專利名稱：液力變矩器的研制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液力變矩器的研制方法。
背景技術(shù)：
液力變矩器作為車輛傳動系統(tǒng)的主要部件之一，對改善車輛的傳動性能，延長車輛的有效使用壽命，提高車輛的通過性、駕乘舒適性等方面具有重要的現(xiàn)實意義。液力變矩器作為一種流體傳動機械以其優(yōu)異的性能被廣泛應(yīng)用于中高檔轎車、城市公交客車、工程機械、石油鉆井機械、船舶上。液力變矩器傳統(tǒng)的研制方法周期長，尤其是作為液力變矩器的核心部件之一的葉輪，其研發(fā)以及制造是一項重大難題?，F(xiàn)階段，液力變矩器的開發(fā)所采用的方法主要為以下兩種一是逆向工程仿制法， 即用電子測量設(shè)備采集物體表面的原始數(shù)據(jù)，再從采集的數(shù)據(jù)中分析物體的幾何特征，再利用軟件重建物體的三維模型；二是傳統(tǒng)的直接開模制造試驗再生產(chǎn)的方法。逆向工程仿制法由于受到測量設(shè)備精度的影響導(dǎo)致采集的數(shù)據(jù)失真，特別是葉柵數(shù)據(jù)的失真，并且難以去除測量時的噪音信號而導(dǎo)致做出的葉柵達不到設(shè)計要求。傳統(tǒng)的直接開模制造試驗再生產(chǎn)的方法，產(chǎn)品的研發(fā)周期長，且制造的葉輪若不符合設(shè)計要求，則需要重新計算并修正葉柵的數(shù)據(jù)，必須重新制造模具，但制造模具的費用高昂，這無疑增加了研發(fā)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供了一種液力變矩器的研制方法，解決現(xiàn)有研制方法中存在的葉柵數(shù)據(jù)失真和測量時的噪音信號問題，以及液力變矩器研發(fā)周期長，研發(fā)成本高的問題。一種液力變矩器的研制方法，包括如下步驟1)通過一維理論計算，獲得葉柵的三維數(shù)據(jù)；2)根據(jù)葉柵的三維數(shù)據(jù)，進行葉形的參數(shù)化設(shè)計，建立葉輪的三維模型；3)對葉輪的三維模型進行有限元分析及流場分析，判斷葉輪是否符合要求；若是，進行步驟4)；若否，修正葉柵的三維數(shù)據(jù)，重建葉輪的三維模型，重新進行步驟3)；4)利用快速成型方法，制得葉輪模型，再通過鑄造，制得葉輪樣件；5)對葉輪樣件進行性能試驗；將葉輪樣件與設(shè)計原型校核；根據(jù)性能試驗的結(jié)果和校核的結(jié)果，判斷葉輪樣件是否符合要求；若是，進行步驟6)；若否，根據(jù)性能試驗的結(jié)果和校核的結(jié)果，對葉輪樣件進行有限元分析及流場分析，修正葉柵的三維數(shù)據(jù)，重建葉輪的三維模型，再返回步驟3)；6)加工模具，準備生產(chǎn)。具體的，葉柵的三維數(shù)據(jù)包括葉片的周向角。
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進行葉形的參數(shù)化設(shè)計具體為利用三維軟件設(shè)計對葉形進行參數(shù)化設(shè)計。修正葉柵的三維數(shù)據(jù)，重建葉輪的三維模型具體為通過微調(diào)數(shù)據(jù)的方法，修正葉柵的三維數(shù)據(jù)，重新進行葉形的參數(shù)化設(shè)計，重建葉輪的三維模型。利用快速成型方法，制得葉輪模型，再通過鑄造，制得葉輪樣件包括將三維模型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為能被快速成型設(shè)備所識別的數(shù)據(jù)，并加載到快速成型設(shè)備上，通過連續(xù)制造，制得葉輪模型。連續(xù)制造具體為使用快速成型設(shè)備進行連續(xù)的分層制造，逐層疊加，制得葉輪模型。利用快速成型方法，制得葉輪模型，再通過鑄造，制得葉輪樣件包括將葉輪模型滲蠟處理，制得葉輪蠟?zāi)ＤＰ?，再通過熔模鑄造，制得葉輪樣件。熔模鑄造具體為通過組合葉輪蠟?zāi)ＤＰ?、金屬模型和型砂，加熱熔化葉輪蠟?zāi)ＤＰ?，制得葉輪的型腔，再進行澆注，制得葉輪樣件。將葉輪樣件與設(shè)計原型校核具體為對葉輪樣件進行三維掃描，獲得點云數(shù)據(jù)，再與設(shè)計原型校核。加工模具具體為將鑄造模具進行關(guān)聯(lián)參數(shù)化設(shè)計，利用電火花加工的方法加工模具。從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明相對于逆向工程仿制法，具有以下優(yōu)點一是不會出現(xiàn)葉柵數(shù)據(jù)失真的情況；二是不存在測量的噪音信號影響。而相對于傳統(tǒng)的直接開模制造試驗再生產(chǎn)的方法，本發(fā)明則具有研發(fā)周期短，研發(fā)成本低的優(yōu)點。


