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    三維機(jī)械零部件的參數(shù)化及系列化設(shè)計(jì)方法

    2012-12-11 00:54:56
    一重技術(shù) 2012年2期
    關(guān)鍵詞:電子表格工程圖手柄

    王 霞

    在用三維軟件進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中,對(duì)于那些外型及結(jié)構(gòu)完全相同,僅大小尺寸、材料等要素不同的零件,如果每次都重復(fù)建模,相關(guān)部件模型重新裝配,不僅工作效率低下,而且三維設(shè)計(jì)軟件及計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)也沒(méi)有得到發(fā)揮。實(shí)際上,各種三維設(shè)計(jì)軟件對(duì)此都已有相應(yīng)的解決方案,如能善加利用,對(duì)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量及效率定會(huì)大有益處。本文所述inventor軟件是通過(guò)創(chuàng)建參數(shù)化、系列化的ipart工廠文件的方法,不僅無(wú)需重新建模和部件裝配,甚至也不必重新生成工程圖。

    1 參數(shù)創(chuàng)建及編輯方法

    1.1 參數(shù)的創(chuàng)建

    (1)inventor在定義草圖尺寸時(shí)會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建參數(shù),所以可通過(guò)對(duì)參數(shù)賦值來(lái)確定零件特征的大小和形狀,還可以使用等式等方式定義參數(shù)之間的關(guān)系,如:高度=寬度/2,甚至可以通過(guò)定義參數(shù),將尺寸與功能要求關(guān)聯(lián)起來(lái)。例如:面積=載荷/材料強(qiáng)度×安全系數(shù)。

    (2)inventor在部件模型文件中創(chuàng)建特征或添加部件約束時(shí)也會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建參數(shù),如將兩個(gè)零件的配合約束定義為:間隙=1.5 mm。

    1.2 參數(shù)編輯工具及操作方法

    在inventor中使用“fx參數(shù)”工具查看和編輯“參數(shù)”表中的參數(shù),建立表達(dá)式,創(chuàng)建用戶參數(shù)及鏈接電子表格等。

    (1)模型參數(shù) 在添加尺寸、約束時(shí),系統(tǒng)指定的默認(rèn)參數(shù)即“模型參數(shù)”,如d1=50等,可在“編輯尺寸”對(duì)話框中編輯,或在“fx參數(shù)”中賦值。

    (2) 用戶參數(shù) 是設(shè)計(jì)師根據(jù)使用需求,在“參數(shù)”對(duì)話框中,通過(guò)“添加”命令創(chuàng)建的參數(shù)。

    (3) 電子表格 在“參數(shù)”對(duì)話框中,單擊“鏈接”,選擇Microsoft Excel(.xls)文件,指定參數(shù)開始單元。選擇“嵌入”或者“鏈接”電子表格。選擇“鏈接”后該電子表格參數(shù)可在多個(gè)文件中共享,而一旦修改參數(shù),所有應(yīng)用該表格的文件都將隨之改變;選擇“嵌入”后如果編輯參數(shù),只有該模型發(fā)生改變,而不會(huì)影響其他文件。電子表格中的參數(shù)可以在打開Excel文件中修改,也可以在“參數(shù)”對(duì)話框中將表格參數(shù)“添加到用戶參數(shù)”后,再進(jìn)行編輯。

    (4)參數(shù)輸出 將模型參數(shù)和用戶參數(shù)輸出到零部件特性中是為了在“BOM表”或“明細(xì)表”中加以使用。在“參數(shù)”對(duì)話框中,將要輸出到“輸出參數(shù)”列中的參數(shù)旁邊的復(fù)選框選中,單擊“完成”。打開“文件”>“iProperty”>“自定義”選項(xiàng)卡,以驗(yàn)證是否已列出參數(shù)。在“BOM表”或“明細(xì)表”對(duì)話框中單擊“列選擇器”,選擇“自定義特性”字段,從“可用的特性”字段中選擇要顯示在“BOM表”或“明細(xì)表”中的參數(shù),單擊“完成”,所選參數(shù)顯示為新列。

    2 創(chuàng)建iPart工廠文件

    在創(chuàng)建模型文件時(shí),先進(jìn)行參數(shù)化賦值,再通過(guò)創(chuàng)建iPart將該參數(shù)化模型系列化,即利用“iPart編寫器”來(lái)創(chuàng)建零件族,iPart表中的每一行都定義了零件族中的一個(gè)成員。在部件中放置某規(guī)格零件時(shí),只需在表中選擇相應(yīng)成員。

