Autodesk Inventor的零件系列化設(shè)計(jì)

2013-05-21 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來(lái)源:仿真在線

基于Autodesk Inventor軟件平臺(tái),介紹了二維參數(shù)化設(shè)計(jì)方法在機(jī)械零件系列化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。應(yīng)用系列化設(shè)計(jì)方法使零件設(shè)計(jì)過(guò)程變得簡(jiǎn)單、重復(fù)性工作少,從而提高了設(shè)計(jì)人員的效率。
韓偉娜*李東陽(yáng)*王冰來(lái)源:萬(wàn)方數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的一門綜合性技術(shù),是人們不斷將計(jì)算機(jī)技術(shù)引入到機(jī)械設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域而產(chǎn)生的一門綜合性應(yīng)用技術(shù)。二維設(shè)計(jì)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越普及,二維設(shè)計(jì)著眼于完善產(chǎn)品的幾何描述能力,而三維設(shè)計(jì)是著眼于更好表達(dá)產(chǎn)品完整的技術(shù)和生產(chǎn)管理信息,使得一個(gè)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)準(zhǔn)備各環(huán)節(jié)可以并行展開(kāi)。

Autodesk Inventor是Autodesk公司最新的和最現(xiàn)代的基于Microsoft Window的機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng),是一種包含了最新技術(shù)的基于特征的參數(shù)化實(shí)體造型軟件。最新版本的Autodesk Inventor提供了高性能的機(jī)械工程和設(shè)計(jì)軟件,獨(dú)一無(wú)二的易用性簡(jiǎn)化的用戶界而、高級(jí)幫助與支持系統(tǒng)以及內(nèi)置的移植工具,使Autodesk Inventor成為AutoCAD用戶最易學(xué)習(xí)和使用的機(jī)械設(shè)計(jì)軟件。

零件是三維CAD系統(tǒng)的核心,利用三維CAD進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)都是從零件的設(shè)計(jì)開(kāi)始的。實(shí)際工程中常常有一此零件,形狀相似、尺寸大小(即規(guī)格)不同,這種零件稱為“系列零件”。企業(yè)往往需要很多系列零件,例如螺栓、螺母、墊圈、軸承、模具及夾具等標(biāo)準(zhǔn)件和通用件。設(shè)計(jì)時(shí),以一個(gè)作為樣板的普通模型(Generic Model)為基礎(chǔ),進(jìn)而派生一系列新的零件,而無(wú)需逐一重新進(jìn)行零件模型的設(shè)計(jì),這稱為零件的系列化設(shè)計(jì)。采用零件系列化設(shè)計(jì)可以減少零件建模時(shí)間,將大大提高設(shè)計(jì)的效率。市場(chǎng)上現(xiàn)流行的CAD軟件很多都有系列化設(shè)計(jì)功能,例如proeNGINEER中的“族表(Family Tab) "、SolidWorks中的“系列零件設(shè)計(jì)表”等。本文的重點(diǎn)是基于Autodesk Inventor中的“iPart工廠“進(jìn)行零件的系列化設(shè)計(jì)的研究。

1 建立普通模型
由于“系列零件”是一組形體相似的零件的集合,但在某此方而例如尺寸、特征、參數(shù)等不一定完全相同。系列化零件設(shè)計(jì)之前首先要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)普通模型,再根據(jù)此零件生成稱為實(shí)例(Instance)的相似零件。本文以單舌墊圈為例,單舌墊圈的工程圖如圖1所示,系列單舌墊圈的尺寸如表1所示。以M10單舌墊圈為例,創(chuàng)建普通模型。

表1 舌墊圈CNS 159 B2019 參考表

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圖1 舌墊圈

2 零件的系列化設(shè)計(jì)
Inventor提供一種稱作“iPart”的功能,實(shí)現(xiàn)對(duì)系列化零件的定義和裝配引用等。Inventor將產(chǎn)生系列化零件的基礎(chǔ)iPart稱為“iPart工廠”,這是一個(gè)形象化的名稱,意指"iPart工廠”能派生出多個(gè)不同規(guī)格的同形零件。

2.1 創(chuàng)建”標(biāo)準(zhǔn)iPart工廠“
按下拉菜單“工具”--“創(chuàng)建iPart”,系統(tǒng)彈出的(創(chuàng)建iPart)對(duì)話框中,零件的所有特征都列在”參數(shù)”選項(xiàng)卡的左邊列表框中。雙擊某個(gè)特征,該特征所有的參數(shù)都將映射到右邊的列表框中。如果只需要將某個(gè)參數(shù)設(shè)為可變參數(shù),只需要展開(kāi)相應(yīng)的特征,雙擊該參數(shù)即可將其映射到右邊。同時(shí),在整個(gè)“參數(shù)”選項(xiàng)卡的下方列表框中,系統(tǒng)將選中的參數(shù)變量(需要進(jìn)行配置的零件尺寸和零件特征)及其第一實(shí)例參數(shù)值列出來(lái)。如圖2所示。

