隨著計算機輔助設(shè)計技術(shù)的快速發(fā)展，三維設(shè)計軟件在產(chǎn)品設(shè)計過程中發(fā)揮著越來越大的作用，目前三維設(shè)計軟件種類繁多，各有特色，但總體而言，Inventor的易用性是比較好的，非常適合進行機械設(shè)計，強調(diào)自上而下的設(shè)計流程，具有強大的三維模型與二維工程圖的關(guān)聯(lián)功能。
在使用Inventor的過程中，筆者認為它的幾項特色功能，比如自適應(yīng)設(shè)計方法、設(shè)計加速器以及基于裝配約束驅(qū)動的運動仿真功能，不僅可以提升產(chǎn)品開發(fā)的效率，也能提升產(chǎn)品的競爭力。
一、自適應(yīng)設(shè)計方法
1.概述
Inventor的自適應(yīng)設(shè)計方法是它的一大特色，體現(xiàn)了現(xiàn)代的設(shè)計理念。運用自適應(yīng)設(shè)計方法，可以自動調(diào)整特征的尺寸與零件的裝配位置，極大提高設(shè)計效率。
一件新產(chǎn)品往往需要經(jīng)過多次修改才能最終成型，同時一件產(chǎn)品的各零部件之間都是相關(guān)的，在傳統(tǒng)的設(shè)計方法中，每一次尺寸的改動，都會涉及到大量零部件的尺寸變化以及裝配關(guān)系的變化，對于設(shè)計人員來說，這是一項費時費力的工作。如果能將這些零部件的關(guān)系串聯(lián)起來，通過改變主零件的尺寸，使得其他零件的尺寸實現(xiàn)自動更新，這樣就能節(jié)省大量的時間，Inventor的自適應(yīng)方法就為我們提供了這樣一項功能。
2.自適應(yīng)設(shè)計方法的三個關(guān)鍵問題
(1)自適應(yīng)設(shè)計的前提是在部件環(huán)境中在位創(chuàng)建零部件。通過在位創(chuàng)建零部件，該零件就可以被設(shè)置為有自適應(yīng)性，可以去跟主零件的幾何圖元進行關(guān)聯(lián)。
(2)自適應(yīng)零件的欠約束特性。既然需要實現(xiàn)自適應(yīng)零件能隨著主零件的尺寸變化而變化，那么自適應(yīng)零件本身的尺寸是不能被設(shè)置為完全約束的，必須讓其處于欠約束的狀態(tài)下。
(3)建立主零件與自適應(yīng)零件的幾何圖元的關(guān)聯(lián)。比如，已創(chuàng)建了主零件A，通過投影A的輪廓，在位創(chuàng)建出零件B，B零件就被自動設(shè)置為自適應(yīng)零件，不需要去約束B零件的尺寸，當(dāng)A零件的輪廓尺寸發(fā)生變化時，B零件的相應(yīng)尺寸也會發(fā)生變化。
3.自適應(yīng)設(shè)計方法在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用
軋機齒輪箱是軋機傳動裝置的重要組成部分，齒輪箱包括大量的零部件，在設(shè)計過程中，將一部分零件設(shè)置為自適應(yīng)零件，可以避免手工改動所有需要改動的零部件，節(jié)省大量的工作時間。
在齒輪箱下箱體的設(shè)計中，有大量的焊接塊、筋板及支撐板等零件存在，有必要在這里使用自適應(yīng)的方法，加速零件的修改與更新。
所有的支撐板、筋板與焊接塊設(shè)計都運用了自適應(yīng)的方法，如圖1所示。現(xiàn)以焊接塊為例，說明其設(shè)計建模過程，圖2為焊接塊設(shè)計前下箱體的模型狀態(tài)，在下箱體部件環(huán)境中，在位創(chuàng)建焊接塊，通過投影幾何單元，獲得下箱體底部位置的孔位輪廓及筋板輪廓。打開焊接塊零件，可以看到，它已經(jīng)被設(shè)置為自適應(yīng)，如圖3所示，焊接塊也處于欠約束的狀態(tài)，從草圖中可以讀出，它的長與寬并沒有被定義，僅定義了孔位的大小與位置尺寸，如圖4所示。
圖1 焊接件設(shè)計完成
圖2 焊接塊草圖面
圖3 焊接塊自適應(yīng)
圖4 焊接塊草圖狀態(tài)
改變下箱體底部筋板的位置，焊接塊的大小尺寸隨之變化，而改變焊接塊上的孔位大小與位置尺寸，下箱體底部孔位位置也隨之發(fā)生改變，這就實現(xiàn)了底板與焊接塊的同步更新，如圖5和圖6所示。
圖5 參數(shù)變化前模型
圖6 參數(shù)變化后裝配模型自動更新
二、設(shè)計加速器的的應(yīng)用
