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Inventor中最有效的關聯設計工具---衍生的技巧和應用

時間:2008-09-06 22:51:47 來源:
任何一個可用的CAD軟件,要解決的事情有二:關聯與表達。因為這是設計中最為基礎的需要,無論用何種機制完成,最基本的就是“符合工程師原本的設計思維”。
   
    在Inventor中,衍生(Derived)是這種關聯的有效工具,能力很強、用著很舒服。因為篇幅關系,本文僅就零件設計中的使用進行分析和說明。
 1. 公用草圖

    設計參數的關聯,是所有設計中必然涉及到的、基本的功能要求,也是CAD軟件必備的功能。但是,其關聯可能不是很具體的數據,而是某個圖樣。例如總體設計提出了一種方案,而表達方法是一個二維的草圖,并保存為B.IPT文件,參見圖1。

    如果有好幾個人同時在設計相關的不同的零部件,這就是并行設計,并行設計都與總體設計的意圖相關。我們希望做到:“多個幾乎同時進行的設計,共同基于一個草圖;并且在這一個草圖發生改變之后,所有的相關設計能夠自動跟隨改變”。

    如果這個設想可以實現,就能做到“任何一個人在任何一個位置上對一個設計數據做出說明,大家都能看到并同時關聯使用”。實際上在Inventor中,當總圖設計修改了原始草圖之后,所有利用這個草圖衍生的零件,都將做到關聯修改。


  例如某個設計項目組,需借用上級設計的意圖表達的草圖,完成相關的零件設計。其中一零件設計師的操作過程將是:

    ? 開始新零件,結束草圖;利用“衍生零件”功能,引入圖1中的零件,只需要草圖,具體的衍生參數設置參見圖2;

    ? 借助衍生而來的草圖直接創建特征(見圖3),進而創建其他特征完成自己的新零件。

    這樣,當上游設計(B.IPT)的草圖參數發生改變后,再打開自己的設計結果,進行更新之后,即可見到模型已經關聯改變了。

    在這種模式下,可以添加自己的特征,但不可以逆向修改原草圖。這正是通常的設計管理所需要的結果。

 衍生結果本身也有若干可操作的功能,在瀏覽器中,選定衍生,可在右鍵菜單中看到(見圖4)。

做衍生的目的就是要實現“關聯”,如果“斷開”,這個草圖脫離了與原草圖的數據關聯,與重新做的草圖并無不同(甚至更為麻煩)。實際上這是要解決一種特殊的需要:想刪除這個衍生關聯。這就要先“斷開”,然后才可以刪除。

 2. 模型之間的布爾運算

    在兩個零件模型之間做布爾運算,是設計中相當普通的需求,AutoCAD/MDT中都直接有這種功能,然而目前Inventor還沒提供直接的操作。但是,并不是說Inventor的算法核心不能完成這樣的要求??赡艿拈g接方法有幾種,這里先介紹利用衍生的解決方案。

    例如:已經設計了某零件的鍛造毛坯MP.IPT,現在要設計鍛造模具的型腔。希望能利用零件毛坯與模具體的差運算,直接“挖”出型腔,并保持兩者的設計數據關聯。這是設計過程的一種常見的要求。做法如下:

    ? 在毛坯零件模型中注意將軸線呈可見狀態。

    ? 開始新零件,結束草圖;在特征工具面版上啟用“衍生零部件”工具;

    ? 選定MP.IPT作為衍生的源零件;

    ? 在衍生參數對話框中,選定“實體為工作曲面”;

    ? 選定“定位幾何圖元”這樣就能把原模型的可見的設計基準軸線加入進來,參見圖5。

    ? 在“原始坐標系”的XY面創建草圖,根據衍生零件跟隨進來的基準軸線,創建和約束模子的外框草圖,見圖6左。#p#分頁標題#e#

    ? 拉伸成模子方塊,參見圖6。
    ? 利用“分割”功能,以衍生的曲面為工具,切割模子方塊,挖出模腔,參見圖7。
   ? 設置衍生曲面呈不可見,見圖8左。
                                              


 3. 零件分割

    進行罩殼類零件設計時,常常是先設計好整體,之后根據需要分割成多個零件。設計構思的正確表達,是希望將來各個罩殼零件都能按照整體設計的變化而跟隨變化。

    如圖9,整體設計為BaseK.IPT;零件上的工作面則是未來分割零件的工具。當然,這個分割工具也可以是曲面。
   首先創建新零件,再利用衍生功能引用BaseK.IPT,并帶著分割工具面引入?,衍生參數設置參見圖10。之后用工作面切割,分別形成各個零件各自另存,結果參見圖11。