圖1本發(fā)明實施例液力變矩器研制方法流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明實施例提供了一種液力變矩器的研制方法，用于快速研制液力變矩器。本發(fā)明實施例中應(yīng)用了快速成型技術(shù)(RP，Rapid Prototyping)和三維激光掃描技術(shù)。RP技術(shù)是在九十年代發(fā)展起來的一項先進的制造技術(shù)，是為制造業(yè)企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)服務(wù)的一項關(guān)鍵性技術(shù)。RP技術(shù)是在現(xiàn)代CAD/CAM技術(shù)、激光技術(shù)、計算機數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動技術(shù)以及新材料技術(shù)的基礎(chǔ)上集成發(fā)展起來的。它的基本原理就是"分層制造，逐層疊加“，類似于數(shù)學(xué)上的積分過程。RP技術(shù)對縮短新產(chǎn)品研發(fā)周期、降低研發(fā)成本、 促進企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新、提高產(chǎn)品競爭力具有積極的推動作用。三維激光掃描技術(shù)是國際上近期發(fā)展的一項高新技術(shù)，其主要設(shè)備是三維激光掃描儀，其基于激光測距原理(包括脈沖激光和相位激光)，瞬時測得空間三維坐標值的測量儀器。利用三維激光掃描技術(shù)獲取的空間點云數(shù)據(jù)可快速建立結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不規(guī)則場景的三維可視化模型，既省時又省力，是現(xiàn)行的三維建模軟件所不可比擬的。以下實施例結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。本發(fā)明實施例液力變矩器的研制方法的基本流程可參考圖1，主要包括步驟A101、通過一維理論計算，獲得葉柵的三維數(shù)據(jù)。該三維數(shù)據(jù)包括葉片的周向角和傾角等，用于進行葉形的參數(shù)化設(shè)計。
A102、根據(jù)葉柵的三維數(shù)據(jù)，進行葉形的參數(shù)化設(shè)計，建立葉輪的三維模型。具體的，利用三維軟件進行葉形的參數(shù)化設(shè)計，三維軟件優(yōu)選CAD/CAE/CAM —體化軟件，如CATIA軟件。建立的葉輪三維模型是非葉柵部件的三維模型。A103、對葉輪的三維模型進行有限元分析及流場分析。A104、判斷葉輪是否符合要求若是，進行步驟A105;若否，進行步驟A109，即通過微調(diào)數(shù)據(jù)的方法，修正葉柵的三維數(shù)據(jù)，重建葉輪的三維模型，再重新進行步驟A103。A105、利用快速成型方法，制得葉輪模型，再通過鑄造，制得葉輪樣件。快速成型方法采用了快速成型設(shè)備，需將上述三維模型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為能被快速成型設(shè)備所識別的數(shù)據(jù)，并加載到快速成型設(shè)備上，通過連續(xù)制造，制得葉輪模型。連續(xù)制造即使用快速成型設(shè)備進行連續(xù)的分層制造，逐層疊加，從而制得葉輪模型。去除粘附在葉輪模型上的多余材料，并將葉輪模型滲蠟處理，并打磨光滑，制得葉輪蠟?zāi)ＤＰ汀Ｈ缓笸ㄟ^熔模鑄造，制得葉輪樣件。具體的，通過組合葉輪蠟?zāi)ＤＰ?、金屬模型和型砂，加熱熔化葉輪蠟?zāi)ＤＰ?，制得葉輪的型腔，再進行澆注，制得葉輪樣件。A106、對葉輪樣件進行性能試驗，并將葉輪樣件與設(shè)計原型校核。具體的，采用性能試驗臺對葉輪樣件進行性能試驗。為了葉輪樣件與設(shè)計原型校核所需要葉輪樣件的數(shù)據(jù)，需要對葉輪樣件進行三維掃描，獲得點云數(shù)據(jù)，再與設(shè)計原型校核。這里，三維掃描采用三維激光掃描技術(shù)獲取葉輪樣件的空間點云數(shù)據(jù)。A107、根據(jù)性能試驗的結(jié)果和校核的結(jié)果，判斷葉輪樣件是否符合要求。若是，進行步驟A108;若否，進行步驟A110，即根據(jù)性能試驗的結(jié)果和校核的結(jié)果，對葉輪樣件進行有限元分析及流場分析，再通過微調(diào)數(shù)據(jù)的方法，修正葉柵的三維數(shù)據(jù)，重建葉輪的三維模型， 再返回步驟A103。具體的，利用三維激光掃描獲得的空間點云數(shù)據(jù)，對葉輪樣件進行有限元分析及流場分析。A108、加工模具，準備生產(chǎn)。將鑄造模具進行關(guān)聯(lián)參數(shù)化設(shè)計，利用電火花加工的方法加工模具。具體的，可利用CATIA軟件進行鑄造模具關(guān)聯(lián)參數(shù)化設(shè)計，并利用CATIA的CNC模塊編制模具的加工代碼，再將模具加工代碼加載到五軸聯(lián)動加工中心上進行模具的數(shù)控加工。在加工中心上完成數(shù)控加工后，利用電火花機床進行電極清根，通過加工中心與電花火機床的配合使用實現(xiàn)快速模具加工，為產(chǎn)品的批量生產(chǎn)做好前期準備。