往复泵是厂矿企业常用的一种泵型。它的工作原理

是借助柱塞在液压缸的工作腔中的往复运动，使工作腔

的容积产生周期性变化，吸、排工作介质,从而将机械能

转化为液压能。它具有突出的优点:输送介质十分广泛，

吸入性能好,效率高，可获得很高的出口压力，且流量与

压力无关。广泛应用于石油、化工、电力、冶金等国民经济

的各部门《。但我国目前往复泵的设计仍旧以手工设计计

算和手工绘图等传统的设计方法为主。设计周期长，效率

低,严重影响往复泵生产企业的发展。

用户使用平台，建立往复泵工程数据库，对往复泵的主要

零件进行参数化设计、参数化绘图、虚拟装配、系统运动

仿真和零件的有限元分析CFEA等。用户只需合理选用往复泵的基本参数和计算系数，就会很快设计出结构合

理、性能可靠的往复泵产品。使设计人员从复杂的设计计

算和繁琐的绘图中解脱出来，利用更多的时间进行产品

的更新换代，以增强产品在市场上的竞争力。

2高压往复泵系统虚拟设计的思路

   往复泵的零件较多，主要包括液缸体、泵阀、柱塞、曲

轴、机体、连杆、十字头和其它的_些标准件及辅助零部

件组成D。在设计过程中，标准件和辅助零件只需要选型。

因此，往复泵的参数化设计只对往复泵主要零件进行参

数化设计，而这些零件设计都是建立在往复泵总体设计

的基础上，总体设计是在用户给定泵的基本参数(如泵的

基金项目：安徽省教育厅自然科学基金项目（2004kj128)

流量Q、出口压力P2等时，设计者选定泵的总体结构形

式、驱动方式和整体布置等2。总体参数确定后进行往

复泵的主要零件结构的参数化设计及其约束条件校核，

如果满足约束校核

条件，设计参数加入到数据库中；然后进行零件的参数

化绘图；再对主要零件进行有限元分析；后对往复泵

的装配模型进行动态仿真和干涉检查。图1为实现往复泵系统虚拟设计框图。

3往复泵系统虚拟设计的实现过程

3.1参数库的建立

   数据库技术在往复泵零件参数化设计和参数化绘图

过程中占有极其重要的地位，1方面在零件设计时需要

调用相关零件的参数进行配套设计，另1方面应将设计

合理的零件参数存储到数据库中，以备其它零件参数设

计和参数化绘图时调用。数据库在设计过程中起到参数

的传输、存储等纽带作用。在往复泵参数化设计过程中，

建立了两个参数库：零件尺寸参数库（DimDB.mdb和零件材料参数库(MaterialDB.mdb。零件尺寸参数库存储零

件的尺寸参数和部分中间设计参数。零件材料参数库存

储零件所选用的材料及其材料的力学性能。

3.2主要零件的参数化设计

   (1确定零件结构的参数变量，以及这些变量与总体

设计的参数变量和相关零件结构的参数变量之间的关

系。具体零件的结构变量是相互独立的，相互有关系的变

量可以用方程式代替，以减少变量个数。

   (2设计用户界面。界面设计应尽量符合用户操作习

惯，方便用户操作。

   (3)编写程序代码。编写程序代码主要包括4部分：

将理论公式编写成程序代码；编写关于数据库连接、打

开、关闭和数据调用等程序代码；编写数据输入、输出代

码;编写处理程序异常程序代码等。

   参数化绘图的实现主要利用三维造型软件SolidWorks设计过程全相关性这个特点。SolidWorks在建模

过程中采用尺寸驱动。系统将每一个尺寸设置成一个变

量，改变变量值就改变模型的相应尺寸值，同时模型也发

生相应更新，即在设计任意过程中，改变模型都会使得与

其关联部分发生相应改变3。这就保证零件或装配体的三

维模型和二维模型保持同步。

   (1创建参数化绘图模板

   创建参数化绘图模板是将在零件参数化结构设计中

确定的尺寸变量实例化。即任意给出一组变量值，在SolidWorks2004中绘出零件的三维模型（好这组变值是与

实际应用中某一模型相一致3。参数化模板分为两类:三维

造型模板和工程图模板。虽然Solid

Works可以直接由二维模型生成工程图，但由于生成的工程图尺寸位置较乱，

且部分标注不符合我国工程图标准。所以创建工程图模板。

   (2绘制零件的三维和二维模型

   利用ADO.NET数据接口技术，调用零件尺寸参数给零

件参数化模型中尺寸变量赋值,更新参数化绘图模板，重建

模型即可得到用户所需要的三维模型、工程图或装配图3。3.4零件的虚拟装配和仿真

   对高压往复泵虚拟装配可以通过手动装配和自动装

配两种方式。手动装配要求用户非常熟悉往复泵的装配关

系。自动装配利用生成的Solid

Work装配文档，记录各个

零件进行装配路径生成的相应矩阵,通过对矩阵的优化处

理，找到一条合理的装配路径,实现自动虚拟装配。

   高压往复泵虚拟装配后需要对各个零件进行静态干

涉动态干涉检查。确定零件设计的合理性。对存在干涉的

零件要重新进行设计计算。直到所有的零件通过干涉检

查为止。

3.5主要零件的有限元分析

   主要零件的有限兀分析是利用SolidWorks与Cosmos/Motion、Cosmos/Works的集成环境下进行的。利用Adams技术将零件在运动情况下的复杂载荷从Cosmos/Motion中输出到Cosmos/Works中,进行强度校核和结构分析。

