CN102305280A - 液力变矩器的研制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种液力变矩器研制方法，用于快速设计制造液力变矩器。本发明实施例首先进行一维理论计算，获得叶栅的三维数据；再进行叶形的参数化设计，建立叶轮的三维模型；再对所述叶轮的三维模型进行有限元分析及流场分析，判断所述叶轮是否符合要求；再利用快速成型方法，制得叶轮模型，通过铸造，制得叶轮样件；然后进行性能试验和校核，判断所述叶轮样件是否符合要求；叶轮的三维模型符合要求后，加工模具，准备生产。本发明方法不存在逆向工程仿制方法存在的叶栅数据失真和噪音信号问题，且与传统的直接开模制造试验再生产的方法相比，本发明缩短了产品的研制周期，降低了研制的成本。

Description

液力变矩器的研制方法

技术领域

本发明涉及一种液力变矩器的研制方法。

背景技术

液力变矩器作为车辆传动系统的主要部件之一，对改善车辆的传动性能，延长车辆的有效使用寿命，提高车辆的通过性、驾乘舒适性等方面具有重要的现实意义。液力变矩器作为一种流体传动机械以其优异的性能被广泛应用于中高档轿车、城市公交客车、工程机械、石油钻井机械、船舶上。液力变矩器传统的研制方法周期长，尤其是作为液力变矩器的核心部件之一的叶轮，其研发以及制造是一项重大难题。

现阶段，液力变矩器的开发所采用的方法主要为以下两种：一是逆向工程仿制法，即用电子测量设备采集物体表面的原始数据，再从采集的数据中分析物体的几何特征，再利用软件重建物体的三维模型；二是传统的直接开模制造试验再生产的方法。

逆向工程仿制法由于受到测量设备精度的影响导致采集的数据失真，特别是叶栅数据的失真，并且难以去除测量时的噪音信号而导致做出的叶栅达不到设计要求。传统的直接开模制造试验再生产的方法，产品的研发周期长，且制造的叶轮若不符合设计要求，则需要重新计算并修正叶栅的数据，必须重新制造模具，但制造模具的费用高昂，这无疑增加了研发成本。

