NX 软件在正铲液压挖掘机设计中的应用

2014-08-21仝雷强

机械管理开发 2014年2期

李光，仝雷强

（太原重工股份有限公司，山西太原 030024）

引言

当代产品的激烈竞争对设计的质量和效率提出了更高的要求，智能设计、虚拟设计、优化设计、模块化设计等各种设计方法的应用对设计的成败至关重要。大量的实践案例证明，三维设计具有二维设计无法比拟的优越性。越来越多的企业已经或准备采用三维软件进行产品数字化设计与制造。集成化的软件系统能够快速建模并分析优化，尽早确定关键参数，缩短产品开发周期，降低成本，提高工作效率及产品质量。设计软件在产品设计周期中的应用主要体现在初步方案、设计具体模型、模型分析、模型校核、三维制图及导出dwg格式制图、图纸校核、审查以及后续的模型（图纸）更改等阶段。

1 整机参数化概念设计

挖掘机是由上车部分及下车行走两大部分组成，下车主要包括履带装置、底架以及行走系统；上车部分包括动力装置、液压系统、回转平台、驾驶室、平衡重和工作装置。正铲式液压挖掘机工作装置主要由动臂、斗杆、铲斗组成。

利用NX软件的WAVE功能[1]建立正铲式液压挖掘机的整机参数控制框架以及概念模型，如图1所示。

图1 液压挖掘机控制框架和概念模型

2 在模型分析优化中的研究及应用

完成产品的建模工作后，需要对设计进行分、仿真[2]，尤其是液压挖掘机的工作装置及机构的质量直接影响着系统的效率，同时产品使用工况又对系统的安全性有着较高的要求。对工作装置的每一个部件进行分析优化就十分必要。

使用NX软件的分析模块，使用主模型方式进行分析，所有工作在一个平台上展开，分析得到结果后，对应力冗余较大的地方减重处理，对于应力较大、位移较大的部位进行强化，使整个部件受力均衡。由于在同一个平台，在对模型进行优化后，直接更新有限元模型即可，同时过程简单、直接，避免了多种软件之间相互转化的困难。运用分析仿真软件对产品工作能进行模拟访真，发现设计缺陷。根据分析仿真结果，对产品设计结构进行修改。重复上述仿真、找错、修改的过程，不断对产品设计结构进行优化，直至达到一定的设计要求。

同时，由于液压挖掘机各个机构工作过程中位置变化较大，各个部件难免产生相互干涉。同时一些机构的受力在各个位置难于确定极限，因此，运用NX软件的运动仿真模块对运动部件进行运动分析，得到各个位置的受力状况、运动状况、检验各个部件之间的动态干涉是不可避免的。

3 完成施工设计中的应用

用NX软件完成制图，这种方法的优点在于能够实时更新[3]，在设计人员修改产品模型后，投影的视图以及标注的尺寸随之更改，且能够保证制图的准确、一致。目前，多数新产品由于外购件很多，定制的外购件设计周期较长，不能满足太重快速设计的要求，为保证设计进度，好多结构件需要提前设计，避免不了对设计的修改，如液压、电气设计在设计过程中存在多次与机械协调并更改产品结构的问题，新产品的参数评审中也有多次更改，而三维软件直接出图能大大降低设计周期。

4 在模型及图纸审核修改中的研究及应用

由于三维模型，校核人员能够尽快熟悉零部件结构，直观、简单。且三维软件的装配干涉检查功能[4]减小了校核人员检查干涉这一部分的工作量，三维设计的校核人员在三维设计的基础上进行校核的主要内容较传统校审内容减少了对设计干涉进行检查这一部分。因为使用软件的自动查找干涉功能，这项工作不再必要。校核人员同时利用自动间隙检查功能查找一些需要对接的零部件之间的间隙是否符合要求。这些主要使用NX软件的大装配干涉检查功能，大大提高了校核的效率和准确性。