    (1) 創(chuàng)建過(guò)程概述

    啟動(dòng)一個(gè)新零件,確定需要發(fā)生變化的特征,創(chuàng)建草圖和全部特征。使用“fx參數(shù)”工具來(lái)進(jìn)行重命名參數(shù)、建立表達(dá)式及創(chuàng)建用戶參數(shù)等操作。使用“創(chuàng)建iPart”工具來(lái)創(chuàng)建零件族,指定每種零件成員的參數(shù)及其它要素。保存文件,則該零件被自動(dòng)存為一個(gè)參數(shù)化、系列化的“iPart工廠”文件。

    (2) iPart編寫器

    在創(chuàng)建iPart過(guò)程中,“iPart編寫器”的編寫內(nèi)容概括為以下幾個(gè)方面:

    參數(shù) 只有經(jīng)過(guò)重命名的參數(shù)才會(huì)自動(dòng)列入表格中,其它參數(shù)如果需要添加到表中,則應(yīng)在瀏覽器中將其選中,再點(diǎn)擊“包含”箭頭完成添加。若要?jiǎng)h除參數(shù),則先將參數(shù)選中,然后單擊“刪除”箭頭。

    特性 在“特性”選項(xiàng)卡上,展開“項(xiàng)目”文件夾,添加與每個(gè)成員相對(duì)應(yīng)的“零件代號(hào)”。這樣在放置某一個(gè)成員的時(shí)候,BOM表和明細(xì)表以及工程圖圖紙標(biāo)題欄中的零件代號(hào)都能更新。

    螺紋信息 模型中如果包含有螺紋特征,則在“螺紋”選項(xiàng)卡上至少應(yīng)確定“族”和“規(guī)格”兩個(gè)要素,而且螺紋的“族”和“規(guī)格”必須符合inventor標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

    iMate信息 在“iMate”選項(xiàng)卡上,如果特征狀態(tài)為“計(jì)算”,則自動(dòng)包含iMate;如果特征狀態(tài)為“抑制”,則不包含iMate。

    特征抑制 在部件模型中放置零件時(shí),可以通過(guò)抑制基礎(chǔ)模型的某些特征將iPart工廠文件中每一個(gè)成員定義出多種配置形式。只需在“抑制”選項(xiàng)卡上添加所要抑制的特征,就可以更加精確地確定每個(gè)零件的具體形狀。

    定位特征 在“定位特征”選項(xiàng)卡上,可根據(jù)需要定義一個(gè)或多個(gè)定位特征。這些定位特征在約束部件中的零件時(shí)將會(huì)用到。

    其他 在“其他”選項(xiàng)卡上,定義諸如“顏色”、“材料”或“文件名”等要素。

    成員名稱 inventor自動(dòng)生成唯一的名稱以區(qū)分iPart表中的每個(gè)成員。如果更改默認(rèn)名稱,則保存時(shí)文件名也會(huì)相應(yīng)改變。

    關(guān)鍵字 用以標(biāo)識(shí)iPart的主要特征。如需指定多個(gè)關(guān)鍵字,還可根據(jù)編號(hào)來(lái)指定順序,例如Key1、Key2等。

    插入行 通過(guò)執(zhí)行“插入行”并修改行中的參數(shù),就可以創(chuàng)建新的成員。

    通過(guò)電子表格編輯 在電子表格中能夠利用復(fù)制、粘貼、公式和排序等功能,使編輯成員工作更加靈活方便。但注意不能更改列標(biāo)題,否則會(huì)導(dǎo)致iPart的所有引用無(wú)法計(jì)算。

    放置到部件中 在“放置標(biāo)準(zhǔn)iPart”對(duì)話框中選擇iPart列表中的某個(gè)成員,裝配并保存部件文件。

    3 創(chuàng)建實(shí)例

    本文以一個(gè)簡(jiǎn)單的研磨工具為例介紹參數(shù)化、系列化建模過(guò)程,該研磨工具由一個(gè)研具體和四個(gè)手柄裝配而成。

    3.1 研具體

    (1) 建模

    通過(guò)創(chuàng)建草圖及特征等步驟完成研具體建模(見(jiàn)圖1),打開“fx參數(shù)”,將需要編輯的參數(shù)重新命名(見(jiàn)圖2)。此外,將草圖中的尺寸顯示設(shè)置為“顯示表達(dá)式”。不但表達(dá)清晰,也有利于編輯尺寸(見(jiàn)圖3)。

