本文針對(duì)用Solidworks進(jìn)行安全閥的零件建模和整體結(jié)構(gòu)的虛擬裝配中，彈簧在裝配中需要壓縮的要求,。結(jié)合“自上而下”和“自下而上”的設(shè)計(jì)方法，提出了在Solidworks裝配環(huán)境中先裝入與彈簧兩端直接接觸的零件,，再用插入新零件的方法，生成彈簧實(shí)體模型,。這種關(guān)聯(lián)的彈簧建模方法,，可以滿足安全閥工作中，彈簧根據(jù)壓力伸縮的需求,。本文由上海五岳泵閥制造有限公司轉(zhuǎn)載分享,，上海五岳專業(yè)生產(chǎn)各類彈簧式安全閥，先導(dǎo)式安全閥,，并終身為使用單位提供相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)支持,。

1 安全閥的工作原理?
　　安全閥在油路中起過載保護(hù)作用，安全閥主要由閥體,、閥芯,、閥蓋，閥罩和彈簧及調(diào)整螺桿組成,，其進(jìn)油口與系統(tǒng)壓力油相通,，出油口與回油路相通，當(dāng)系統(tǒng)壓力大于閥芯所受向下的彈簧力時(shí)，閥芯升起,，閥口打開,，系統(tǒng)壓力油經(jīng)閥口溢流到回油箱，當(dāng)系統(tǒng)壓力小于溢流閥的預(yù)定壓力時(shí),，閥芯所受向上作用力小于閥芯所受向下的彈簧力,，這時(shí)閥芯在彈簧的作用下壓在閥體上，閥口關(guān)閉,，調(diào)整螺釘可改變彈簧的彈簧力以調(diào)整溢流閥的開啟壓力,。所以安全閥中的彈簧是在一定的壓縮量下裝進(jìn)去的，而非自由狀態(tài)或者是完全壓縮狀態(tài),。?
　　2 Solidworks裝配方法?
　　Solidworks裝配中既可以采用“自上而下”的裝配,，也可以采用“自下而上”的裝配。在“自下而上”設(shè)計(jì)中,，先分別設(shè)計(jì)好各零件，然后將其逐個(gè)調(diào)入到裝配環(huán)境中,，再根據(jù)裝配體的功能及設(shè)計(jì)要求對(duì)各零件之間添加約束配合,。由于零部件是獨(dú)立設(shè)計(jì)的，與“自上而下”設(shè)計(jì)法相比,，使用“自下而上”設(shè)計(jì)法可以使用戶更能專注于單個(gè)零件的設(shè)計(jì)工作,。“自上而下”的設(shè)計(jì)方法從裝配體中開始設(shè)計(jì),，允許用戶使用一個(gè)零件的幾何體來幫助定義另一個(gè)零件,，或者生成組裝零件后再添加新的加工特征，進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)的零件設(shè)計(jì),。?
　　3 用關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行彈簧建模?
　　從安全閥的工作原理知道,，彈簧在一定壓縮量的情況下裝進(jìn)去的。彈簧是裝在彈簧座和閥芯之間,，在一定的預(yù)緊力下,，當(dāng)安全閥工作的時(shí)候，如果彈簧向下的力小于油壓時(shí),，閥芯被抬起,，彈簧隨之被壓縮，閥芯和彈簧座之間的相對(duì)距離發(fā)生了變化,。而彈簧座在裝配好后,，位置是不發(fā)生變化的，也就是說在安全閥工作的情況下,，只有閥芯隨著油壓的變化,，在豎直方向上有位移，同時(shí),，彈簧也會(huì)跟隨伸縮,。?
　　先采用自下而上的方法建好安全閥中除過彈簧以外的每個(gè)零件的模型,，然后采用自上而下的方法設(shè)計(jì)彈簧。安全閥中,，與彈簧緊密關(guān)聯(lián)的是彈簧座和閥芯,，所以本文在裝配中，只引入閥芯和彈簧座,。在裝配環(huán)境下,，插入彈簧座和閥門，讓彈簧座處于固定狀態(tài),，先使用同軸配合和基準(zhǔn)面重合的配合,，這樣閥芯就可以在豎直方向上有自由度，然后使用高級(jí)配合中的極限距離配合,，按照彈簧工作時(shí)實(shí)際的壓縮量的變化進(jìn)行設(shè)置,，這樣閥芯在豎直方向上只能在一定距離內(nèi)運(yùn)動(dòng)。?