軋機齒輪箱中輸入軸與輸出軸需要螺旋齒輪進行傳動，而齒輪的傳統(tǒng)建模方法是通過圓盤拉伸，再拉伸一個齒牙，最后通過齒牙的環(huán)形陣列得到，這種方法的建模過程相對復(fù)雜。通過Inventor的設(shè)計加速器，可以通過輸入齒輪的關(guān)鍵參數(shù)，快速得到理想的齒輪模型，實現(xiàn)對齒輪的快速參數(shù)化設(shè)計。除此之外，設(shè)計加速器可以對各類緊固聯(lián)接、動力傳動、彈簧等進行參數(shù)化設(shè)計，如圖7和圖8所示。
圖7 設(shè)計加速器參數(shù)設(shè)置
圖8 齒輪軸
三、基于裝配驅(qū)動約束的運動仿真
1.概念與原理
在機械產(chǎn)品設(shè)計過程中，對產(chǎn)品進行運動仿真，可以將產(chǎn)品內(nèi)各個部件的運動關(guān)系直觀地表達出來，使設(shè)計人員能夠全面了解設(shè)計方案，并從中發(fā)現(xiàn)不足，改進設(shè)計方案。在產(chǎn)品設(shè)計方案展示過程中，通過運動仿真的方式，方便地展示產(chǎn)品的工作狀況，提升產(chǎn)品的競爭力。
在Inventor中，可以使用多種方法來實現(xiàn)運動仿真，比如通過裝配約束來驅(qū)動仿真，也可以運用Inventor的運動仿真模塊，插入不同的運動類型來實現(xiàn)運動仿真，還可以使用表達視圖的方法，仿真產(chǎn)品各零部件的裝配順序。
對于一個裝配模型，它本身已定義了裝配約束，而每一個裝配約束已被賦予了一個變量，該變量就是來控制被約束零件的偏移距離，如果能將這些變量通過一定關(guān)系將它們聯(lián)系起來，那么就可以將各零部件的運動聯(lián)系起來，實現(xiàn)運動仿真。“裝配驅(qū)動約束”就是這樣的一種方法：利用已設(shè)置好的裝配約束關(guān)系，用數(shù)學(xué)關(guān)系式將主動變量與其他被約束變量建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，實現(xiàn)一個變量對多個動作的驅(qū)動。
2.應(yīng)用
某20輥軋機的中間輥在工作過程中存在一個竄輥的過程，當(dāng)上輥在左右兩端的液壓缸推動下向左側(cè)移動時，下輥則在液壓缸的推動下向右側(cè)移動，動作相對比較簡單，可以將裝配約束驅(qū)動的思想很好地體現(xiàn)出來，如圖9所示。
圖9 某20軋機輥中間輥
首先需要定義一個主變量，這是實現(xiàn)驅(qū)動的基礎(chǔ)。將上輥輥子端面與液壓缸端面的距離定義為“topdrive”，初始變量值為550mm，將下輥輥子端面與液壓缸的端面距離定義為down，變量值為“1100-topdrive”，圖10所示為變量參數(shù)表，如圖11、圖12所示為變量定義過程。
圖10 變量參數(shù)表
圖11 上輥變量定義
圖12 下輥變量定義
選擇變量值550mm，對其進行驅(qū)動約束，如圖13所示，可以看到驅(qū)動的起始位置已被定義在550mm的位置，通過定義終止位置，可以控制仿真的偏移距離，這樣我們就通過一個變量值“topdrive”，同時驅(qū)動上輥與下輥進行運動，上輥向左運動時，下輥以同樣的速度向右側(cè)運動，符合實際的工況，如圖14所示。
圖13 驅(qū)動約束
圖14 運動仿真
四、結(jié)語
本文基于Inventor平臺，將自適應(yīng)設(shè)計方法、設(shè)計加速器以及基于裝配驅(qū)動約束的運動仿真功能應(yīng)用于機械產(chǎn)品的設(shè)計過程中，相比傳統(tǒng)的設(shè)計方法，效率提升顯而易見，也在一定程度上提升了產(chǎn)品的競爭力，同時，通過各項技術(shù)的應(yīng)用，使我們對各方法有了比較清晰的認識，也對今后復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計需求起到一定的指導(dǎo)意義。
核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。
轉(zhuǎn)載請注明出處：拓步ERP資訊網(wǎng)http://m.lukmueng.com/
本文標(biāo)題：Inventor在機械產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用
本文網(wǎng)址：http://m.lukmueng.com/html/support/11121514884.html
相關(guān)文章
