[发明专利]一种基于SLM成型技术的液压集成块路径设计方法

说明书

本发明公开了一种基于SLM成型技术的液压集成块路径设计方法，包括：获取液压集成块的油路孔道布局和块体边界；利用Fluent流场仿真建立液压集成块的初始模型；利用Ansys结构分析所述初始模型的结构参数，筛选出所述初始模型中待优化的参数；确定液压集成块以结构沿程压力损失最小为优化目标，以结构整体重量、固有频率、应力集中、壁面形变、强度安全、工作温度为约束条件，分析所述优化目标和约束条件以确定收敛条件和迭代次数，采用优化算法对所述结构进行优化，得到最终的液压集成块设计结果。本发明充分发挥SLM成型技术的优势，提高材料利用率和装置使用效率，液压集成块的结构和性能都将迈上一个新的台阶。

技术领域

本发明涉及一种液压集成块的设计方法，涉及集成式液压系统领域和金属增材制造领域，尤其涉及一种基于SLM成型技术的液压集成块路径设计方法。

背景技术

液压集成块是集成式液压系统中关键零部件之一，其结构设计工作以满足内部连通要求和外部阀元件布局要求为主,传统设计方式和机加工生产会造成工艺容腔、孔道突缩(扩)、质量沉重等问题，已渐不能满足系统需求。SLM成型技术广泛的商业化应用，为工业生产设计和解决复杂结构的制造问题提供新的思路和方案，但需要明确的一点是国内仍处于对包含扫描方式、热源功率、金属熔体温度等在内的成形工艺参数摸索阶段。

考虑到集成块的性能优化和轻量化设计涉及诸多结构参数，如应力、强度等，故此为寻找出给定条件和约束下的所述局部最优解，需要不断调整所述参数，导致设计和生产加工效率低下。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种基于SLM成型技术的液压集成块路径设计方法，解决液压集成块传统机加工生产过程中无法解决的工艺容腔、孔道截面突缩(扩)等问题。

本发明所采用的技术方案如下：一种基于SLM成型技术的液压集成块路径设计方法，包括：

获取液压集成块的油路孔道布局和块体边界；

利用Fluent流场仿真建立液压集成块的初始模型；

利用Ansys结构分析所述初始模型的结构参数，筛选出所述初始模型中待优化的参数；

确定液压集成块以结构沿程压力损失最小为优化目标，以结构整体重量、固有频率、应力集中、壁面形变、强度安全、工作温度为约束条件，分析所述优化目标和约束条件以确定收敛条件和迭代次数，采用优化算法对所述结构进行优化，得到最终的液压集成块设计结果。

进一步地，所述获取液压集成块的油路孔道布局和块体边界时，需综合考虑满足液压原理图、液压集成块安全设计和校核准则、阀体安装与干涉原则的要求。

进一步地，所述利用Fluent流场仿真建立液压集成块的初始模型，包括：

通过Fluent流场仿真和数值模拟得到液压集成块空腔内三维流场自由发展的压力云图、速度矢量图及流线图；

分析Fluent流场仿真结果中所述压力云图、速度矢量图及流线图的涡旋大小、位置及压力损失成因，对流场完全发展区域通过三维重构方法获得所述初始模型。

进一步地，所述流场完全发展区域为取某点处流场的流速达到空腔内最大流速的99％及以上。

进一步地，所述三维重构方法为对流场完全发展区域轮廓线按顺序进行放样。

进一步地，所述分析所述初始模型的结构参数，包括：

通过Fluent流场仿真分析所述初始模型，得到所述初始模型结构的沿程压力损失；

通过Ansys结构仿真分析所述初始模型，得到所述初始模型结构的整体重量值、固有频率值、相对应力图、相对位移图、相对应变图、工作温升值。

进一步地，所述收敛条件预设为三类：