自主知识产权。
 
  2)专利所限制的也只是一模一样的照搬。如果能在它的基础上有所改进,那就不但不受原专利限制,反过来还可以再申请新专利保护。
 
  3)世界先进水平的产品也是在不断改进中的。凭什么说,拿来作为仿造对象的那个样品就是完美无缺,必须依样画葫芦,不能再改进逾越的呢?
 
  所以,测绘仿造仅仅只能是研发的起点而已,绝不应该是研发的终点。
 
  设计原型时要分析确定各部件的材料、热处理工艺、允许的加工偏差和表面粗糙度,与工艺师探讨加工可能性。不能随意定部件的加工要求:不能随意定部件的加工要求:如允许偏差±0.05mm与±0.01mm,仅一字之差,加工费用就会差几倍。
 
  所以,液压元件设计师除了掌握液压基本原理、液压基本回路、元件结构原理、液压特性测试以外,还需要对材料特性、热处理、加工工艺、工装设计、工程(材料)力学有广泛深入的了解。
 
  设计过程,也是研发过程。多方案探索比较,可以提高研发能力!
 
  如果产品是供后市场的:接口尺寸一般必须与原件完全一样,性能、设定值出要一样。外形也不能有大的变动。但也不是不可以创新。
 
  例如,前几年,在一种施工机械上,由于野蛮操作,使用的齿轮泵经常坏。一个替换件生产厂改变了思路:自己改变不了社会风气,“山不过来我过去”,针对损坏的原因,在保持连接尺寸的前提下,采取改进措施,结果损坏率大大下降从而获得了很大的市场,甚至主机厂也来订货。
 
  六、预估产品性能
 
  初步设计完成后,应预估产品的性能。
 
  有条件的话,可以运用有限元分析预估产品在受到高压时的变形、耐压能力和工作持久性,运用流场仿真改善油液流动状况,运用多体仿真预估各种工况时部件相互间的作用力及影响,等等。
 
  预估能力是衡量设计师的水平、液压修行的重要标尺。没有预估能力的人,不管他读过多少书,写过多少论文,是没有资格做液压设计师的。
 
  七、试制与测试原型
 
  在原型试制出来后应进行关键性能,特别是耐压性能的测试。
 
  把测试结果与原先预估的对比,分析寻找差别的原因。这样,把理论和实际结合起来,用理论解释实际问题,可以加深对元件工作的关键因素的理解,从而改进优化设计。
 
  八、进行型式试验
 
  对优化后的样品进行全面的型式试验,把试验结果与要求对比,再进行必要的改进优化。
 
  好的产品不是一蹴而就的,而是通过反复试验试用,不断改进,才试出来,的改进优化改出来的。
 
  九、生产零系列
 
  所谓零系列,就是使用以后大批量生产的机器设备、工装夹具,先进行小批量的试生产。
 
  应对零系列产品进行持久性试验。
 
  十、上主机试验
 
  把零系列产品装到主机上试验,必要时再进行改进优化。
 
  十一、投入批量生产
 
  液压元件的设计主要还是为了批量生产。一个生产订单下去,通常是几百件,几千件。失败的设计,会给企业,也给个人带来很大的损失。特别是那些错误,在使用几个月以后才暴露出来,而此时已有大批产品投放到了市场,业的损失就会极其巨大,简直就是噩梦。所以,是要慎而慎之,千万避免的。
 
  经验表明,前一阶段的疏忽,在后一阶段常要花数倍的精力、时间与费用要能弥补。所以,在设计阶段多花时间考虑,可以成倍地节省产品试制改动的的和成本。多花一天审查改进图纸,往往可以避免10天20天的返工。急匆短图纸投入生产,往往欲速而不达。因此,领导要把好关。
 
  十二、投放市场
 
  在产品投入批量生产,进入市场后,设计师的工作也还没有完成。实际出现问题后,改进设计,排除问题,也是设计师的职责。
 
  售后的反映、顾客的投诉是很宝贵的信息,可以帮助产品的改进优化。
 
  当然,也必须认识到,实际使用中出现的问题,很多是由于制造质量不一致引起的,主要应由生产制造部门负责。但帮助分析问题的根源却也是设计容辞的,这也是学习提高的好机会。
 
  十三、设计变型
 
  由于液压元件是通用的,面对的工作条件环境工况可能是多种多样的。所以,那压元件常常需要在一种基型的基础上开发出多种变型,以适应不同的需要,企业真正能获得的利润,往往是通过这些变型。
 
  【兴迪源机械液压技术优势
 
  兴迪源机械严格按照ISO国际标准质量管理体系和5S管理标准进行质量监控和内部管理。建立有 “河南省流体压力成形智能装备工程技术研究中心”,核心团队由数10名博士、硕士和各高等院校金属成形专家教授组成,专注于液压成形核心技术和产品工艺研发。
金属管材内高压成型液压机
 
  兴迪源机械与中国科学院金属研究所、南京航空航天大学等院校开展长期的产、学、研合作,并共同设立了“液压成形技术产业化示范基地”,时刻跟踪国内外领先技术,不断提升“兴迪源”液压设备品牌价值。
 
  部分文段和图片摘自:
 
  《白话液压》
 
  作者:张海平
 
  由兴迪源机械编辑
 
  版权归原作者所有
 
  如若侵权请联系删除
 

相关推送