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圖2 創(chuàng)建iPart

2.2 配置項(xiàng)目的設(shè)定
在Inventor零件設(shè)計(jì)中,系統(tǒng)對(duì)零件的相關(guān)尺寸都賦予了唯一的名稱,名稱一般為按特征的先后順次排號(hào)的,例如d0,d1,d2等。尺寸名稱最好改為簡(jiǎn)短的、描述性的名稱或具有工程意義的名稱,這樣在系列化設(shè)計(jì)中更加清楚明了。在“尺寸特性”對(duì)話框中,分別將各尺寸名稱改成與表1中一致。其中b2大小為b的一半,這樣圖形才可完全定義。b2對(duì)應(yīng)圖2中的d3。

在參數(shù)列的第一行序號(hào)“1”處單擊鼠標(biāo)右鍵,從右鍵菜單中選擇“插入行”,系統(tǒng)將自動(dòng)復(fù)制一行相同的參數(shù)。然后,可以單擊各個(gè)單元格,編輯變量的數(shù)值。按表1中尺寸輸入,如圖3所示。參數(shù)設(shè)置完畢后,單擊“確定”按鈕,就創(chuàng)建好了一個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)iPart工廠”。Inventor在瀏覽器的最上部分用圖標(biāo)表示了與普通零件不同。

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圖3 添加配置規(guī)格

“標(biāo)準(zhǔn)iPart工廠”創(chuàng)建之后,若需要修改先前定義的參數(shù)表,比如添加一種規(guī)格等?？梢栽跒g覽器中右鍵單擊“表”,從關(guān)聯(lián)菜單中選擇“編輯表”或“通過(guò)電子表格編輯”命令。

2.3系列化零件的生成
“標(biāo)準(zhǔn)iPart工廠創(chuàng)建好之后,在瀏覽器中將“表”展開(kāi),可以看到生成了四種配置。可以選中某個(gè)參數(shù)規(guī)格,例如M6.5。從右鍵菜單中選擇“展開(kāi)全部子項(xiàng)”命令,再選中每一規(guī)格的最后一個(gè)參數(shù),從右鍵菜單中選擇“計(jì)算行”命令,圖形窗口中的模型即更新為所選規(guī)格。如圖4所示。

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圖4 系列化零件生成

2.4 創(chuàng)建“自定義iPart工廠”
如果為“iPart工廠”預(yù)先設(shè)定的參數(shù)值不是具體規(guī)格值,而是某一數(shù)值范圍,則在部件中被引用時(shí)," iPart工廠”所派生的零件的參數(shù)值需要臨時(shí)賦予。用這種方式進(jìn)行系列化零件設(shè)計(jì)帶有更大的隨意性。稱這種“iPart工廠”為“自定義iPart工廠”。

方法與創(chuàng)建“標(biāo)準(zhǔn)iPart工廠”很相似。單擊參數(shù)映射表中左邊的”鑰匙”符號(hào),該符號(hào)變成深藍(lán)色。再次單擊“鑰匙”符號(hào),該符號(hào)變成灰色,從關(guān)聯(lián)菜單中選擇“自定義參數(shù)列”,“鑰匙”符號(hào)消失,“參數(shù)”選項(xiàng)卡的下方列表框中被選中的參數(shù)列高亮度顯示為深藍(lán)色。右鍵單擊該列,從關(guān)聯(lián)菜單中選擇“指定列范圍”,系統(tǒng)彈出如圖5所示的對(duì)話框?？梢赃M(jìn)行多個(gè)參數(shù)范圍的設(shè)定。兩次單擊“確定”按鈕,即創(chuàng)建一個(gè)“自定義iPart工廠”。

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圖5 指定規(guī)格取值范圍

3 利用“iPart工廠”進(jìn)行裝配
將創(chuàng)建的零件及其系列化設(shè)計(jì)表保存,然后新建一個(gè)部件模型文件。Inventor部件由零件模型組合裝配而成,Inventor部件文件描述了對(duì)某此零部件的引用關(guān)系以及引用后,如何將這此零部件裝配約束起來(lái)。

從部件中選擇“裝入現(xiàn)有零部件”命令,選擇先前保存的零件,系統(tǒng)彈出如圖6所示的對(duì)話框。單擊第一關(guān)鍵字d的值,系統(tǒng)彈出d的所有參數(shù),如果一個(gè)d對(duì)應(yīng)于多個(gè)D值,可以繼續(xù)選擇D值。如果是“自定義iPart工廠”的話,可以在本對(duì)話框中輸入希望的值,當(dāng)輸入的數(shù)值超過(guò)預(yù)定義范圍時(shí),會(huì)遭到系統(tǒng)拒絕。

如果感到在“關(guān)鍵字”選項(xiàng)卡中不方便選擇,可以單擊“樹(shù)”或“表”選項(xiàng)卡,直接單擊指定的規(guī)格。

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圖6 在部件中調(diào)入表驅(qū)動(dòng)的零件

4 結(jié)束語(yǔ)
與其他軟件的系列話設(shè)計(jì)功能相比較,Autodesk Inventor的“iPart工廠”功能使設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單,而且“自定義iPart工廠”使其系列化設(shè)計(jì)功能更加靈活,適用范圍更廣泛。

采用面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)的二維CAD軟件來(lái)代替面向繪圖的二維CAD軟件,是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)發(fā)展的根本方向。利用CAD技術(shù)可促進(jìn)設(shè)計(jì)工作的規(guī)范化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化,提高設(shè)計(jì)質(zhì)量,縮短設(shè)計(jì)周期,降低設(shè)計(jì)成木,加快產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度,以適應(yīng)多變的市場(chǎng)需求。

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