Autodesk Inventor實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助的組合機(jī)床三維總圖設(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

現(xiàn)在有了功能強(qiáng)大的三維CAD 軟件,有條件還設(shè)計(jì)過(guò)程的本來(lái)面目。設(shè)計(jì)人員頭腦中的三維的整體布局可以直接用三維圖形表達(dá)。余下的部件圖,零件圖工作,交給機(jī)器來(lái)做。
來(lái)源:Autodesk
機(jī)械設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)模式是設(shè)計(jì)人員首先對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象,有一個(gè)三維的整體布局。實(shí)際工作中,還是根據(jù)三維構(gòu)思,繪制二維的總裝配圖,再來(lái)分解成部件:裝配圖,最后拆零件,形成二維零件總圖。經(jīng)過(guò)這樣迂回曲折得到的圖紙,還有可能不能實(shí)現(xiàn)原來(lái)的設(shè)計(jì)意圖。有沒(méi)有可能繪制精確的三維總圖,根據(jù)這個(gè)總圖來(lái)繪制零件圖?

現(xiàn)在有了功能強(qiáng)大的三維CAD 軟件,有條件還設(shè)計(jì)過(guò)程的本來(lái)面目。設(shè)計(jì)人員頭腦中的三維的整體布局可以直接用三維圖形表達(dá)。余下的部件圖,零件圖工作,交給機(jī)器來(lái)做。

本文以組合機(jī)床設(shè)計(jì)為例,利用Autodesk Inventor開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)輔助的三維機(jī)械總裝圖設(shè)計(jì)系統(tǒng),詳述各個(gè)部分的功能。據(jù)目前中文文獻(xiàn)檢索,還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)類(lèi)似的軟件系統(tǒng)。以下各節(jié)分別闡述:系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想,系統(tǒng)組成,工作流程,韌組合機(jī)床三維總圖計(jì)算機(jī)輔助沒(méi)計(jì)。

    系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想

正是基于上述想法,提出了利用三維軟件Autodesk lnventor作為組合機(jī)床的設(shè)計(jì)載體,利用Ⅵsualc++6.0(Vc++60)驅(qū)動(dòng)Autodesk Inventor并進(jìn)行零件的參數(shù)化設(shè)計(jì),利用數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)以便于調(diào)用這樣一種方法,并對(duì)其進(jìn)行的初步的研究與應(yīng)用。Autodesk Inventor是Autodesk公司推出的面向機(jī)械設(shè)計(jì)的三維CAD軟件,具有上手容易,使用方便,圖形修改簡(jiǎn)單的特點(diǎn),三維運(yùn)算速度相對(duì)比較快,被廣泛用于各個(gè)行業(yè)。而且Inventor提供了利用VC++6.0開(kāi)發(fā)的接I=I,可以直接在inventor內(nèi)部生成工具欄,所有的命令通過(guò)在工具欄中的按鈕與動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)中的函數(shù)相聯(lián)系,并且調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù),進(jìn)行零部件的繪制,從而實(shí)現(xiàn)了與Inventor的無(wú)縫鏈接。在進(jìn)行裝配的過(guò)程中,系統(tǒng)經(jīng)過(guò)判斷自動(dòng)給出相關(guān)的零部件的選擇,免去了設(shè)計(jì)人員的復(fù)雜的查詢(xún)過(guò)程。

    系統(tǒng)的組成

系統(tǒng)主要由三部分組成,零部件的生成,零部件的調(diào)用及裝配,數(shù)據(jù)庫(kù)。這三部分相互關(guān)聯(lián),又彼此獨(dú)立。

    零件的生成

在設(shè)計(jì)過(guò)程中,零件的使用是不可避免的。然而零件的種類(lèi)繁多。如果單憑設(shè)計(jì)者去繪制,既費(fèi)時(shí),又費(fèi)力,而且也不一定符合標(biāo)準(zhǔn)。Inventor提供的接口程序中包含了簡(jiǎn)單特征的生成?？梢杂眠@些接口設(shè)計(jì)出產(chǎn)生簡(jiǎn)單標(biāo)準(zhǔn)零件特征的函數(shù)。在需要使用零件時(shí),只需找到所要繪制的零件的類(lèi)型,輸入?yún)?shù),就可以很方便的生成所需要的零件。參數(shù)既可以用系統(tǒng)所提供的標(biāo)準(zhǔn)零件參數(shù),也可以讓用戶(hù)自己輸入需要自定義的參數(shù)。生成的零件可以由用戶(hù)自定義保存到硬盤(pán)中,為以后的調(diào)用做準(zhǔn)備。

    零件的調(diào)用及裝配

在主界面進(jìn)行零件調(diào)用的過(guò)程中,系統(tǒng)會(huì)給出適當(dāng)?shù)奶崾?以便用戶(hù)能夠較快地找到自己所需要的零件。調(diào)用時(shí),發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有零件庫(kù)中沒(méi)有適合的零件時(shí),也可以重新進(jìn)入零部件生成界面進(jìn)行零件的臨時(shí)生成,并將所生成零件的參數(shù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中,以便下次進(jìn)行調(diào)用。

