本文針對用Solidworks進行安全閥的零件建模和整體結構的虛擬裝配中，彈簧在裝配中需要壓縮的要求。結合“自上而下”和“自下而上”的設計方法，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，生成彈簧實體模型。這種關聯(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載分享，上海五岳專業(yè)生產各類彈簧式安全閥，先導式安全閥，并終身為使用單位提供相關產品技術支持。

1 安全閥的工作原理?
　　安全閥在油路中起過載保護作用，安全閥主要由閥體、閥芯、閥蓋，閥罩和彈簧及調整螺桿組成，其進油口與系統(tǒng)壓力油相通，出油口與回油路相通，當系統(tǒng)壓力大于閥芯所受向下的彈簧力時，閥芯升起，閥口打開，系統(tǒng)壓力油經閥口溢流到回油箱，當系統(tǒng)壓力小于溢流閥的預定壓力時，閥芯所受向上作用力小于閥芯所受向下的彈簧力，這時閥芯在彈簧的作用下壓在閥體上，閥口關閉，調整螺釘可改變彈簧的彈簧力以調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”設計中，先分別設計好各零件，然后將其逐個調入到裝配環(huán)境中，再根據(jù)裝配體的功能及設計要求對各零件之間添加約束配合。由于零部件是獨立設計的，與“自上而下”設計法相比，使用“自下而上”設計法可以使用戶更能專注于單個零件的設計工作。“自上而下”的設計方法從裝配體中開始設計，允許用戶使用一個零件的幾何體來幫助定義另一個零件，或者生成組裝零件后再添加新的加工特征，進一步進行詳細的零件設計。?
　　3 用關聯(lián)設計的方法進行彈簧建模?
　　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去的。彈簧是裝在彈簧座和閥芯之間，在一定的預緊力下，當安全閥工作的時候，如果彈簧向下的力小于油壓時，閥芯被抬起，彈簧隨之被壓縮，閥芯和彈簧座之間的相對距離發(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，彈簧也會跟隨伸縮。?
　　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零件的模型，然后采用自上而下的方法設計彈簧。安全閥中，與彈簧緊密關聯(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，然后使用高級配合中的極限距離配合，按照彈簧工作時實際的壓縮量的變化進行設置，這樣閥芯在豎直方向上只能在一定距離內運動。?
　　插入新零件，右鍵單擊新零件，選擇浮動。在新零件的編輯界面上，分別選擇閥芯內底面和彈簧座內表面創(chuàng)建基準面1和基準面2，如圖1，基準面1和基準面2分別到閥芯內底面和彈簧座內表面的距離為彈簧兩頭的壓并高度。也就是基準面1和2之間的距離是可以變化的，這樣就可以實現(xiàn)彈簧的壓縮。在經過閥芯左右兩小孔的平面上，繪制草圖1，草圖1為直線，設置該直線的兩端分別和基準面1和基準面2重合，并且經過彈簧座軸線，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。在選項的方向扭轉類型中選擇沿路徑扭轉，度數(shù)為彈簧有效圈數(shù)乘以360°[1]。?
　　在基準面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，高度為基準面1和閥芯內底面之間的距離，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，組合曲線為路徑進行實體掃描，生成彈簧實體。然后對彈簧兩端建立磨平特征，選取上視基準面，建立草圖，草圖的上下邊線分別要和彈簧座內表面邊線和閥芯內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，將閥芯設置為透明。因為草圖1的長度是可以改變的，所以通過移動閥芯，點擊重建模型按鈕，彈簧的長度就會跟著被壓縮或者伸長，或者可以用動畫模擬的方法來顯示彈簧的伸縮過程[4]。?
　　4 小結?
　　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，再進行裝配的設計方法，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現(xiàn)彈簧在裝配過程中的壓縮。?