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Inventor攻略之复杂壳体零件造型(下)
发表时间:2008-2-11 autodesk
在3D数字化产品的全生命周期中,产品设计建模处于基础地位。“万丈高楼平地起”,设计建模失败,其余所有的设计资料无法表达、无法关联、无法管理、无法给设计决策提供支持,也就失去了设计的根本。产品设计建模重要性的可见一斑,复杂零件尤其如此。 本文无法涵盖所有类型的复杂零件,单以复杂壳体零件为例进行解说。

3.5 建模的方法和技巧
    1、方法和技巧(-):关联性设计
    在产品设计中,零件不单单是孤立的几何元素设计,从设计到制图、数控加工、分析、装配,都存在着相关性。相关性设计为我们提供了非常方便的修改产品的方法,减少了重复性工作,保持了信息的一致性,是inventor三维设计的基础技术之一。相关性体现在:

  •  对象之间的关联性:例如,一条直线可能是一个实体的一条棱边,一条曲线可能是一个曲面的一个边界曲线。 
  • 绘图对象与几何模型或模型位置的关联性:在制图中,有视图、尺寸、符号等,这些对象与几何模型是相关的,例如尺寸与几何模型相关,几何模型的修改使得尺寸可以自动刷新;制图对象与模型位置相关,例如文字说明、剖面线符号等与视图位置相关,当视图位置移动时,这些对象随之移动。
  • 对象与零件或视图的关联性:对象是模型的一部分,或者与一个视图有关。
  • 非几何信息与零件的相关性:例如可以把属性与零件、对象相关,如一个零件的材料、规格、颜色、质量等信息作为属性连接到零件上。
  •  零(部)件与零(部)件之间特征的关联性:一个零(部)件的某个特征尺寸与本零件或者其他零(部)件的特征尺寸具有相关性,例如销钉的直径与孔的直径保持相关,当孔的直径改变,销钉的直径跟随变化。

    产品设计建模的目标,是应用inventor主模型原理和方法,创建一个参数化、变量化的具有相关性和可编辑性的模型。
    参数化与关联性密不可分,关联性是实现参数化的基本技术和条件。从本质上来理解,关联性有两个层次:设计意图的关联性与inventor软件使用技术的关联性。
    Inventor能实现单一零件内部的相关,也能实现部件间的相关(衍生、跨零件投影、参数连接等等技术)。Inventor中关联性设计的技术实现有以下几个途径:

  • 基于fx参数表
  •  衍生
  • 跨零件投影
  • 对象复制
  • ……
        由于关联性设计另外有专题讨论,在此不赘叙。


    2、方法和技巧(二):实现可编辑性设计
    复杂壳体由于特征多、文件大,还要满足模具设计、数控加工等下游用户的建模需求,其可编辑性成为至关重要的指标。一个理想的模型,可以编辑修改各种参数和表达式,可以进行重排特征时序,插入特征等操作。总之,参数化模型里的每一项内容都可以进行修改。
    因为相关参数化是可编辑性的基础,所以前面讨论关联性时已涉及到不少可编辑性的内容。下面就可编辑性问题再作进一步探讨,相同的地方不再重复。

  • 重视特征的先后依附关系(父子关系)。 在INVENTOR中,实体里各种特征的先后依附关系十分重要,建模顺序的概念必须十分清晰。后面特征的定位,只能同时引用比它出现早的特征。同时,删除父特征时,其子特征往往也会被删除,或变为过期的无效特征。
  • 模型中不得有多余的特征,也不要掩盖以前实体的特征。如不要在原开孔的地方再覆盖一个更大的孔以修订圆孔的尺寸和位置。
  • 模型中不应出现重复的未进行布尔加操作的特征,例如实体的体积相重复。
  • 当创建或编辑特征失败或系统出现提示性警告时,一定要查清原因,后对症下药,不要用重复的多个相同特征操作去实现而造成不良后果。

    以下技术对于创建可编辑的模型会有很好的帮助:

  • 在建模的初期就创建一组基准平面,用它们来做为安放平面或是定位。这将最小化特征依附的级数。
  • 试着参考稳定的边缘。有些边缘是由属于不同特征的面的交线构成,在之后编辑时很可能被移去断开,这也是将来编辑失败的原因。
  • 尽可能晚的进行倒圆和倒角。
  • 如果要改变一个倒圆,编辑半径以确认半径的改变在一个允许的区间范围内。

