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| | 压块饲料成套设备中模块的特征造型 | | 发表时间：2008-6-6 李建平*刘俊峰*杨欣*李彩风 来源：万方数据 | | | 利用美国Autodcsk公司的三维机械设计软件Inventor对压块饲料成套设备的典型机械零部件-模块进行三维实体建模设计.零件装配及表达视图和生成零件工程图;进行模块物理属性的查询、比较.产品的预装配及运动仿真.不仅提高了设计效率、缩短了制造周期，而且提高了产品合格率，降低了创造成本。 |
| | 0引言
压块饲料成套设备是将玉米秸轩、花生秧(壳)等农作物秸秤作为原料通过倒切、输送、去铁、搅拌、高压高温压缩、冷却、包装、储存等加工工序生产出规格为30mmx30mmx(30-50)mm块状饲料。
模块部装部分是该成套设备的核心部件，包括模块、端盖等零件。在实际生产中，该部分模块的进料口处经常损坏，造成产品规格不一，生产效率低，费时、费电等不利因素，增加了产品成本。本文通过Inventor三维机械设计软件(II对模块零部件进行三维建模设计，并完成零部件的预装配及运动仿真，及时地发现问题并作相应地修改;同时，针对设计好的零部件和装配体，计算机可以自动生成各种工程视图，大大地提高了设计效率ful，减少了制造、加工时间，提高了产品的合格率等。
1特征造型
Inventor是Autodesk公司推出的可实现虚拟佯机设计的三维实体造型软件，具有三维建模、装配、可视化和制图等方面功能，是一个基于并行工程的、特征化、约束化、参数化、自适应与在位装配设计的CAD系统。其可与MSC.VisuaI Nastran Desktop等软件集成进行有限元分析、运动与动力分析;还可与Edge-CAM等软件集成实现NC刀具轨迹的生成。
该软件的特征是设计者对设计对象的功能、形状、结构、制造、装配、检验、管理与使用信息及其关系等具有确切的工程含义的高层次抽象描述。特征不仅是产品数据的集合，还反映了各类数据的表达方式以及相互间的关系.能有效地为各应用系统所接受和处理，完整地表达出产品的各种信息。特征造型是几何造型的自然延伸，它继承了二维绘图、三维线框、曲面、实体造型的所有几何描述功能，为产品的设计、工艺过程规划、加工、检测等整个生产周期提供了完整的产品数字定义。特征造型号工程语义信息和工程表达方式，直接反映了设计者的意图，既包含了底层的几何信息，又为下游的分析、加工提供了高层语义信息。它从工程的角度，对形体的各个组成部分及其特征进行定义，使所描述的形体信息更具工程意义。
2模块三维模型的建立
机械产品的设计不仅包括零部件的结构形状和几何尺寸设计，还包括材料、精度、技术、装配等其它的产品信息。三维设计制图不仅反映了产品的结构形状和几何尺寸，又对产品零件信息进行了完整描述，与制造所需的信息彼此关联，有利于CAD/CAM的有机集成。同时，三维设计制图的效率较高，易保证产品质量.能够清晰地表达产品的视图方向、位置及各零件的装配过程。
2.1绘制草图及三维建模
利用Inventor进行三维实体造型时，首先必须在二维或三维空间进行二维草图轮廓的设计，然后进行各种三维成型操作来完成三维实体的生成，全过程都是通过尺寸约束来驱动的。Inventor包含建立复杂零件模型所需的完整的实体造型特征。特征造型从草图开始，用线、圆弧和样条曲线来交互式地定义轮廓截面，通过技仲、旋转等创建萃罔特征:通过打孔、倒角和分割等创建放置特征:通过工作轴和工作平面创建定位特征。所有特征是完全参数化的，在Inventor零件环境中可以很方便地完成复杂形体的造型，生成.ipt文件，并为每一个零件单独建立一个文件，供装配时调用。模块和端盖的三维实体图见图l所示。
2.2零部件装配
装配是在装配环境中建立零件和零件之间、零件和部件之间或部件和部件之间的位置关系，通过限制条件在零部件之间建立约束关系来确定其在产品总装中的位置。Inventor提供配合、对准角度、相切、插入等装配约束，装配过程是在装配环境中调人零件设计环境中巳创建的零件三维模型，确定装配主干线和装配顺序.并利用Inventor提供的装配约束及自适应功能对零部件进行装配.生成.iam类型文件。该模块部装零件的配合均为孔柱配合，添加的装配约束为插入、端面对齐(给出两端面的偏移量)。该模块的装配图，如因2中左图所示。
2.3表达视图或装配动画
在生产实际工作中，装配工人经常要看装配图进行工作;而能够以动态方式向工人演示零部件的装配过程和装配位置，将大大地节省装配工人读懂装配罔的时间，提高了工作效率。Inventor可以制作模拟装配过程和机构工作情况的动画，便于发现问题并及时地进行修改;装配分解动画在表达输出环境中完成，生成.lpn类型文件。图2中右图为模块装配的表达视图。
2.4生成二维工程图
现在的企业应用实践中，二维罔祥作为基本的信息载体.仍是表达零件和部件的重要方式。在Inventor工程图环境中可根据零部件三维.模型，投影生成平面主视罔及所需的剖视罔、剖面阁，并添加必要的尺寸标注、公差配合、焊接符号等，生成二维工程图纸类型文件.idw。模块和端盖的工程图见图3所示。
2.5不同材质零件特性比较
机械产品的关键零部件，不仅用户极为重视其结构形状;对设计人员来说，也须建立其主维设计的参数化模型，成为有限元分析、结构优化的力学模型。利用Inventor软件的材料库或在材料列表中添加新的零件材料及其特性，选取所需的材料，对三维零件模型的体积、质量和重心等常规特性和惯性特性自动进行计算;同时，结合有限元分析软件(如Dynamic Designer. Visual Nastran FEA)，可以对复杂的机械系统进行完整的运动学和动力学仿真，能够计算出机械系统零件的运动情况，做出零件的强度和结构分析。模块选择45钢和40Cr两种材料的特性如图4所示。
3结论
(1)基于特征造型的设计方法可以在模型上全面表达产品的信息，包括几何信息、材料、公差等工艺信息，并能为后续工艺过程设计、数控加工等提供统一的产品数据模型。
(2)特征造型技术可在设计、虚拟制造中及时地发现并修改和完善实体造型过程中外观、结构等方面的问题和不足，不仅能够提高设计效率、缩短制造周期，而月.能够提高产品的合格率、降低制造成本。
(3)用Inventor对模块进行特征造型，能准确地设计出模块的三维模型，正确表达模块部装零件的装配关系:通过Inventor表达视图创建模块部装的爆炸图、动态模拟装配过程，提高设计效率;通过Inventor可以方便地产生模块及左右端盖等零件的二维工程图，实现三维实体与二维工程图的关联修改，确保三维实体与二维工程图的数据统一。 | | 本网发表此文，并不代表赞同本文的观点。 | | | | | 责任编辑：eworks编辑 |
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