Autodesk Inventor的零件系列化設(shè)計

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

基于Autodesk Inventor軟件平臺,介紹了二維參數(shù)化設(shè)計方法在機械零件系列化設(shè)計中的應(yīng)用。應(yīng)用系列化設(shè)計方法使零件設(shè)計過程變得簡單、重復(fù)性工作少,從而提高了設(shè)計人員的效率。
韓偉娜*李東陽*王冰來源:萬方數(shù)據(jù)

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

Autodesk Inventor是Autodesk公司最新的和最現(xiàn)代的基于Microsoft Window的機械設(shè)計系統(tǒng),是一種包含了最新技術(shù)的基于特征的參數(shù)化實體造型軟件。最新版本的Autodesk Inventor提供了高性能的機械工程和設(shè)計軟件,獨一無二的易用性簡化的用戶界而、高級幫助與支持系統(tǒng)以及內(nèi)置的移植工具,使Autodesk Inventor成為AutoCAD用戶最易學習和使用的機械設(shè)計軟件。

零件是三維CAD系統(tǒng)的核心,利用三維CAD進行產(chǎn)品設(shè)計都是從零件的設(shè)計開始的。實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、模具及夾具等標準件和通用件。設(shè)計時,以一個作為樣板的普通模型(Generic Model)為基礎(chǔ),進而派生一系列新的零件,而無需逐一重新進行零件模型的設(shè)計,這稱為零件的系列化設(shè)計。采用零件系列化設(shè)計可以減少零件建模時間,將大大提高設(shè)計的效率。市場上現(xiàn)流行的CAD軟件很多都有系列化設(shè)計功能,例如proeNGINEER中的“族表(Family Tab) "、SolidWorks中的“系列零件設(shè)計表”等。本文的重點是基于Autodesk Inventor中的“iPart工廠“進行零件的系列化設(shè)計的研究。

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)計之前首先要創(chuàng)建一個普通模型,再根據(jù)此零件生成稱為實例(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
Inventor提供一種稱作“iPart”的功能,實現(xiàn)對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”,這是一個形象化的名稱,意指"iPart工廠”能派生出多個不同規(guī)格的同形零件。

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

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圖2 創(chuàng)建iPart

2.2 配置項目的設(shè)定
在Inventor零件設(shè)計中,系統(tǒng)對零件的相關(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的,例如d0,d1,d2等。尺寸名稱最好改為簡短的、描述性的名稱或具有工程意義的名稱,這樣在系列化設(shè)計中更加清楚明了。在“尺寸特性”對話框中,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對應(yīng)圖2中的d3。

在參數(shù)列的第一行序號“1”處單擊鼠標右鍵,從右鍵菜單中選擇“插入行”,系統(tǒng)將自動復(fù)制一行相同的參數(shù)。然后,可以單擊各個單元格,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“標準iPart工廠”。Inventor在瀏覽器的最上部分用圖標表示了與普通零件不同。

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圖3 添加配置規(guī)格

“標準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“通過電子表格編輯”命令。

2.3系列化零件的生成
“標準iPart工廠創(chuàng)建好之后,在瀏覽器中將“表”展開,可以看到生成了四種配置?？梢赃x中某個參數(shù)規(guī)格,例如M6.5。從右鍵菜單中選擇“展開全部子項”命令,再選中每一規(guī)格的最后一個參數(shù),從右鍵菜單中選擇“計算行”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," iPart工廠”所派生的零件的參數(shù)值需要臨時賦予。用這種方式進行系列化零件設(shè)計帶有更大的隨意性。稱這種“iPart工廠”為“自定義iPart工廠”。

方法與創(chuàng)建“標準iPart工廠”很相似。單擊參數(shù)映射表中左邊的”鑰匙”符號,該符號變成深藍色。再次單擊“鑰匙”符號,該符號變成灰色,從關(guān)聯(lián)菜單中選擇“自定義參數(shù)列”,“鑰匙”符號消失,“參數(shù)”選項卡的下方列表框中被選中的參數(shù)列高亮度顯示為深藍色。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所示的對話框?？梢赃M行多個參數(shù)范圍的設(shè)定。兩次單擊“確定”按鈕,即創(chuàng)建一個“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”進行裝配
將創(chuàng)建的零件及其系列化設(shè)計表保存,然后新建一個部件模型文件。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。

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d對應(yīng)于多個D值,可以繼續(xù)選擇D值。如果是“自定義iPart工廠”的話,可以在本對話框中輸入希望的值,當輸入的數(shù)值超過預(yù)定義范圍時,會遭到系統(tǒng)拒絕。

如果感到在“關(guān)鍵字”選項卡中不方便選擇,可以單擊“樹”或“表”選項卡,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)動的零件

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

采用面向產(chǎn)品設(shè)計的二維CAD軟件來代替面向繪圖的二維CAD軟件,是計算機輔助設(shè)計發(fā)展的根本方向。利用CAD技術(shù)可促進設(shè)計工作的規(guī)范化、系列化、標準化,提高設(shè)計質(zhì)量,縮短設(shè)計周期,降低設(shè)計成木,加快產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度,以適應(yīng)多變的市場需求。

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