   由于往复泵是较复杂的机械，各零件的受力很复杂，

除了柱塞与介质的作用面受力P2,_般无法直接给定各零件所受的外力，特别是曲轴。因此利用Cosmos/Motion可将零件在运动情况下的复杂载荷情况输出到主流有限

元软件中的特点,对往复泵主要零件进行有限元分析，以

作出正确的强度和结构分析。图3为曲轴模型的网格划分，图4为曲轴模型的应力云图。3.6高压往复泵虚拟设计系统的集成

   往复泵虚拟设计系统是通过一定软件平台与用户交

互，进行往复泵的零件参数化设计、强度校核、参数化绘图

和动态仿真等功能的应用软件。在该系统的实现过程中，

首先要选择合适的开发工具和图形绘制平台，然后利用

这个开发工具编制程序,实现可视化部分和非可视化部分的

设计。开发时要考虑到虚拟设计一般原则，以提高开发效率

和质量，同时也要考虑到用户使用的方便性。

   往复泵虚拟设计系统主要由往复泵总体设计、

零件参数化设计子系统、参数化绘图子系统、虚拟装配、仿真

与有限元分析子系统、数据库子系统和辅助功能子系统

组成。往复泵虚拟设计系统的集成过程就是将往复泵主

要零件参数化设计各功能模块、参数化绘图模块、数据库

功能模块和一些辅助功能模块集成到统一的用户界面 

基于VERICUT的数控加工仿真技术研究

黄振沛楼建勇、吴陈燕2

(1.浙江工业大学教育科学与技术学院，杭州310032;.浙江台州职业技术学院电子电气系，浙江台州318000)

摘要：在对实际零件数控加工的基础上，阐明了以VERICUT6.1软件为仿真平台进行数控加工仿真的过程,并结合

实例描述了数控加工仿真的实施过程。

关键词：数控加工；仿真技术；VERICUT

中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号：1002-2333(

   数控加工仿真是CAD/CAM技术的关键技术，是数

控技术、仿真技术与虚拟现实技术等先进技术的交叉

应用。

   实际数控加工过程中，常常为了校验数控程序的正

确性，需进行_次或多次试切，同时数控加工参数也需

要不断调试,直到确认数控程序能够完成预定的加工要

求。这样不仅浪费资源、效率低下，而且可能因操作过程

中的碰撞或干涉等问题造成经济损失。数控加工过程仿

真则可以很好地解决以上问题，在加工仿真领域，数控

加工仿真既是目前理论研究的热点，又是制造业应用的

重点。中，用户可以通过在菜单栏或工具条上点击鼠标打开相

应的对话框，完成相应的功能。图5为往复泵虚拟设计系

统主界面。

4结语

   高压往复泵系统的虚拟设计，它不仅实现了往复泵

的零件参数化设计、参数化绘图和虚拟装配，以及装配体

的仿真和干涉检查，而且有利于往复泵设计的系列化和

标准化。1数控加工仿真技术

1.1仿真的概念

   仿真是通过对模型进行反复试验以达到研究系统的

目的。计算机仿真是根据相似原理、系统技术、信息技术,

利用计算机来逼真模仿研究对象。这一技术是对研究对

象进行数学描述、建模编程，且在计算机中运行实现，具

有可靠、无破坏性、可多次重复、安全、经济、不受外界条

件和场地空间的限制等特点，因此,仿真技术得到了研究

人员和企业界的极大关注。在航空制造和船舶制造领域,

越来越多的企业开始利用加工仿真进行数控程序的验证

以及相关人员的培训。

   由于往复泵的类型繁多，标准化和通用化程度较低，

对所有往复泵类型进行统_的虚拟设计暂时是不现实

的。因此系统仅对三柱塞往复泵进行虚拟设计。

《往复泵设计》编写组.往复泵设计.北京：机械工业出版社，1987.

徐灏.机械设计手册.北京:机械工业出版社,1993.

江洪，魏峥，王涛威，等.SolidWorks二次开发实例解析.北

京：机械工业出版社,2004.

葛小东，等.VB.NET编程实例与技巧集粹.北京：中国科学技术大学出版社,2003.

朱修传.基于VB.NET往复泵主要零件的参数化设计J].煤矿

作者简介:朱修传(1973-),男，工学硕士，讲师，主要从事CAD/CAM的教学与科研工作。