基于Inventor的參數(shù)化鉆機三維零件庫建立

0 引言

    Autodesk Inventor軟件為用戶提供了一個資源中心庫，其中包括了國家標準、行業(yè)標準和企業(yè)標準，譬如美國標準、俄羅斯標準、德國標準、中國標準和鈑金行業(yè)標準等。雖然Inventor提供的標準內(nèi)容豐富，幾乎涵蓋各個國家的標準，但還是不能完全滿足各個行業(yè)的專業(yè)需求。例如煤礦井下瓦斯抽放鉆機設計中常用到的液壓接頭，因各個公司都有自己的專業(yè)標準，Autodesk不能完全將其包括。對此，Inventor軟件提供了iPart功能可實現(xiàn)自制零件庫的建立。

1 創(chuàng)建iPart零件的基本流程

    iPart功能是對設計過程中出現(xiàn)的一些結(jié)構(gòu)上大體一致、各個細節(jié)尺寸有明確規(guī)定，在材料、尺寸和顏色或其他參數(shù)不同的零件，將其創(chuàng)建為系列化的零件模型，節(jié)省零件建模時間、提高工作效率。

    用戶需要該系列內(nèi)的不同零件時，只需切換型號即可。創(chuàng)建iPart的過程包括創(chuàng)建基礎模型、建立參數(shù)表、整理參數(shù)表、添加參數(shù)行、設置關(guān)鍵字和驗證數(shù)據(jù)等，以下就煤礦井下用瓦斯抽放鉆機設計中常用到的某型號液壓接頭零件庫的建立為例，介紹iPart零件創(chuàng)建的主要過程。

    1.1 創(chuàng)建基礎模型和參數(shù)管理

    Inventor軟件具有完善的系統(tǒng)參數(shù)提取功能，能夠在草圖設計階段將輸入的尺寸約束作為特征參數(shù)保存起來。尺寸驅(qū)動作為表驅(qū)動的基礎，建立基礎模型后，可以使用表驅(qū)動生成模型的不同規(guī)格，應注意參數(shù)化設計過程中不允許出現(xiàn)欠約束狀態(tài)，以免模型求解時出錯。

    iPart功能創(chuàng)建的基礎模型必須擁有該系列零件的所有特征，因為iPart零件只能刪除制定特征而不能添加特征。

    如圖1所示，按照該液壓接頭中最具代表性的一個型號的參數(shù)建立二維基礎模型，在“草圖設計”狀態(tài)下，通過“管理”寅“fx參數(shù)”調(diào)用軟件的參數(shù)設計功能，為便于參數(shù)管理將決定該零件外形特征關(guān)系的關(guān)鍵尺寸設置為自定義參數(shù)。本例中自定義參數(shù)有：總長L、接管端直徑、接管端長度L1、ED圈端直徑、ED圈端長度L2等。改變自定義參數(shù)的值，即可改變零件草圖的形狀，達到系列化零件的目的。

圖1 液壓接頭的二維和三維基礎模型

    基礎模型建立后，在軟件功能區(qū)依次選擇：“管理”選項卡寅“編寫”面板寅“創(chuàng)建iPart”，彈出“iPart編寫器”。可見inventor 軟件將用戶自定義的參數(shù)全部列入了參數(shù)表中。

    依次在iPart編寫器中錄入不同規(guī)格零件的參數(shù)，注意在零件代號列中輸入該接頭的不同型號。用戶還可以通過添加其他參數(shù)，例如螺紋、零件代號、材料和描述等，設置系列化零件的各個參數(shù)值。在庫文件生成二維工程圖時以上參數(shù)值將直接反映在標題欄內(nèi)，不需用戶再次更改，提高設計效率。

圖2 iPart參數(shù)編輯器界面

    1.2 設置關(guān)鍵字和數(shù)據(jù)驗證

    在系列化零件通過iPart發(fā)布后，為方便用戶使用和查詢就必須設置零件庫檢索用的關(guān)鍵字。例如此型號的液壓接頭在使用時，最方便的檢索方式就是接頭的型號，即零件代號。因此在iPart編寫器中“零件代號”列鼠標右鍵單擊選擇“1”。即可將零件代號設定為查詢的第一個參數(shù)。

圖3 設置關(guān)鍵字

    在完成數(shù)據(jù)輸入和關(guān)鍵字設定后，通過軟件的數(shù)據(jù)驗證功能可以對輸入的數(shù)據(jù)和參數(shù)等進行驗證，避免出現(xiàn)無效單元值，如有無效數(shù)據(jù)inventor將以亮色提示設計者修改。

    1.3 iPart零件的特點

    普通零件和iPart零件的區(qū)別：普通零件只能表達一個規(guī)格的零件，而iPart零件可以表達同一類所有規(guī)格的零件，iPart零件可以通過表驅(qū)動更改零件規(guī)格。

    1.4 iPart零件使用

    完成零件參數(shù)輸入和設定后，用戶即可使用帶有iPart功能的零件。裝配時軟件會彈出提示“放置標準iPart”對話框，要求用戶對參數(shù)進行選擇。

    如圖4所示，當用戶選擇型號后即可和使用其他“.ipt”類型的零件一樣使用iPart功能的零件。當用戶調(diào)用iPart零件后，Inventor軟件將自動在項目所在文件目錄下建立一個和庫文件零件名相同的文件夾，并將已使用型號的零件存儲在該文件夾內(nèi)，每個型號存儲一次。

圖4 庫文件的使用

2 iPart功能的使用技巧

    iPart功能使用時應注意以下幾點：

    ①要使用該功能的零件應該具有相似的結(jié)構(gòu)特征，便于后期數(shù)據(jù)處理和管理；

    ②基礎圖形的建立一定要做到簡潔、自定義參數(shù)少，有利于用戶編輯；

    ③設置的關(guān)鍵字應便于使用者理解和查詢；

    ④在“iPart編寫器”中應將零件代號、描述和材料等在二維工程圖中需要的參數(shù)加入，減少工程圖轉(zhuǎn)化時的工作量。

3 結(jié)語

    本文以某型號液壓接頭為例，利用Inventor軟件的iPart功能建立了能夠反映零件結(jié)構(gòu)特征的參數(shù)化零件庫，該零件庫能夠滿足用戶客觀設計中需要的檢索、調(diào)用和發(fā)布等管理功能。解決了鉆機三維建模中繁雜的標準件建模工作，提高了工作效率，體現(xiàn)了該軟件操作簡便、設計成本低等特點，對簡化鉆機產(chǎn)品的三維設計具有一定幫助。

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