1. 前言
草图(Sketch)是三维造型的基础,绘制草图是创建零件的第一步。草图多是二维的,也有三维草图。 在创建二维草图时,必须先确定草图所依附的平面,即草图坐标系确定的坐标面,这样的平面可以是一种“可变的、可关联的、用户自定义的坐标面”。在三维环境中绘制草图时,三维草图用作三维扫掠特征、放样特征的三维路径,在复杂零件造型、电线电缆和管道中常用。草图并不仅仅是为三维模型准备的轮廓,它也是设计思维表达的一种手段。
而概念设计,是设计的最初阶段。在这阶段中,没有具体的零件形状,只有简单的结构关系和基础设计尺寸,例如大家熟悉的机构简图就是一种典型。
Inventor草图的概念设计,就是在草图中确定结构关系和基础设计尺寸,确定具体零件在装配中的相对位置关系,还可以模拟零件在装配中的运动等。所以设计概念草图时,要对整体设计有全面的理解,然后进行抽象。
2. 如何利用Inventor草图进行概念设计
2.1. 草图概念设计的优势
利用Inventor草图进行概念设计有如下优势:
· 直观
在草图的概念设计中,没有具体的零件形状,只有简单的结构关系和基础设计尺寸,用户能一目了然的观察、设计与修改; 对于模拟零件在装配中的运动的结构草图,能更加直观的表达出最终的运动状态。而且在基础零件变更后,相关联的零件与部件跟随更新后能直观的观察出是否符合设计要求。
· 便捷
利用草图功能下的CAGD,能够进行二维、甚至一些三维几何图形的构建与数据分析,进而得到要求的设计参数。且利用概念草图构造的零部件,在基础零件修改关键参数后,可以及时更新,快速便捷,符合工程师设计重用的要求。
· 实时更新
利用概念草图构造的零部件,在基础零件发生变化后,更新的按钮会高亮,要求更新,这样用户就不会在旧的版本上进行设计,贻误设计的宝贵时间。
· 自顶向下建模的开端
利用概念草图进行设计时,需要把整体的结构关系与基础设计尺寸在最初的草图设计中表达出来,然后再根据此概念草图进行后续的具体设计,这个思路正是自顶向下建模的开端。
2.2. Inventor对概念设计的支持
Inventor提供了很多元素、机制来支持概念设计,下面一一介绍这些功能点:
2.2.1. 驱动尺寸
驱动尺寸事实上是定义了几何结构的属性,如长、宽、高,角度、直径等,并为这其大小赋值约束。这样就限定了草图几何图元的空间位置。驱动尺寸是所标注对象的几何数据库的基本内容,不是对所标注的对象的一个“注释”。驱动尺寸的作用和机制,与AutoCAD中的尺寸不同,虽然它们看上去比较相似。一旦修改了驱动尺寸也就修改了几何结构的属性,从而“驱动”了几何结构。
值得一提的是在Inventor 2008中对草图图元的约束有了监控,如图2-1所示。工程师可以根据状态栏所示了解当前草图是否全约束,如在转动中就至少有一个尺寸是未约束的。当然,我们更希望Inventor能提供真正的草图级别的自由度的提示,这样就真正方便了工程师对机构运动的分析。

图2-1草图约束状态栏
2.2.2. 计算尺寸
与驱动尺寸不同,计算尺寸只定义属性,而不赋值不约束,它只反映几何结构属性的当前状态。这种情况经常发生在尺寸标注产生了“重复约束”,如标注了三角形三个边的长度,又标注某个角的角度,这个角度标注就是重复的。此时,Inventor将弹出图2-2的提示:

图2-2 计算尺寸创建
按下“接受”按钮,Inventor将创建在显示时用圆括号包起来的“计算尺寸”。这种尺寸可以被引用,但不能修改数据。这很类似机械设计中的“参考尺寸”。这是一种对设计过程很有用的机制。此类尺寸应随相关联的参数变化而跟随变化。
用户也可以“主动”标注计算尺寸。在设计过程中,对有些尺寸我们无需赋值,但需要观察它的变化情况,却需要动态地得到它随其他几何约束或驱动尺寸的结果。这时可以按下计算尺寸开关,如图2-3所示,并标注目标尺寸。

图2-3 计算尺寸开关