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系列化设计在Inventor的零件设计中的应用

2015/1/12    来源:互联网    作者:韩伟娜  李东阳  王冰      
关键字:参数化设计  系列化设计  Inventor  
基于Autodesk Inventor软件平台,介绍了三维参数化设计方法在机械零件系列化设计中的应用。应用系列化设计方法使零件设计过程变得简单、重复性工作少、从而提高了设计人员的效率。
    零件是三维CAD系统的核心,利用三维CAD进行产品设计都是从零件的设计开始的。实际工程中常常有一些零件,形状相似、尺寸大小(即规格)不同,这种零件称为“系列零件”。企业往往需要很多系列零件,例如螺栓、螺母、垫圈、轴承、模具及夹具等标准件和通用件。 设计时,以一个作为样板的普通模型为基础,进而派生一系列新的零件,而无需逐一重新进行零件模型的设计,这称为零件的系列化设计。采用零件系列化设计可以减少零件建模时间,将大大提高设计的效率。本文的重点是基于Inventor进行零件的系列化设计的研究。
 
1 建立普通模型
 
    由于“系列零件”是一组形体相似的零件的集合,但在某些方面例如尺寸、特征、参数等不一定完全相同。系列化零件设计之前首先要创建一个普通模型,再根据此零件生成称为实例的相似零件。本文以单舌垫圈为例,单舌垫圈的工程图如图1所示,系列单舌垫圈的尺寸如表1所示。以M10单舌垫圈为例,创建普通模型。
表1 舌垫圈CNS159B2019 参考表
 表1 舌垫圈CNS159B2019 参考表
 
图1 舌垫圈
图1 舌垫圈
 
2 零件的系列化设计
 
    Inventor提供一种称作“iPart”的功能,实现对系列化零件的定义和装配引用等。Inventor将产生系列化零件的基础)iPart称为“iPart工厂”这是一个形象化的名称,意指“iPart工厂”能派生出多个不同规格的同形零件。
 
    2.1 创建“标准iPart工厂”
 
    按下拉菜单“工具”-“创建iPart”,系统弹出的[创建iPart]对话框中,零件的所有特征都列在“参数”选项卡的左边列表框中。双击某个特征,该特征所有的参数都将映射到右边的列表框中。如果只需要将某个参数设为可变参数,只需要展开相应的特征,双击该参数即可将其映射到右边。同时,在整个“参数”选项卡的下方列表框中,系统将选中的参数变量(需要进行配置的零件尺寸和零件特征)及其第一实例参数值列出来。如图2所示。
图2 创建iPart
图2 创建iPart
 
    2.2 配置项目的设定
 
    在Inventor零件设计中,系统对零件的相关尺寸都赋予了唯一的名称,名称一般为按特征的先后顺次排号的,例如d0,d1,d2等。尺寸名称最好改为简短的、描述性的名称或具有工程意义的名称,这样在系列化设计中更加清楚明了。在“尺寸特性”对话框中,分别将各尺寸名称改成与表1 中一致,其中b2大小为b的一半,这样图形才可完全定义。b2对应图2中的d3。
 
    在参数列的第一行序号“1”处单击鼠标右键,从右键菜单中选择“插入行”,系统将自动复制一行相同的参数。然后,可以单击各个单元格,编辑变量的数值。按表1中尺寸输入,如图3所示。参数设置完毕后,单击“确定”按钮,就创建好了一个“标准iPart工厂”。Inventor在浏览器的最上部分用图标表示了与普通零件不同。
图3 添加配置规格
图3 添加配置规格
 
    “标准iPart工厂”创建之后,若需要修改先前定义的参数表,比如添加一种规格等。可以在浏览器中右键单击“表”,从关联菜单中选择“编辑”或“通过电子表格编辑”命令。
 
    2.3 系列化零件的生成
 
    “标准iPart工厂”创建好之后,在浏览器中将“表”展开,可以看到生成了四种配置。可以选中某个参数规格,例如M6.5。从右键菜单中选择“展开全部子项”命令,再选中每一规格的最后一个参数,从右键菜单中选择“计算行”命令,图形窗口中的模型即更新为所选规格。如图4所示。
图4 系列化零件生成
图4 系列化零件生成
 
    2.4 创建“自定义iPart工厂”
 
    如果为“iPart工厂”预先设定的参数值不是具体规格值,而是某一数值范围,则在部件中被引用时,“iPart工厂”所派生的零件的参数值需要临时赋予。用这种方式进行系列化零件设计带有更大的随意性。称这种“iPart工厂”为“自定义iPart工厂”。
 
    方法与创建“标准iPart工厂”很相似。单击参数映射表中左边的“钥匙”符号,该符号变成深蓝色。再次单击“钥匙”符号,该符号变成灰色,从关联菜单中选择“自定义参数列”,“钥匙”符号消失,“参数”选项卡的下方列表框中被选中的参数列高亮度显示为深蓝色。右键单击该列,从关联菜单中选择“指定列范围”,系统弹出如图5所示的对话框.可以进行多个参数范围的设定。两次单击“确定”按钮,即创建一个“自定义iPart工厂”。
图5 指定规格取值范围
图5 指定规格取值范围
 
3 利用“iPart工厂”进行装配
 
    将创建的零件及其系列化设计表保存,然后新建一个部件模型文件。Inventor部件由零件模型组合装配而成,Inventor部件文件描述了对某些零部件的引用关系以及引用后,如何将这些零部件装配约束起来。
 
    从部件中选择“装入现有零部件”命令,选择先前保存的零件,系统弹出如图6所示的对话框。单击第一关键字d的值,系统弹出d的所有参数,如果一个d对应于多个D值,可以继续选择D值。如果是“自定义iPart工厂”的话,可以在本对话框中输入希望的值,当输入的数值超过预定义范围时,会遭到系统拒绝。
 
    如果感到在“关键字”选项卡中不方便选择,可以单击“树”或“表”选项卡,直接单击指定的规格。
图6 在部件中调入表驱动的零件
图6 在部件中调入表驱动的零件
 
4 结束语
 
    与其它软件的系列化设计功能相比较,Autodesk Inventor的“iPart工厂”功能使设计更加简单,而且“自定义iPart工厂”使其系列化设计功能更加灵活"适用范围更广泛!
责任编辑:刘谊萍
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