[发明专利]一种液压阀块及液压阀块的轻量化设计方法

权利要求书

1.一种液压阀块的轻量化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

分析传统液压阀块的结构特征，明确各类结构组件的位置；

确定传统液压阀块各流道通流的性能，并拆分阀体流道；

对拆分的阀体流道进行结构优化设计；

采用补偿建模法对结构优化后的阀体流道进行增材设计；

对阀体流道进行壁厚设计；

对液压阀块结构进行初步拓扑优化设计；

对液压阀块的初步拓扑优化结构模型进行修改；

对模型修改后的液压阀块进行性能评估，若达到使用要求，即可完成液压阀块的轻量化增材设计。

2.根据权利要求1所述的液压阀块的轻量化设计方法，其特征在于，分析传统液压阀块的结构特征时，明确液压阀元件安装端口、阀体流道和工艺孔的位置。

3.根据权利要求1所述的液压阀块的轻量化设计方法，其特征在于，根据液压阀块的使用工况，确定传统液压阀块各流道通流的性能，拆分阀体流道时，去除传统液压阀块工艺孔和阀体流道中直角交叉流道的刀尖角，并将传统阀块的交叉钻孔系结构为管网结构。

4.根据权利要求1所述的液压阀块的轻量化设计方法，其特征在于，对拆分的阀体流道进行结构优化设计，具体包括步骤：

将阀体流道中直角交叉流道设计为液流换向平缓的曲线过渡流道，降低液流换向时压力损失；

利用Fluent软件进行流场分析，根据阀体流道速度流线聚集处三维位置，进行阀体流道延流线方向的三维设计，使阀体液流按照流线方向自然通流，消除液流进阀体流道时方向变化引起局部压力损失过大的现象。

5.根据权利要求1所述的液压阀块的轻量化设计方法，其特征在于，采用补偿建模法对结构优化后的阀体流道进行增材设计的具体方法包括：在打印前对阀体流道顶部悬臂结构的翘曲变形进行预测，在阀体流道建模时将预测的基于标准圆模型的向上翘曲变形转变为基于标准圆模型的向下变形，并拟合出新的阀体流道轮廓曲线，建造新的阀体流道模型。

6.根据权利要求1所述的液压阀块的轻量化设计方法，其特征在于，对阀体流道进行壁厚设计的具体方法包括：利用有限软分析软件进行阀体流道壁厚设计校核，同时考虑端口机加工时的抗扭性能，增加壁厚。

7.根据权利要求1所述的液压阀块的轻量化设计方法，其特征在于，对液压阀块结构进行初步拓扑优化设计的具体方法包括：利用变密度法的拓扑结构算法，同时基于3D打印工艺限制，将液压阀块结构中不影响强度位置的材料去除，同时将结构小于45°的部位尽可能调整为大于45°结构，避免打印时零件添加支撑，最终获得液压阀块初步拓扑结构。

8.根据权利要求1所述的液压阀块的轻量化设计方法，其特征在于，对液压阀块的初步拓扑结构模型进行修改的准则包括：模型外表面光滑，避免应力集中结构存在；模型应尽可能构建为大于45°结构，减小液压阀块打印时支撑的添加。

9.根据权利要求1所述的液压阀块的轻量化设计方法，其特征在于，利用仿真分析软件，进行液压阀块结构力学分析，同时应用熔融堆积成形或光固化成形技术进行三维模型打印，进行液压阀块插件试装，综合评估初步拓扑优化结构模型修改后的液压阀块的性能；若达到使用要求，即可完成液压阀块的轻量化增材设计；若未达到使用要求，则重新进行拓扑优化设计，并重复后续步骤，直至符合使用要求。

10.一种液压阀块，其特征在于，采用权利要求1~9中任一项所述的液压阀块的轻量化设计方法3D打印获得。