現代社會的不斷發展,對高技能人才的職業和綜合素質提出了越來越高的要求,這就要求我們在教學中不斷運用新的知識、新的技術解決教學中課題設計的問題。在減速器課題設計中,為了提高效率,利用AutoCAD與Inventor軟件作為輔助設計,讓學生設計的課題更為快捷、合理是必不可少的。
Autodesk Inventor是美國Autodesk公司于199 9年底推出的三維參數化實體模擬軟件,它的優點在于其和AutcCAD無縫結合,操作簡單,易于從二維設計過渡到三維設計,非常有利于新品試制及多品種產品的設計、開發。在進行課題設計的過程中,首先讓學生對課題分析,按要求分工,完成零件的建模設計,再提交給組長進行“裝配”,通過Autodesk Inventor強大的功能及時檢查尺寸干涉及相關特性,并馬上反饋給零件設計人員進行修改,大大提高減速器的設計質量。
但是,要把軟件順利應用,還需要有一些相應的技巧去更好地掌握和使用它。在進行零件建模時,可以有多種途徑,可以抽殼、拉伸、布爾運算等。但實踐下來,發現盡管“條條大路通羅馬”,也要找到最優的方法,靈活運用,才能少走彎路。復雜零件內外形都比較復雜,但無論多么復雜,零件都是由簡單的特征堆砌而成,而Inventor的建模功能能夠滿足普通零件造型需要,那么零件能否減少或簡化其特征?又如何解決建模中的問題?
1 零件建模
Inventor的零件設計功能非常強大,可以對具有復雜平面、曲面的零件進行較為自如的設計。在減速器中,形狀最為復雜的就是減速箱體,本文以這個零件介紹零件建模的方法。箱體類零件一般為機器、部件的主體,主要作用是支承和容納零件。應用Inventor三維機械設計軟件進行三維特征造型,零件形象直觀,使設計造型過程虛擬實際加工過程,可提高設計效率和產品生產質量。復雜零件的造型設計,一般要進行零件結構分析→特征分析→零件建模→工程圖→檢查。
接到減速箱體零件的設計任務后,了解箱體零件在部件中的作用和地位,分析箱體零件內、外形的結構,有配合的重要部位在哪里,并了解其加工工藝路線如何。
減速箱體形狀復雜,要把這個復雜零件分解成多個簡單的基本零件,使復雜模型分解成多個簡單特征,令復雜草圖分解成多個簡單草圖。
對圖1箱體零件進行分析可知,零件有空腔、軸承孔、放油塞孔、螺紋孔等結構特征,外形是長方體。在特征造型過程中,對于相同重復結構、對稱結構,如螺紋孔等結構,應盡量采用特征的陣列、鏡像、復制等功能進行設計,以簡化設計過程,節省時間。
圖1 箱體零件
2 方案確定時要注意的事項
(1)注意設定“參數”尺寸,以便日后進行修改。
(2)主體用抽殼方法還是用切的方法。用切的辦法很容易丟失數據,當變成“無參數”的模型后,該部分基本上就不能編輯和修改了,會對以后的模型修改、尺寸修改造成極大困難。因此,主體采用抽殼的方法。
(3)復雜零件涉及比較多的尖角,異形特征也比較多,那么先抽殼還是先倒角?倒角雖然使得這些特點變得更加突出,但這些特征的存在又有可能使得倒角變得不可用。所以抽殼不要先倒角再抽殼,應該先抽殼后倒角,并且保留所有原來的特征。倒角是先倒內后倒外。
(4)抽殼的時機要視具體情況而定。在哪一步進行抽殼相當關鍵,操作順序不當,有可能導致抽殼特征的失敗。因此在進行復雜殼體建模的過程中如果遇到抽殼不成功的時候,就要提醒學生:考慮抽殼與其他操作的順序是否合適?
(5)在建模過程中,要做到先主要結構后細小結構,先大尺寸形狀后局部結構,先外表形狀后內部結構。復雜的減速箱體,我們可考慮分段建模,把每一個分段建模好以后,再組裝成一個我們需要的箱體模型,然后利用衍生命令衍生已經裝配好的整體,獲得實體,得到一個我們需要的箱體零件。這樣,無論多么復雜的零件都可以由簡單的模型特征堆砌而成復雜的零件。
(6)對復雜模型,應三維實體建模與生成二維圖兩個過程相結合。在空間不容易檢查的尺寸,在二維圖能進行較準確的檢查,通過生成的二維圖可反過來檢查實體建模的正確與否,能及時發現存在的問題。
3 協同合作完成部件裝配
協同合作就是互相配合,共同合作把事情做好,它是為了完成某一設計目標,由多名成員組成,通過一定的信息交換和相互協同機制,分別以不同的設計任務共同完成設計目標。無論在零件設計還是部件裝配中,協同合作都是整個設計的關鍵。每個人設計零件時就要根據裝配要求互相配合,注意尺寸的關聯性。在成員把各自按要求設計出來的零件提交給組長后,組長在裝入并添加裝配約束、檢查干涉時,就能發現零件設計的合理性。
當然,在設計過程中,多人幾乎同時進入課題的設計是必然的。設計數據的公用、共享、關聯,是協同設計必須做到的基本要求。但在協同設計的過程中,我們要防止多人同時修改同一個零件的可能性,否則會出現不確定的結果。為此,我們應該利用“項目一選項中的設置”進行限制。
在減速器三維造型設計完畢后,我們還可以與Exce做鏈接,實現零件建模設計或部件裝配的參數化。以后在實際工作中需要對尺寸修改時,只要通過改變Exce里面的參數就可以完成了。
4 結語
Inventor在零件建模、部件裝配、參數化等方面都有獨特的優勢:在參數化后,零件圖、部件圖、工程圖等參數都是相互關聯,這就大大方便了設計過程中發現有干涉等問題后進行修改,提高了效率。但Inventor也有不足之處,如Inventor在進行三維向二維轉化時,在圖形表達方面及尺寸表達方面都不是很理想,與實際工程圖有些距離。
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本文標題:基于Inventor零件設計的研究
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