基于Proe的雙曲面限位擋板設計

侯曙光

（江門職業技術學院，江門 529000）

資源環境短缺是制約我國經濟社會發展面臨的主要因素，為實現解決節能環保目標，加快我國節能環保產業發展速度，拉動投資和消費量，從而形成新的經濟增長點，必須推動產業升級，實現發展方式轉變，并促進節能減排技術發展。這對我國經濟可持續發展具有十分重要意義。

為響應政府號召，加快節能環保產業發展進程。本文結合當地新能源企業的光伏產品發展需求，建立了雙曲面限位擋板數學模型，大大縮短了研發周期，同時提高了產品質量，提升了系統效率，降低了生產成本，為企業創造了更多利潤空間。

1 問題描述

結合該企業光伏水泵運動要求，當限位滾輪和限位擋板為一組時，限位擋板雙曲面形狀與滾輪運動軌跡相吻合；當滾輪和限位擋板為多組時，任一限位擋板雙曲面形狀與多個滾輪復合運動軌跡相吻合，所以當轉筒不斷變換傾斜方向時，限位滾輪始終與限位擋板保持相互接觸狀態，避免了限位滾輪對限位擋板的撞擊，使各連桿運動處于對稱狀態，大大降低了容積泵的運轉噪音，減少了能耗，提高了運動效率。

由于限位擋板表面呈雙曲面形狀，雙曲面形狀根據轉筒的擺動角度、轉筒延伸出銷軸長度、限位滾輪形狀、數量以及直徑大小等綜合參數進行設計。可見影響因素較多，而之前造型方式采取的是傳統的描點法，設計耗時長，且產品效果并不理想，一旦參數發生變化，重新重新建模，周期較長，加工效率低下。

2 設計思路

根據實際產品需求，本設計借助三維造型軟件Proe，建立參數化模型，并進行運動仿真，選擇滾輪運動包絡，導出模型后進行小平面特征處理，重新造型，最后結合實際限位擋板安裝位置，進行完整結構設計。

根據轉筒擺動角度、轉筒延伸出銷軸長度、限位滾輪形狀、數量以及直徑大小等參數進行設計，需要調整時，只需要修改相應參數，重新模擬運動，導出運動包絡即可。在雙曲面限位擋板具體機構設計時，重點是小平面特征處理和重新造型，需要結合實際，在小平面特征中進行去雜、降噪、取樣、補孔和清理等處理，生成適合下一步造型參考的小平面特征。

為減少計算資源，要對原始三角形進行分樣，在不影響速度的情況下，保留越多三角形越好。另外，通過精整功能細化三角形，可以實現光滑貼形的目的，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，否則無法進行后續造型模塊處理。

重新造型特征是Proe的逆向造型功能，應用重新造型可以創建和生成曲面，是有參數和無參數結合的成功應用范例。結合逆向特征強大的編輯和擬合功能，本設計雙曲面模型是建立在包絡運動分析的基礎上創建的，編輯曲線擬合曲面，再通過編輯曲面數學屬性完善擬合程度，曲面創建完成以后要進行高斯分析、曲率分析、偏差分析以及網格分析，最后完成曲面設計。

3 雙曲面限位擋板的設計與檢驗

根據重新造型設計雙曲面，結合實際產品結構強度要求，設計雙曲面限位擋板結構。通過對產品試制樣品進行耐久試驗，驗證該產品滿足設計要求。目前已經形成完整的工藝流程，即為開模制造毛坯—機加工—熱處理—硫化處理等，機器加工圖和產品圖如圖1所示。

圖1 機加工及產品

由于實際制造過程會受多方面因素影響，如機加工精度、熱處理工藝、硫化工藝以及安裝工藝等，因此在各個環節，都要通過嚴格檢驗來保證產品質量，驗證效果，合格后方可入庫。3D模型和熱處理后零件三坐標對比效果如圖2所示。

4 結論

通過樣機調試，對試制樣品進行驗證，滿足使用要求。由于結構設計方式的優化，縮短了研發周期，提高了研發效率，同時提高了產品質量。目前該技術已經被應用到批量生產當中，實踐表明設備振動噪音降低至少25%，且產品性能、生產效率以及生產成本都得到有效改善。

圖2 熱處理件和3D模型對比圖