Inventor特征的閘閥參數化設計

2013-05-18 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

呂志鵬周思柱來源:萬方數據
關鍵字:閘閥 Inventor 參數化設計特征
根據閘閥設計的特點,提出運用基于Inventor特征的參數化設計思想片問間進行三維設計,從而改善圖形的修改手段,提高設計的柔性,并以問閥間體為例對其進行闡述。

0 引言
閘閥的設計主要包括閘閥創新性設計、閘閥系列化設計等內容,而系列化設計工作則占用了設計人員大部分的時間和精力。在Inventor中,零部件的基本設計思想就是基于特征的造型方法,而且其又具有良好的二次開發接口功能,因此依托Inventor運用參數化設計的思想對閘閥進行系列化設計具有重要意義。
1 基于特征的參數化設計
1. 1甚于特征的參數化造型原理
由于特征源于設計、分析和制造等生產過程的不同階段,因此對特征的認識也不盡相同,至今尚無統一的特征定義。目前較為通用的定義是1992年Brown所給出的:特征就是任何已被接受的某一個對象的幾何、功能元素和屬性,通過它們我們可以很好地理解該對象的功能、行為和操作。特征在此已不是普通的體素,而是一種封裝了各種屬性和功能的功能要素。在參數化設計環境中,零件是特征組成的,所以參數化設計也可以稱為基于特征的設計.參數化設計系統可以把零件的結構特征直觀地表達出來,因為零件本身就是特征的集合.
基于特征參數化就是基于特征設計與參數化技術的有機結合。對于某一特征,幾何圖素的拓撲關系是不變的,特征形狀的變化可以通過給特征指定不同的參數值來實現。對構成零件的特征參數值進行修改,就可以反映出對零件的修改,從而簡化了零件的設計修改過程,提高了設計效率和準確性.
1.2 Inventor特征造型簡介
在Inventor中,零部件的基本設計思想就是基于特征的造型方法,一個零件可以視為一個或多個特征的組合。用Inventor軟件做的零件如圖1所示,左邊是零件的模型樹,顯示這個零件的所有特征。這些特征之間既可相互獨立,又可相互關聯。如果A特征的建立以B特征為基礎,那么B特征就稱為A特征的父特征,A特征稱為B特征的子特

Inventor特征的閘閥參數化設計proe模型圖圖片1

征.子特征不會影響到父特征,但是父特征會影響到子特征,如果刪除了父特征,那么子特征也不再存在.模型樹中的特征是按照生成順序排列的,最先生成的特征排在模型樹的最上面,這樣,模型的構建過程就會一目了然。
Inventor中所提供的特征結構如圖2所示,通過這些特征就可創建各種不同結構的零部件圖.

Inventor特征的閘閥參數化設計proe模型圖圖片2

1.3基于Inventor特征的參數化設計步驟
為了得到參數化驅動的零部件,可以通過創建一個外部參數表,然后將它鏈接到現有零件文件中,使該零件成為一個參數表驅動的模型。主要步驟有:創建零件;創建表;將表鏈接至現有零件;為現有特征尺寸指定參數;通過改變一個參數值來調整零件大小.下面通過如圖3所示的墊片零件介紹一下參數化驅動的具體步驟。

Inventor特征的閘閥參數化設計proe模型圖圖片3

a創建零件。建立草圖,通過"拉伸"、"倒角"特征建立墊片零件圖。
b.創建表.表是一個Microsoft Excel電子表格,包含4個控制零件尺寸和形狀特征的參數.
c.將表鏈接至現有零件。參數是指定給所創建元素的值。繪制草圖和建立特征時,Inventor將自動為控制元素的值指定參數。單擊"fx"參數工具,出現函數對話框,單擊"鏈接"按鈕,選擇需要鏈接的文件,即可把在Excel里建的參數添加到Inventor里的用戶參數中。
d.修改草圖尺寸和零件特征。首先,修改草圖尺寸.在瀏覽器中雙擊"草圖In,切換到"草圖"模式.在圖形窗口中單擊鼠標右鍵,然后選擇"尺寸顯示"、"表達式"。在草圖基礎上雙擊外徑尺寸"24mm",在尺寸編輯框中輸人"Dl",同理把"12. 5mm"改成"D2",如圖4所示。再次單擊鼠標右鍵,然后選擇"結束草圖"退出草圖。其次,修改特征。在瀏覽器中右擊"拉伸1"特征,選擇"編輯特征"命令在如圖4所示對話框中的"7 mm"改成"L1"即可。同理可以修改"倒角"特征.

Inventor特征的閘閥參數化設計proe模型圖圖片4

以上已經為墊片的形狀和尺寸的所有值指定了參數,下面就可以通過修改外部參數表格來控制零件的形狀和尺寸了。
2 參數化設計的程序定制
為了使參數的修改具有友好的界面,首先利用Inventor和Excel創建好三維模型和參數列表,通過Inventor里的"fx"參數功能將創建好的三維模型與Excel表格的參數相互鏈接。這時就可以通過修改Excel表格中參數來改變三維模型的尺寸和形狀。而Visual Basic語言與Inventor, Excel又具有良好的接口功能,所以通過Visual Basic編制的界面來修改Excel的數據就變得很容易。這樣就可以允許用戶輸人設計數據修改參數,而此參數又與Inventor中的模型相關聯,從而通過更新最終得到用戶所需要的三維模型。其流程如圖5所示。

Inventor特征的閘閥參數化設計proe圖片圖片5

3 基于特征的閘閥三維參數化造型實例
閘閥產品設計具有如下特點:產品系列中,結構相似性程度高,非常適合于采用模塊化和參數化設計;閘閥有關設計計算模式相同或相似;閘閥標準件和通用件較多,便于成組技術和特征建模技術在CAD系統中的應用
根據閘閥的設計特點,利用基于特征的參數化造型的方法,在Inventor中建立了一套明桿閘閥所有零部件的三維圖及其相互關聯的二維圖。本文所研究的閘閥主要包含30個零部件,其復雜程度不同,在建模過程中基本涵蓋了Inventor所提供的各種特征方法。無論零部件復雜與否,都可以通過上文所介紹的參數化過程對該零部件進行參數化設計。當然,其中最重要也是最困難的一步就是創建零部件。
4 結束語
參數化設計可以極大地改善圖形的修改手段,提高設計的柔性.運用VB對Inventor和Excel進行二次開發,實現閘閥基于特征的參數化設計,從而縮短產品設計周期,提高產品標準化和規范化程度,推動企業的科技進步。

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