    (2) 創(chuàng)建iPart

    打開“iPart編寫器”,重命名的變量參數(shù),“特性”中的“零件代號(hào)”以及“成員”將自動(dòng)列入表中(見(jiàn)圖4)。因該例中“手柄孔”是需要編輯的螺紋孔,所以在“螺紋信息”中將“族”和“規(guī)格”信息也添加到表格中。這樣對(duì)于一個(gè)研具體來(lái)說(shuō),表格中信息已經(jīng)完整,可以通過(guò)執(zhí)行“插入行”命令創(chuàng)建新iPart成員(見(jiàn)圖5)。

    圖3 研體旋轉(zhuǎn)特征草圖

    iPart表中背景為綠色者為默認(rèn)行,該成員的模型被顯示在模型空間,若改變編輯器中的默認(rèn)行或模型瀏覽器中的成員名,則所顯示的模型零件將被替換成為其它成員的模型。

    圖4 研具體的iPart編寫器

    圖5 創(chuàng)建新iPart成員

    3.2 手柄

    (1) 建模

    建模以編輯參數(shù)等過(guò)程同上。此處,根據(jù)“備注”中“倒角C”應(yīng)大于等于螺紋牙型高要求,特增加用戶參數(shù)“螺距P”以及“牙型高”,以使“倒角C”滿足備注要求;同時(shí),“退刀g2”在“螺距P”為“1.5”時(shí),其備注要求也得到滿足(見(jiàn)圖 6)。

    圖6 手柄參數(shù)表編輯

    (2) 創(chuàng)建iPart

    打開“iPart編寫器”,將“螺紋信息”中的“族”和“規(guī)格”信息也添加到表格中,將成員名改為“螺紋規(guī)格×手柄長(zhǎng)度”的型式,如:“M10×100”。并指定該列為關(guān)鍵字列(見(jiàn)圖7)。

    3.3 部件裝配

    (1) 裝入零件

    新建一個(gè)部件模型,將研具體和手柄裝入到該模型中。即在“放置標(biāo)準(zhǔn)iPart”對(duì)話框中選擇符合要求的成員裝入到部件模型空間中(見(jiàn)圖8)。

    (2) 裝配

    圖7 手柄ipart編輯器

    圖8 放置標(biāo)準(zhǔn)iPart

    在該列中研具體與手柄的裝配關(guān)系只有“插入”一種,再利用“陣列零部件”,生成沿研具體圓周均布的四個(gè)手柄陣列。將部件文件保存成“研具”(見(jiàn)圖9)。在“表”右鍵命令行中選擇“更改零部件”即可更改研具體或手柄成員。

    4 工程圖

    4.1 零件工程圖

    (1)采用企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)模板創(chuàng)建工程圖。

    (2) 必須使用iPart工廠文件作為生成工程圖的基礎(chǔ)模型文件,即:研具體.ipt、手柄.ipt,但保存研具體和手柄成員工程圖時(shí),則應(yīng)另存為具體項(xiàng)目的工程圖文件,例如:研具體成員為“406.4-1.ipt”,其工程圖保存為“R113032653101002研具體406.4A3.idw”。

    圖9 研具部件模型

    (3)工程圖中的技術(shù)要求和文字說(shuō)明中如果涉及到模型中的數(shù)字參數(shù),可以在“文本格式”對(duì)話框中,選擇相應(yīng)的模型參數(shù),然后執(zhí)行“添加參數(shù)”命令。

    4.2 裝配件工程圖

    (1)采用企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)模板生成裝配件工程圖,其基礎(chǔ)模型是唯一的,即:研具.iam。

    (2)編輯“特性”中的“零件代號(hào)”使其對(duì)應(yīng)當(dāng)前零件。

    5 結(jié)語(yǔ)

    (1) 采用上述方法在一個(gè)模型文件中建立iPart工廠模型文件以后,只需通過(guò)簡(jiǎn)單的操作即可調(diào)用不同的成員,對(duì)應(yīng)的工程圖也無(wú)需重新投影、標(biāo)注,甚至可共用一個(gè)工程圖文件。

    (2)尤其在建立三維設(shè)計(jì)圖庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)時(shí)采用這種方法最有效。

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