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基于Inventor自适应技术的抛磨机设计

2014/2/11    来源:万方数据    作者:张宝庆  王俊龙  李翰文  高立      
关键字:自适应技术  Inventor  抛磨机设计  
三维CAD设计软件的运用能极大解决传统设计周期长、成本高、效率低的问题,自适应技术的出现与运用进一步提高了设计效率。Inventor设计软件中的一个特点便是自适应设计功能,本文在阐述自适应设计原理及运用于产品虚拟设计一般流程的同时,总结了Inventor软件进行自适应零部件设计的准则与关键问题。同时基于Inventor设计软件成功对小口径内管抛磨机进行设计,极大提高了产品研制效率,为应用Inventor软件进行高效率产品设计提供了一个有价值的参考范例。

    自适应技术充分体现了现代设计的理念,并且将计算机辅助设计的长处发挥到了极至。在实际设计中,自适应方法能够在一定的约束条件下,自动调整特征的尺寸、草图的尺寸以及零部件的装配位置,因此给设计者带来很大的便利、极高的效率,与其它三维CAD软件相比,Inventor软件的一个突出的技术优势就是自适应功能。

    小口径内管抛磨机的功用是提高不锈钢圆管内表面光洁度、去掉氧化层,以便解决电解抛光前表面处理的技术难题,进而为下道工序-电解加工作好准备。此设备的研制与推广,可在不锈钢管生产企业,或者洁净不锈钢管应用企业,产生巨大效益。在此设备研制过程中,成功运用Inventor软件自适应技术,减少了反复更改设计、试验、再设计及再试验的次数,提高了设计效率,缩短了研制周期。

1 自适应虚拟产品设计的一般流程

    自适应功能简言之就是利用自适应零件中存在的欠约束几何图元,在该零件的装配条件改变时,自动调整零部件的对应特征以满足新的装配条件。在实际设计部件时,某个零件由于种种原因往往需要在设计过程中修改,当这个零件的某些特征被修改以后,与该特征有装配关系的零部件也往往需要修改。

    自适应设计遵循从部件到零件的设计思路,从总体装配组件开始,根据装配体的需要实时在位设计新零件,新零件与其父体零件自动添加系统认为最合适的装配约束,这些约束是开放的,可以随时对其进行编辑、抑制或删除。该方法能使设计者更好地把握装配体整体特征、构思过程与计算机的辅助过程同步实施,避免设计中可能出现的错误。同时,一些创造性的思维可随时体现在装配体中,并不失与其父体零件的关联。自适应技术不再仅仅依赖于复杂的方程来定义零件尺寸、形状和位置,使结构分析和装配关系更改摆脱参数化限制。自适应技术能很好地实现虚拟产品或虚拟样机的自上而下的装配关联设计,使新产品创成设计和概念设计得以顺利实现。因此可称之为自适应虚拟设计技术,它将CAD的长处发挥到接近智能化的程度,充分体现了人性化的现代设计理念。

    产品自适应虚拟设计流程如图1所示,项目文件具有PDM(Product Data Management)功能,虚拟装配设计始终在部件装配环境中进行,自适应零件本身的结构和形状是通过特征造型来实现的,根据设计需求,这些特征参数有的是自动自适应的,有的是设计者输入的,有的则需要根据尺寸关系或工程约束来求解。完成产品虚拟装配体是后续改型设计、系列化设计、干涉检查、表达视图等展示虚拟样机产品的基础。

自适应虚拟设计流程

图1 自适应虚拟设计流程

2 Inventor自适应技术特点及模型准则

    要实现零件的自适应,零件的某些几何图元就应该是欠约束的,但自适应特征不仅仅是靠欠约束的几何图元形成的,还要为基于欠约束几何图元的特征指定自适应性。

    2.1 欠约束分析与自适应几何图元

    在Inventor中,所有欠约束的几何图元及具有未定自由度的特征或者零件都被称之为欠约束的,所以欠约束范围可分:未注尺寸的草图几何图元;从未标注尺寸的草图几何图元创建的特征;具有未定义的角度或长度的特征;参考其它零件上的几何图元的定位特征;包含投影原点的草图;包含自适应草图或特征的零件;包含带自适应草图或特征的零件的子部件。

    根据对欠约束的分析与总结,具有自适应特征的几何图元应包含以下几种:自适应特征;自适应零件;自适应子部件;自适应定位特征。

    2.2 自适应模型准则

    在部件设计的初期阶段,某些要求是已知的,而其它要求却经常改变,所以常常在以下情况下使用自适应模型:

    (1)如果部件设计没有完全定义,并且在某个特殊位置需要一个零件或子部件,但它的最终尺寸还不知道;

    (2)一个位置或特征大小由部件中的另一个零件的位置或特征大小确定,则未确定的零件或者其它特征可以使用自适应方法;

    (3)一个部件中的多个引用随着另一个零件的位置和特征尺寸做调整时。

责任编辑:程玥
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