发明内容

本发明实施例提供了一种液力变矩器的研制方法，解决现有研制方法中存在的叶栅数据失真和测量时的噪音信号问题，以及液力变矩器研发周期长，研发成本高的问题。

一种液力变矩器的研制方法，包括如下步骤：

1)通过一维理论计算，获得叶栅的三维数据；

2)根据叶栅的三维数据，进行叶形的参数化设计，建立叶轮的三维模型；

3)对叶轮的三维模型进行有限元分析及流场分析，判断叶轮是否符合要求；

若是，进行步骤4)；

若否，修正叶栅的三维数据，重建叶轮的三维模型，重新进行步骤3)；

4)利用快速成型方法，制得叶轮模型，再通过铸造，制得叶轮样件；

5)对叶轮样件进行性能试验；

将叶轮样件与设计原型校核；

根据性能试验的结果和校核的结果，判断叶轮样件是否符合要求；

若是，进行步骤6)；

若否，根据性能试验的结果和校核的结果，对叶轮样件进行有限元分析及流场分析，修正叶栅的三维数据，重建叶轮的三维模型，再返回步骤3)；

6)加工模具，准备生产。

具体的，叶栅的三维数据包括叶片的周向角。

进行叶形的参数化设计具体为：利用三维软件设计对叶形进行参数化设计。

修正叶栅的三维数据，重建叶轮的三维模型具体为：通过微调数据的方法，修正叶栅的三维数据，重新进行叶形的参数化设计，重建叶轮的三维模型。

利用快速成型方法，制得叶轮模型，再通过铸造，制得叶轮样件包括：

将三维模型的数据转换为能被快速成型设备所识别的数据，并加载到快速成型设备上，通过连续制造，制得叶轮模型。

连续制造具体为：使用快速成型设备进行连续的分层制造，逐层叠加，制得叶轮模型。

利用快速成型方法，制得叶轮模型，再通过铸造，制得叶轮样件包括：

将叶轮模型渗蜡处理，制得叶轮蜡模模型，再通过熔模铸造，制得叶轮样件。

熔模铸造具体为：通过组合叶轮蜡模模型、金属模型和型砂，加热熔化叶轮蜡模模型，制得叶轮的型腔，再进行浇注，制得叶轮样件。

将叶轮样件与设计原型校核具体为：对叶轮样件进行三维扫描，获得点云数据，再与设计原型校核。

加工模具具体为：将铸造模具进行关联参数化设计，利用电火花加工的方法加工模具。

从以上技术方案可以看出，本发明相对于逆向工程仿制法，具有以下优点：一是不会出现叶栅数据失真的情况；二是不存在测量的噪音信号影响。而相对于传统的直接开模制造试验再生产的方法，本发明则具有研发周期短，研发成本低的优点。

附图说明

图1本发明实施例液力变矩器研制方法流程图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种液力变矩器的研制方法，用于快速研制液力变矩器。本发明实施例中应用了快速成型技术(RP，Rapid Prototyping)和三维激光扫描技术。

RP技术是在九十年代发展起来的一项先进的制造技术，是为制造业企业新产品开发服务的一项关键性技术。RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。它的基本原理就是″分层制造，逐层叠加″，类似于数学上的积分过程。RP技术对缩短新产品研发周期、降低研发成本、促进企业产品创新、提高产品竞争力具有积极的推动作用。

三维激光扫描技术是国际上近期发展的一项高新技术，其主要设备是三维激光扫描仪，其基于激光测距原理(包括脉冲激光和相位激光)，瞬时测得空间三维坐标值的测量仪器。利用三维激光扫描技术获取的空间点云数据可快速建立结构复杂、不规则场景的三维可视化模型，既省时又省力，是现行的三维建模软件所不可比拟的。

以下实施例结合附图对本发明进行详细说明。

本发明实施例液力变矩器的研制方法的基本流程可参考图1，主要包括步骤：

A101、通过一维理论计算，获得叶栅的三维数据。

该三维数据包括叶片的周向角和倾角等，用于进行叶形的参数化设计。

A102、根据叶栅的三维数据，进行叶形的参数化设计，建立叶轮的三维模型。

具体的，利用三维软件进行叶形的参数化设计，三维软件优选CAD/CAE/CAM一体化软件，如CATIA软件。建立的叶轮三维模型是非叶栅部件的三维模型。

A103、对叶轮的三维模型进行有限元分析及流场分析。

A104、判断叶轮是否符合要求：

若是，进行步骤A105；

若否，进行步骤A109，即通过微调数据的方法，修正叶栅的三维数据，重建叶轮的三维模型，再重新进行步骤A103。

A105、利用快速成型方法，制得叶轮模型，再通过铸造，制得叶轮样件。

快速成型方法采用了快速成型设备，需将上述三维模型的数据转换为能被快速成型设备所识别的数据，并加载到快速成型设备上，通过连续制造，制得叶轮模型。连续制造即使用快速成型设备进行连续的分层制造，逐层叠加，从而制得叶轮模型。

去除粘附在叶轮模型上的多余材料，并将叶轮模型渗蜡处理，并打磨光滑，制得叶轮蜡模模型。

然后通过熔模铸造，制得叶轮样件。具体的，通过组合叶轮蜡模模型、金属模型和型砂，加热熔化叶轮蜡模模型，制得叶轮的型腔，再进行浇注，制得叶轮样件。

A106、对叶轮样件进行性能试验，并将叶轮样件与设计原型校核。

具体的，采用性能试验台对叶轮样件进行性能试验。

为了叶轮样件与设计原型校核所需要叶轮样件的数据，需要对叶轮样件进行三维扫描，获得点云数据，再与设计原型校核。这里，三维扫描采用三维激光扫描技术获取叶轮样件的空间点云数据。