　　插入新零件,，右鍵單擊新零件,，選擇浮動(dòng)。在新零件的編輯界面上,，分別選擇閥芯內(nèi)底面和彈簧座內(nèi)表面創(chuàng)建基準(zhǔn)面1和基準(zhǔn)面2,，如圖1，基準(zhǔn)面1和基準(zhǔn)面2分別到閥芯內(nèi)底面和彈簧座內(nèi)表面的距離為彈簧兩頭的壓并高度,。也就是基準(zhǔn)面1和2之間的距離是可以變化的,，這樣就可以實(shí)現(xiàn)彈簧的壓縮。在經(jīng)過閥芯左右兩小孔的平面上,，繪制草圖1,，草圖1為直線，設(shè)置該直線的兩端分別和基準(zhǔn)面1和基準(zhǔn)面2重合,，并且經(jīng)過彈簧座軸線,，再繪制草圖2，草圖2的長度為彈簧中徑的1/2長,。建立掃描曲面特征,，以草圖2為輪廓，草圖1為路徑,。在選項(xiàng)的方向扭轉(zhuǎn)類型中選擇沿路徑扭轉(zhuǎn),，度數(shù)為彈簧有效圈數(shù)乘以360°[1]。?
　　在基準(zhǔn)面1上繪制草圖3,，草圖3為圓,，直徑為彈簧中徑大小。以草圖3建立螺旋線/渦狀線1，在定義方式中選擇高度和螺距,，高度為基準(zhǔn)面1和閥芯內(nèi)底面之間的距離,，螺距一般選擇1.1倍的彈簧絲的直徑，起始角度和方向根據(jù)具體情況來設(shè)置,。用同樣的方法建立螺旋線/渦狀線2,。必須保證螺旋線/渦狀線1、2和掃描曲面的旋轉(zhuǎn)方向是一致的[2][3],。?
　　由掃描曲面邊線,，螺旋線/渦狀線1和2建立組合曲線。為了不影響視覺效果,，可以將掃描曲面隱藏,。在上視基準(zhǔn)面上，在螺旋線的邊線上建立圓形草圖5,，圓的直徑為彈簧絲的直徑,。以草圖5為輪廓，組合曲線為路徑進(jìn)行實(shí)體掃描,，生成彈簧實(shí)體,。然后對(duì)彈簧兩端建立磨平特征，選取上視基準(zhǔn)面,，建立草圖，草圖的上下邊線分別要和彈簧座內(nèi)表面邊線和閥芯內(nèi)底面邊線重合或者共線,，這樣才能保證閥芯和彈簧座之間的距離變化的時(shí)候,，草圖邊線之間的距離也發(fā)生變化，然后用拉伸切除的方法建立磨平特征,。最終效果如圖3,，為了更清楚的顯示彈簧，將閥芯設(shè)置為透明,。因?yàn)椴輬D1的長度是可以改變的,，所以通過移動(dòng)閥芯，點(diǎn)擊重建模型按鈕,，彈簧的長度就會(huì)跟著被壓縮或者伸長,，或者可以用動(dòng)畫模擬的方法來顯示彈簧的伸縮過程[4]。?
　　4 小結(jié)?
　　本文通過分析安全閥的工作原理,，彈簧的作用和安裝位置,，著重介紹了在Solidworks裝配環(huán)境下生成壓縮彈簧的方法。我們還可以用先建彈簧模型,，再進(jìn)行裝配的設(shè)計(jì)方法,，只要在彈簧建模過程中，保證彈簧有效長度的草圖不是完全約束，它的長度是可以變化的就可以實(shí)現(xiàn)彈簧在裝配過程中的壓縮,。?