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基于Autodesk Inventor的非标零件标准化设计
2017-06-05 17:12:04  作者:刘薇娜 刘宗汉 杨立峰 李明 张镇   来源:互联网
  •   0 引言   Autodesk Inventor是美国Autodesk公司推出的一款三维软件,使用Autodesk Inventor可以创建三维模型和二维制造工程图、可以创建自适应的特征、零件和子部件,还可以管理上千个零件和大型部件。现 ...

  0 引言

  Autodesk Inventor是美国Autodesk公司推出的一款三维软件,使用Autodesk Inventor可以创建三维模型和二维制造工程图、可以创建自适应的特征、零件和子部件,还可以管理上千个零件和大型部件。现代化设计集成了人工智能,使得以往复杂的设计变的简单化,最大程度上缩短了设计时间从而得到高效率的产品。采用模型化设计体现了现代化设计的理念,通过设计可变化的零件模型来代替大量的重复性工作。

  利用Inventor创建出可变换尺寸的模型,而利用Inventor表单能直观的表现出所需变换的模型尺寸,Inventor表单能简洁的表述出所需变化尺寸图形的每一个变化尺寸,这样使得使用者在选择图形尺寸时省时而又不会出现错误。

  该设计就是利用Autodesk Inventor实现零件的尺寸设计和部件之间的关联设计,当想要得到所需零件的尺寸规格时,可直接在选项栏里输入所需的尺寸,系统会自动生成所需的图形,这样的设计体现了机械零件设计的自动化与标准化。

  1 零件设计

  1.1 零件草图设计

  该设计选取了一个轴承联动机构,该机构包括轴承座、轴、键、齿轮四个零件组成。首先我们要利用Inventor绘制这些零件的二位草图。Inventor在编辑草图方面就是二维CAD的绘制,Autodesk CAD是Autodesk公司的一款产品,而Autodesk Inventor集成了Autodesk CAD二维绘图的功能而将之转化成三维图,绘制Inventor的二维图形是为了转化为三维图,所以与普通的二维图形的绘制标注有所区别如图1所示。因为我们要做的是自由变换尺寸的零件模型,所以当我们绘制二维草图时需要注意影响变形的因素。我们在绘制图形时标注三维变换所需尺寸,不论是尺寸的遗漏还是过多标注都会影响三维图形尺寸的变换。创建必要的线条之间的约束能让图形在三维变换过程中不会出图形的现畸形化。

  

零件草图

  图1 零件草图

  1.2 三维图设计

  应用Inventor完成三维参数化设计,有利于复杂几何形状图形的控制和修改,三维参数化设计能够更准确的体现设计者的创建思想,给产品机构的设计带来方便,也容易发现设计中的错误,采用这种设计不仅提高了设计的效率和设计质量,也缩短了设计周期。利用Inventor进行设计,二维三维是双向关联的,这使得我们在设计中可以任意改变三维实体的尺寸,更改后的三维图形和二维图形会自动发生改变。这样通过二维三维的双向变换可以任意的调整图形,让参数化设计与自动化设计相结合完成我们所需的标准化设计。

  将所绘制的二维图生成三维图如图2所示,在拉伸过程中要标记拉伸长度,因为这关系着之后设计中的零件尺寸变化。这些三维图形将是我们所需零件的模型,我们就是利用这些模型来得到非标零件的三维图形。利用Autodesk Inventor设计的零件可以关联性的改变尺寸,它把一个零件中的改变映射到另一个零件上,使得我们在改变零件的特征时与它相关联的零件特征也随之发生改变。这样的造型使得设计更加简单方便,不论是零件还是部件都可创建所需的关联性变化特征。

  

零件三维图

  图2 零件三维图

  2 尺寸表单创建

  2.1 表单介绍

  利用Inventor iLogic来创建一个表单来控制尺寸的变化。我们都知道如果想编辑对话框表单的话,我们必须使用编程语言VB、VC等来创建,而我们使用Inventor iLogic可以在短暂的时间内创建自己想得到的用户界面表单,Inventor iLogic利用了规则驱动设计的技术,用一种新的方式可以实现对设计意图的直接表达,使得我们的设计更具自动化智能化,通过这个表单来控制我们想要完成的工作。

  2.2 生成表单

  下面介绍一下该设计表单的设计过程。

  创建iLogic表单就是将所需变更的外形尺寸创建到到表单框中,通过直接编辑表单中的尺寸数据来调整所创零件的外形尺寸如图3所示。我们通过创建多个选项卡组使得我们在调整零件尺寸的时候更加方便,并在表单中插入二维图,使得在编辑零件的尺寸时更加直观如图4所示。当创建轴承表单时,我们使用滑块尺寸变换模式,当移动滑块时,可自动调整轴承尺寸,同时对轴承尺寸的变化范围进行了限定,这样使得阶梯轴尺寸变换更方便更直观而且变化范围也有了约束,最终得到的轴承表单如图5所示。

  

尺寸表单

  图3 尺寸表单

  

尺寸表单

  图4 尺寸表单

  

轴承表单

  图5 轴承表单

  2.3 限定尺寸变化范围

  利用Inventor iLogic编写程序控制零件的尺寸范围。当输入的尺寸超出我们限定的约束时系统会自动给出提示,我们通过下列程序实现尺寸范围的限定,这些程序将约束轴承尺寸的变化范围。当我们输入的长度范围超出了约束系统会自动提示错误。从而限定使用者的输入的编辑范围。

  

程序

  

程序

  3 部件设计

  利用Inventor实现零件的装配完成一个完整的部件模型,通过创建零件之间的关联达到变换尺寸后部件的协同化整体化。我们利用InventoriLogic来实现部件尺寸之间的约束关系,使得我们改变一个尺寸的同时整体尺寸也发生改变,这样节省了逐一修改各个零件尺寸的时间,使得使用者有更多的选择性,当使用者需要改变整体尺寸时大大节约了时间,而在改变单一零件尺寸时也可抑制这些关联单一的改变所需改变的零件尺寸。这样的设计使得非标零件的设计更具灵活性,省时又省力。下面是尺寸关联的一些程序这些程序将协同的改变模型的尺寸。

  

程序

  这样我们便得到了轴承联动机构,如图6所示,它是一个可变换尺寸的机构,只要我们改变尺寸模型就会自动生成我们所需的图形。

  

轴承机构

  图6 轴承机构

  4 结论

  本设计通过对绘制三维零件模型实现对非标零件进行尺寸的自由设定,使得使用者在需要某种零件时只需调用零件模型,再对零件模型尺寸进行设定就可以得到所需的三维图形。这种方式既可以使工厂设计人员节约了大量的设计时间,也体现了非标零件的标准化设计理念,可以通过创建多个零件模型来组建零件库,达到对非标准零件数字化系统化管理的目的。



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