    數(shù)據(jù)庫(kù)

所有已知標(biāo)準(zhǔn)零件的信息,包括其外形尺寸,生產(chǎn)廠家等都被存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中,供用戶(hù)在需要時(shí)調(diào)用。對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)中不存在的非標(biāo)準(zhǔn)零件可以利用現(xiàn)有零件庫(kù)進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的改動(dòng),并將其數(shù)據(jù)存放至數(shù)據(jù)庫(kù)中,成為用戶(hù)自定義數(shù)據(jù)。保證了數(shù)據(jù)庫(kù)的可擴(kuò)展性。又因?yàn)橄到y(tǒng)僅僅是作為機(jī)床設(shè)計(jì)的輔助軟件,因此在數(shù)據(jù)庫(kù)中將一些大的部件的尺寸也做了一些約束,將其看成是大的零件,單獨(dú)存放在數(shù)據(jù)庫(kù)的部件外形表中。設(shè)計(jì)者如果僅僅想看到所設(shè)計(jì)的機(jī)床的外形,在調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)候,就可以調(diào)用部件外形表中的數(shù)據(jù)。這樣就方便了設(shè)計(jì)。

這里面就涉及到數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)技術(shù)。數(shù)據(jù)庫(kù)是存放并管理各種零件的基本數(shù)據(jù)的地方。有了數(shù)據(jù)庫(kù),系統(tǒng)才可以在Inventor內(nèi)部調(diào)用各種數(shù)據(jù)并生成零件。在系統(tǒng)中采用Microsoft SQL ServerTM 2000作為管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的軟件。這是因?yàn)樗С执蟛糠諻indows操作系統(tǒng),同時(shí),滿(mǎn)足對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的任何查詢(xún),修改,刪除等操作功能。

系統(tǒng)的工作流程及實(shí)例

系統(tǒng)可以分為兩個(gè)流程,一個(gè)是零件繪制流程,另一個(gè)是裝配流程。這兩個(gè)流程相互配合,缺一不可。裝配流程圖如圖1,零件繪制流程圖如圖2。

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圖1 裝配流程圖

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圖2 零件繪制流程圖

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圖3

以生成一臺(tái)簡(jiǎn)單的機(jī)床為例,將系統(tǒng)過(guò)程簡(jiǎn)單地介紹一下。
工具欄的自動(dòng)生成

Inventor所提供的VC程序可以生成一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件并在Inventor內(nèi)部生成工具欄。工具欄示例如圖3。用VC將所需的代碼編譯通過(guò)后,就可以生成此代碼。注冊(cè)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)需要自定義一個(gè)文件,后綴為.dat。啟動(dòng)Inventor后,就可以自動(dòng)生成工具欄。注冊(cè)文件內(nèi)容示例如下:

    @echo off //文件開(kāi)頭

    echo Registering Rubicon’s Application——level Addln Sweep—.Feature //文件體

    regsvr32 Debug\SweepFeature.dll //注冊(cè)

    Debug文件夾中的SweepFeature.dll文件

    零部件的選擇與自動(dòng)導(dǎo)入

進(jìn)入系統(tǒng)后,在工具欄上選擇裝配健,生成裝配環(huán)境,選擇要設(shè)計(jì)的機(jī)床類(lèi)型,下一步就是導(dǎo)入零部件了。由于只是要看一看機(jī)床的外形,不涉及到里面的具體構(gòu)造,所以選擇部件裝配,即把機(jī)床分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件5類(lèi),在數(shù)據(jù)庫(kù)中把這五類(lèi)部件的外形進(jìn)行分門(mén)別類(lèi),畫(huà)圖時(shí)只調(diào)用這些部件的外形尺寸,畫(huà)出的部件基本上可以包含外形所需的大部分信息。如圖4為側(cè)底座圖。調(diào)用零件的代碼如下:

    hr: 0ccs-> Add(FileName,Matrix,&pOcc2);

    FileName是零件名稱(chēng),pMatrix則是零件所擺放的位置。

    零部件的生成

如果在計(jì)算機(jī)中還沒(méi)有生成零部件文件,就可以調(diào)用零部件繪制系統(tǒng)自動(dòng)生成所需零部件。由于設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)大部分的零件都是選用標(biāo)準(zhǔn)零件的。這種選擇的好處就是保證了組合機(jī)床零部件的通用性。系統(tǒng)將大部分的標(biāo)準(zhǔn)零件的規(guī)格尺寸經(jīng)過(guò)整理,存放在數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中,形成了多個(gè)表格。并進(jìn)一步將所有標(biāo)準(zhǔn)特征的生成代碼整理出來(lái),如拉伸,倒角等,可以隨時(shí)進(jìn)行調(diào)用。這樣的話,在繪制時(shí)就可以對(duì)其進(jìn)行精確定位。如下是貫穿拉伸特征的生成代碼:

    AddByThroughAllExtent

    (Profile, ExtentDirection, Operation,TapefAngle,&_result)