Autodesk Inventor的零件系列化設計

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

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

計算機輔助設計(CAD)技術是隨著計算機技術的發展而發展起來的一門綜合性技術,是人們不斷將計算機技術引入到機械設計和制造領域而產生的一門綜合性應用技術。二維設計在工業領域的應用越來越普及,二維設計著眼于完善產品的幾何描述能力,而三維設計是著眼于更好表達產品完整的技術和生產管理信息,使得一個工程項目的設計和生產準備各環節可以并行展開。

Autodesk Inventor是Autodesk公司最新的和最現代的基于Microsoft Window的機械設計系統,是一種包含了最新技術的基于特征的參數化實體造型軟件。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以及內置的移植工具,使Autodesk Inventor成為AutoCAD用戶最易學習和使用的機械設計軟件。

零件是三維CAD系統的核心,利用三維CAD進行產品設計都是從零件的設計開始的。實際工程中常常有一此零件,形狀相似、尺寸大小(即規格)不同,這種零件稱為“系列零件”。企業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。設計時,以一個作為樣板的普通模型(Generic Model)為基礎,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計,這稱為零件的系列化設計。采用零件系列化設計可以減少零件建模時間,將大大提高設計的效率。市場上現流行的CAD軟件很多都有系列化設計功能,例如proeNGINEER中的“族表(Family Tab) "、SolidWorks中的“系列零件設計表”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、參數等不一定完全相同。系列化零件設計之前首先要創建一個普通模型,再根據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,創建普通模型。

表1 舌墊圈CNS 159 B2019 參考表

Autodesk Inventor的零件系列化設計autocad資料圖片1

Autodesk Inventor的零件系列化設計autocad資料圖片2

圖1 舌墊圈

2 零件的系列化設計
Inventor提供一種稱作“iPart”的功能,實現對系列化零件的定義和裝配引用等。Inventor將產生系列化零件的基礎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格的同形零件。

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

Autodesk Inventor的零件系列化設計autocad資料圖片3

圖2 創建iPart

2.2 配置項目的設定
在Inventor零件設計中,系統對零件的相關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對應圖2中的d3。

在參數列的第一行序號“1”處單擊鼠標右鍵,從右鍵菜單中選擇“插入行”,系統將自動復制一行相同的參數。然后,可以單擊各個單元格,編輯變量的數值。按表1中尺寸輸入,如圖3所示。參數設置完畢后,單擊“確定”按鈕,就創建好了一個“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。

Autodesk Inventor的零件系列化設計autocad資料圖片4

圖3 添加配置規格

“標準iPart工廠”創建之后,若需要修改先前定義的參數表,比如添加一種規格等。可以在瀏覽器中右鍵單擊“表”,從關聯菜單中選擇“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工廠創建好之后,在瀏覽器中將“表”展開,可以看到生成了四種配置。可以選中某個參數規格,例如M6.5。從右鍵菜單中選擇“展開全部子項”命令,再選中每一規格的最后一個參數,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格。如圖4所示。

Autodesk Inventor的零件系列化設計autocad技術圖片5

圖4 系列化零件生成

2.4 創建“自定義iPart工廠”
如果為“iPart工廠”預先設定的參數值不是具體規格值,而是某一數值范圍,則在部件中被引用時," iPart工廠”所派生的零件的參數值需要臨時賦予。用這種方式進行系列化零件設計帶有更大的隨意性。稱這種“iPart工廠”為“自定義iPart工廠”。

方法與創建“標準iPart工廠”很相似。單擊參數映射表中左邊的”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,從關聯菜單中選擇“自定義參數列”,“鑰匙”符號消失,“參數”選項卡的下方列表框中被選中的參數列高亮度顯示為深藍色。右鍵單擊該列,從關聯菜單中選擇“指定列范圍”,系統彈出如圖5所示的對話框。可以進行多個參數范圍的設定。兩次單擊“確定”按鈕,即創建一個“自定義iPart工廠”。

Autodesk Inventor的零件系列化設計autocad技術圖片6

圖5 指定規格取值范圍

3 利用“iPart工廠”進行裝配
將創建的零件及其系列化設計表保存,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“裝入現有零部件”命令,選擇先前保存的零件,系統彈出如圖6所示的對話框。單擊第一關鍵字d的值,系統彈出d的所有參數,如果一個d對應于多個D值,可以繼續選擇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,當輸入的數值超過預定義范圍時,會遭到系統拒絕。

如果感到在“關鍵字”選項卡中不方便選擇,可以單擊“樹”或“表”選項卡,直接單擊指定的規格。

Autodesk Inventor的零件系列化設計autocad技術圖片7

圖6 在部件中調入表驅動的零件

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

采用面向產品設計的二維CAD軟件來代替面向繪圖的二維CAD軟件,是計算機輔助設計發展的根本方向。利用CAD技術可促進設計工作的規范化、系列化、標準化,提高設計質量,縮短設計周期,降低設計成木,加快產品更新換代的速度,以適應多變的市場需求。

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