以上對本發(fā)明所提供的一種液力變矩器的研制方法進行了詳細介紹，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實施例的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種液力變矩器的研制方法，其特征在于，包括如下步驟1)通過一維理論計算，獲得葉柵的三維數(shù)據(jù)；2)根據(jù)所述葉柵的三維數(shù)據(jù)，進行葉形的參數(shù)化設(shè)計，建立葉輪的三維模型；3)對所述葉輪的三維模型進行有限元分析及流場分析，判斷所述葉輪是否符合要求； 若是，進行步驟4)；若否，修正所述葉柵的三維數(shù)據(jù)，重建所述葉輪的三維模型，重新進行步驟3)；4)利用快速成型方法，制得葉輪模型，再通過鑄造，制得葉輪樣件；5)對所述葉輪樣件進行性能試驗； 將所述葉輪樣件與設(shè)計原型校核；根據(jù)所述性能試驗的結(jié)果和所述校核的結(jié)果，判斷所述葉輪樣件是否符合要求； 若是，進行步驟6)；若否，根據(jù)所述性能試驗的結(jié)果和所述校核的結(jié)果，對葉輪樣件進行有限元分析及流場分析，修正所述葉柵的三維數(shù)據(jù)，重建所述葉輪的三維模型，再返回步驟3)；6)加工模具，準備生產(chǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液力變矩器的研制方法，其特征在于，所述葉柵的三維數(shù)據(jù)包括葉片的周向角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液力變矩器的研制方法，其特征在于，所述進行葉形的參數(shù)化設(shè)計具體為利用三維軟件設(shè)計對葉形進行參數(shù)化設(shè)計。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液力變矩器的研制方法，其特征在于，所述修正所述葉柵的三維數(shù)據(jù)，重建所述葉輪的三維模型具體為通過微調(diào)數(shù)據(jù)的方法，修正所述葉柵的三維數(shù)據(jù)，重新進行葉形的參數(shù)化設(shè)計，重建所述葉輪的三維模型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液力變矩器的研制方法，其特征在于，所述利用快速成型方法，制得葉輪模型，再通過鑄造，制得葉輪樣件包括將所述三維模型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為能被快速成型設(shè)備所識別的數(shù)據(jù)，并加載到快速成型設(shè)備上，通過連續(xù)制造，制得葉輪模型。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液力變矩器的研制方法，其特征在于，所述連續(xù)制造具體為 使用快速成型設(shè)備進行連續(xù)的分層制造，逐層疊加，制得葉輪模型。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液力變矩器的研制方法，其特征在于，所述利用快速成型方法，制得葉輪模型，再通過鑄造，制得葉輪樣件包括將所述葉輪模型滲蠟處理，制得葉輪蠟?zāi)ＤＰ?，再通過熔模鑄造，制得葉輪樣件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液力變矩器的研制方法，其特征在于，所述熔模鑄造具體為 通過組合所述葉輪蠟?zāi)ＤＰ汀⒔饘倌Ｐ秃托蜕?，加熱熔化所述葉輪蠟?zāi)ＤＰ?，制得葉輪的型腔，再進行澆注，制得葉輪樣件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液力變矩器的研制方法，其特征在于，所述將所述葉輪樣件與設(shè)計原型校核具體為對所述葉輪樣件進行三維掃描，獲得點云數(shù)據(jù)，再與設(shè)計原型校核。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液力變矩器的研制方法，其特征在于，所述加工模具具體為將鑄造模具進行關(guān)聯(lián)參數(shù)化設(shè)計，利用電火花加工的方法加工模具。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種液力變矩器研制方法，用于快速設(shè)計制造液力變矩器。本發(fā)明實施例首先進行一維理論計算，獲得葉柵的三維數(shù)據(jù)；再進行葉形的參數(shù)化設(shè)計，建立葉輪的三維模型；再對所述葉輪的三維模型進行有限元分析及流場分析，判斷所述葉輪是否符合要求；再利用快速成型方法，制得葉輪模型，通過鑄造，制得葉輪樣件；然后進行性能試驗和校核，判斷所述葉輪樣件是否符合要求；葉輪的三維模型符合要求后，加工模具，準備生產(chǎn)。本發(fā)明方法不存在逆向工程仿制方法存在的葉柵數(shù)據(jù)失真和噪音信號問題，且與傳統(tǒng)的直接開模制造試驗再生產(chǎn)的方法相比，本發(fā)明縮短了產(chǎn)品的研制周期，降低了研制的成本。
文檔編號F16H41/00GK102305280SQ201110253269
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者席海霞, 康玉賓, 張慶武, 李國強, 賈俊禮, 趙衛(wèi)國, 趙如愿, 陳吉祥, 雷福斗, 馬英華 申請人:山推工程機械股份有限公司