A107、根据性能试验的结果和校核的结果，判断叶轮样件是否符合要求。

若是，进行步骤A108；

若否，进行步骤A110，即根据性能试验的结果和校核的结果，对叶轮样件进行有限元分析及流场分析，再通过微调数据的方法，修正叶栅的三维数据，重建叶轮的三维模型，再返回步骤A103。

具体的，利用三维激光扫描获得的空间点云数据，对叶轮样件进行有限元分析及流场分析。

A108、加工模具，准备生产。

将铸造模具进行关联参数化设计，利用电火花加工的方法加工模具。具体的，可利用CATIA软件进行铸造模具关联参数化设计，并利用CATIA的CNC模块编制模具的加工代码，再将模具加工代码加载到五轴联动加工中心上进行模具的数控加工。在加工中心上完成数控加工后，利用电火花机床进行电极清根，通过加工中心与电花火机床的配合使用实现快速模具加工，为产品的批量生产做好前期准备。

以上对本发明所提供的一种液力变矩器的研制方法进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种液力变矩器的研制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)通过一维理论计算，获得叶栅的三维数据；

2)根据所述叶栅的三维数据，进行叶形的参数化设计，建立叶轮的三维模型；

3)对所述叶轮的三维模型进行有限元分析及流场分析，判断所述叶轮是否符合要求；

若是，进行步骤4)；

若否，修正所述叶栅的三维数据，重建所述叶轮的三维模型，重新进行步骤3)；

4)利用快速成型方法，制得叶轮模型，再通过铸造，制得叶轮样件；

5)对所述叶轮样件进行性能试验；

将所述叶轮样件与设计原型校核；

根据所述性能试验的结果和所述校核的结果，判断所述叶轮样件是否符合要求；

若是，进行步骤6)；

若否，根据所述性能试验的结果和所述校核的结果，对叶轮样件进行有限元分析及流场分析，修正所述叶栅的三维数据，重建所述叶轮的三维模型，再返回步骤3)；

6)加工模具，准备生产。

2.根据权利要求1所述的液力变矩器的研制方法，其特征在于，所述叶栅的三维数据包括叶片的周向角。

3.根据权利要求1所述的液力变矩器的研制方法，其特征在于，所述进行叶形的参数化设计具体为：

利用三维软件设计对叶形进行参数化设计。

4.根据权利要求1所述的液力变矩器的研制方法，其特征在于，所述修正所述叶栅的三维数据，重建所述叶轮的三维模型具体为：

通过微调数据的方法，修正所述叶栅的三维数据，重新进行叶形的参数化设计，重建所述叶轮的三维模型。

5.根据权利要求1所述的液力变矩器的研制方法，其特征在于，所述利用快速成型方法，制得叶轮模型，再通过铸造，制得叶轮样件包括：

将所述三维模型的数据转换为能被快速成型设备所识别的数据，并加载到快速成型设备上，通过连续制造，制得叶轮模型。

6.根据权利要求5所述的液力变矩器的研制方法，其特征在于，所述连续制造具体为：

使用快速成型设备进行连续的分层制造，逐层叠加，制得叶轮模型。

7.根据权利要求1所述的液力变矩器的研制方法，其特征在于，所述利用快速成型方法，制得叶轮模型，再通过铸造，制得叶轮样件包括：

将所述叶轮模型渗蜡处理，制得叶轮蜡模模型，再通过熔模铸造，制得叶轮样件。

8.根据权利要求7所述的液力变矩器的研制方法，其特征在于，所述熔模铸造具体为：

通过组合所述叶轮蜡模模型、金属模型和型砂，加热熔化所述叶轮蜡模模型，制得叶轮的型腔，再进行浇注，制得叶轮样件。

9.根据权利要求1所述的液力变矩器的研制方法，其特征在于，所述将所述叶轮样件与设计原型校核具体为：

对所述叶轮样件进行三维扫描，获得点云数据，再与设计原型校核。

10.根据权利要求1所述的液力变矩器的研制方法，其特征在于，所述加工模具具体为：

将铸造模具进行关联参数化设计，利用电火花加工的方法加工模具。

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