 4. 產生控制路徑

    圖12是零件局部結構,這是用鋼絲彎曲而成的。

    可以肯定,在Inventor中,只要完成了空間曲線組成的三維路徑,用掃掠將很容易完成這類模型的創建。

    實際上,三維草圖投影棱邊的結果,已經是“真正”意義上的三維空間曲線了。這提示我們,做出輔助實體,為生成三維掃掠路徑創造基礎條件。于是,這類模型的解決方案就有了:

    □ 創建基礎實體零件,見圖13;

    □ 開始新零件,衍生這個基礎實體零件;

    □ 創建三維草圖,投影衍生曲面的相關棱邊,成為路徑;

    □ 在衍生曲面的開叉端做草圖,投影直線,以投影點為圓心,作草圖圓;

    □ 掃掠完成,結果見圖14。


 5. 衍生功能的總結

    衍生功能很有趣,它是工程師常掛在嘴邊上的設計用語—“在xxx基礎上如何如何…”這個設計思維的清晰的表達方法。Inventor關于零件環境中衍生機制的幾個規則是:
  ? 衍生結果零件的基礎特征。

    基礎特征是不能在衍生零件環境下修改的,就是說,只能因為原零件的修改造成衍生零件的相關修改,而不能逆向操作。這清楚地表達了設計數據的繼承關系。

    ? 衍生零件可以在原零件基礎上添加特征。

    在原零件修改之后,衍生零件的新加特征將能保持定義時的條件,更新之后跟隨變化。這就清楚地表達了設計構思中的繼承和關聯。

   #p#分頁標題#e# ? 并運算。

    將原零件作為基礎特征。在創建衍生零件的對話框中,使“實體”參數有效。

    ? 差運算。

    將原零件作為切割工具。在創建衍生零件對話框中,使“實體作為工作曲面”有效,原零件將成為曲面。這種切割仍保持兩個零件的關聯性能。

    ? 關于定位特征的規則

    只有可見的、未退化的草圖圖元、可見的定位特征、可見的曲面,才可以被選擇并加入進衍生的新零件。這是規則,可以理解和容易遵守的規則。

    ? 關于“比例系數”參數

    在筆者的設計經驗中,還確實沒有碰到過改變某零件的整體比例,就能夠成為新零件的需求。

    但是,對于鑄造模型創建中需要解決“縮尺”的設計要求下,這個功能會很好地完成“改變比例”設計。

    ? 關于“斷開連接”選項

    如果“斷開”,這個零件就成為某些部分(衍生的結果造成的部分)不可控制了。實際上,這是為刪除這個衍生準配條件。先斷開,之后就可以刪除了;為什么要刪除?應當是為“替換衍生源文件”做準備。

    ? 關于相互的位置關系

    這是零件衍生唯一的一個不順利的地方。原零件在衍生進入時,是以“自己的基準坐標系與當前的基準坐標系相重合”這樣的規則確定位置的。因此,如果想控制衍生零件與當前零件的位置關系,有兩種對策:

    或者各自對自己的“原始坐標系”坐標系控制好位置關系;

    或者在引入衍生之后再開始創新零件結構。

    ? 關于參數傳遞的規則

    原零部件的設計參數,可以利用衍生傳遞到新零部件中繼續使用。方法是在原零部件的參數中,將某參數右邊的復選框選定,如圖15。


 5. 衍生功能的總結

    衍生功能很有趣,它是工程師常掛在嘴邊上的設計用語—“在xxx基礎上如何如何…”這個設計思維的清晰的表達方法。Inventor關于零件環境中衍生機制的幾個規則是:

    之后在以這個零部件作為衍生的原始條件時,就可以控制是否“輸出參數”了。凡是“輸出參數”,都將自動添加到這個零件的“自定義屬性”欄目中。這是個很重要的性能,在后邊的工程圖處理中相當有用!

    ? 草圖的衍生

    對于二維草圖,可見的草圖都能衍生進來,而不管是否被特征引用過;但是,三維草圖不會被衍生帶進來。

    ? 非幾何參數的傳遞

    一個零件的設計數據,是幾何參數和非幾何參數組成。而衍生實際上僅是在大部分幾何構成上作數據處理,并不會涉及到非幾何數據。在衍生的參數設計中,目前還沒有提供關于原始模型的非幾何設計參數,是否在衍生中被繼承下來的設置開關,這幾乎是唯一的缺憾。