[发明专利]一种水表样机的快速研制方法

说明书

技术领域

本发明属于流体流量检测设备的技术领域，具体地说涉及一种水表样机的快速研制方法。

背景技术

水表产品量大而面广，门类齐全，其包括机械水表、电子水表以及带电子装置的水表等，不但用于水费的贸易结算，而且还用于工农业用水量的过程控制。它在科学用水、合理用水等方面的重要作用正在被人们所认知。

目前，水表企业研制新产品样机是基本上都是采用传统的产品设计和样机试制方法：在接到客户对新产品的要求后，凭经验进行产品的图样设计，然后按照图样制作模具并加工零件，如果零件符合要求，就进行样机的装配调试，如果不符合要求，则需改进设计，修改模具并重新加工零件，直至零件符合要求；样机装配调试时需验证零件相互间的配合、传动特性是否符合要求，如果符合，进行整机的性能试验，如果不符合，则需改进零件参数设计，修改模具并重新加工零件，直至其相互间的配合、传动特性符合要求；整机性能试验需检验整机的性能是否符合要求，符合要求则完成样机试制，如果不符合，仍然要改进结构及零件设计，修改模具并重新加工零件，直至整机的性能符合要求。上述的整个研制过程比较漫长且不确定因素较多，其中样机研制进度和质量往往与设计、试制以及加工、装配人员的工作经验和业务素养有关，也与模具制造技术的快速、有效性有关，从用户提出需求到符合要求的样机出厂，期间需较长时间。

因此，传统的水表样机研制方法主要存在以下缺点：1、凭经验进行机械结构设计容易出错，如：零件尺寸、形位误差、尺寸配合等；2、零件加工及整机装配过程中，模具修改次数较多，不但极大的延长了研制时间，而且增加了研制成本；3、样机研制周期长，如果水表流量测量特性出现不理想的状态，样机研制的周期就会更长；4.没有涉及到水表零部件的机械结构强度设计；5.流量测量特性的设计及优化设计。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供了一种研制周期短、研制人员的工作经验和业务素养要求较低，模具修改次数少、开发效率高的水表样机的快速研制方法。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种水表样机的快速研制方法，其特征在于包括以下步骤：1）利用计算机辅助水表样机的结构设计，确定所述水表样机的零部件的形状及尺寸；2）利用计算机虚拟装配验证，即对所述零部件的装配关系进行验证；3）利用计算机进行所述水表样机的承压强度辅助设计，确定所述水表样机的承压零件的几何形状和尺寸；4）利用计算机对所述水表样机进行流量测量特性的仿真与优化设计，确定所述水表样机的流量性能的初步特性；5）进行所述零部件的快速加工处理；6）将加工好的所述零部件组装成台进行整机性能的测定与评定，若所述整机性能不符合要求，则利用计算机修改设计并重新加工零部件、组装测量直至整机性能符合要求；7）通过模具零件的计算机辅助设计、模具流道与型腔的计算机辅助设计以及模具零件的快速加工与测量实现快速开制模具；8）样机批量生产。

本发明的方法中水表样机的结构设计、装配验证、结构强度设计以及流量测量特性均通过计算机进行辅助设计及虚拟验证，可以在无需建造物理样机以及进行物理测试前提下，事先发现设计缺陷和错误，最大程度保证了水表样机试制一次成功并使其性能达到最优化，往往只需一次开模即可，极大地减少了研制周期，降低了研发成本，并且由于计算机的使用，调整方便，不需要如传统方法一般在设计图纸时即要求尽可能一次成功，对于研制人员的工作经验和业务素养要求较低。

具体的说，上述步骤4中对所述水表样机进行流量测量特性的仿真与优化设计包括以下步骤：1）根据所述水表样机的主要结构特征并利用计算流体动力学软件建立流量测量特性的数学模型；2）通过实验验证所述数学模型的正确性，必要时采用计算流体动力学方法对所述数学模型做出进一步修改；3）选择关键参数对流量测量特性进行优化建模以建立所述水表样机流量测量特性的优化模型；4）建立流量测量特性优化设计专家系统知识库，对计算机的数值优化设计做出补充。

计算流体动力学是建立在经典流体动力学与数值计算方法之上的一门新学科，通过计算机数值模拟计算和图像显示等方法，在时间和空间上定量描述流场的数值解，从而达到对流体问题研究之目的。