    3、方法与技巧(三):其他相关功能的使用
    (1)使用草图(Sketch)的使用方法与技巧:
    草图是可以用于创建关联到部件的二维轮廓特征的工具,是参数化建模的核心基础。草图具有自相关性,也与任何一个从它上面创建的特征相关。
    <I>草图使用

  • 通常情况下,复杂壳体建模的根特征使用草图。
  • 概念设计时多用草图绘制结构简图。
  • 对于复杂的几何形状,应使用草图,不要用一系列特征去综合实现它。
  • 不要用草图建立键槽、退刀槽、倒圆、倒角等,应在随后的体上附加这些特征。
  • 不要用草图去生成螺纹表面,否则创建螺纹时会遇见麻烦,也就是能使用螺纹特征建立螺纹特征就不要使用螺旋扫掠建立螺纹特征。
  • 共享草图的使用:在确定不同的特征基于相同的草图,而且以后这种关系不会改变时尽量使用共享草图的功能。

    <II>草图的工作平面
    作为根特征的草图,其工作平面应放在预先定义的基准上,最好是种子文件的基准上。其他草图的工作平面根据设计意图而定。
    <III>草图的约束

  • 草图约束追求的理想目标,是完整表达设计者意图,并可进行参数化驱动。
  • 草图要进行全约束。

    如何判断是否全约束:
    ① 使用草图医生(sketch doctor)
    ② 手动拉扯草图,如果能拉动就没有全约束;
    ③ 草图图线的颜色和约束关联,草图特征被全约束后其颜色会发生改变。参见图7。

  •     对于比较复杂的草图,尽量“避免构造完所有的曲线然后再加约束”,这会增加全约束的难度。
  • 草图应先进行几何约束,再进行尺寸约束。能使用几何约束就不使用尺寸约束。

    (2)衍生的使用技巧
    由于衍生功能在其他专题中有详细叙述,在此就不介绍其应用环境和使用的基本功能,也不介绍其强壮的关联性和有缺点。
    在此,只提几点在使用中应该注意的问题。

  • 由于inventor 2008中还没有用户坐标系,而衍生的对齐规则就是使用坐标系重合,那么如果我们要在一个零件中对其他多个零件进行衍生,或者一个零件被其他不同的零件衍生多次,那么就要求我们在建模之初就要使用的坐标系一致。这样才能保证我们在衍生的过程中把被衍生的零件放置到合适的位置。
  • 如果被衍生的零件已经存在,而其位置我们无法控制,那么就先衍生后在此基础之上建模。
  • 如果想要进行特征级别的操作,请不要考虑使用衍生。
  • 如果在进行模具,尤其是有上下模或者是组合模的情况下,优先考虑使用衍生功能。

    (3)其他注意事项
    <I> 倒圆技巧
    倒圆顺序一般由大半径到小半径;
    边缘倒圆失败时,尝试一下其他的倒圆方法如面倒圆;
    <II> 每个草图要尽可能简单,可以将一个复杂草图分解为若干简单草图(闭合轮廓),以支持通过扫描形成多个高低不一样的实体,也便于约束,便于修改。
    <III> 零件打孔尽量使用孔特征进行而不是使用拉伸或者旋转。
    <IV> 螺纹尽量使用螺纹特征而不是螺旋扫掠或者三维螺旋线和扫掠同时使用,以节省资源。
    <V> 通过实体表面创建曲面可使用加厚/偏移功能,使其距离为0即可。
    <VI>尽量使用简单而有效的建模方法。例如:拔模可通过拉伸中直接添加拔模角,也可以先拉伸后添加拔模特征,虽然各有侧重,但有功能重合的地方,前一种建模方式简单易控制而且占用的资源少,并且易于管理和编辑,所以在可能的情况下尽量使用前一种方式建模。
    <VII>工艺特征尽量在模型中做,圆角、倒角,不要在草图中做,保持草图简洁
    <VIII>阵列、镜像等操作尽量在特征级别中进行操作,避免在草图环境下操作。一是易于修改,二是节省资源。
    <IX>inventor中的默认零件样式不可删除。用户在使用样式时尽量使用自定义的样式,在打包前清除不必要的样式。

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责任编辑:李翔