搜索Inventor特征的闸阀参数化设计
2013-05-18 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线
吕志鹏 周思柱 来源:万方数据
关键字:闸阀 Inventor 参数化设计 特征
根据闸阀设计的特点,提出运用基于Inventor特征的参数化设计思想片问间进行三维设计,从而改善图形的修改手段,提高设计的柔性,并以问阀间体为例对其进行阐述。
0 引言
闸阀的设计主要包括闸阀创新性设计、闸阀系列化设计等内容,而系列化设计工作则占用了设计人员大部分的时间和精力。在Inventor中,零部件的基本设计思想就是基于特征的造型方法,而且其又具有良好的二次开发接口功能,因此依托Inventor运用参数化设计的思想对闸阀进行系列化设计具有重要意义。
1 基于特征的参数化设计
1. 1甚于特征的参数化造型原理
由于特征源于设计、分析和制造等生产过程的不同阶段,因此对特征的认识也不尽相同,至今尚无统一的特征定义。目前较为通用的定义是1992年Brown所给出的:特征就是任何已被接受的某一个对象的几何、功能元素和属性,通过它们我们可以很好地理解该对象的功能、行为和操作。特征在此已不是普通的体素,而是一种封装了各种属性和功能的功能要素。在参数化设计环境中,零件是特征组成的,所以参数化设计也可以称为基于特征的设计.参数化设计系统可以把零件的结构特征直观地表达出来,因为零件本身就是特征的集合.
基于特征参数化就是基于特征设计与参数化技术的有机结合。对于某一特征,几何图素的拓扑关系是不变的,特征形状的变化可以通过给特征指定不同的参数值来实现。对构成零件的特征参数值进行修改,就可以反映出对零件的修改,从而简化了零件的设计修改过程,提高了设计效率和准确性.
1.2 Inventor特征造型简介
在Inventor中,零部件的基本设计思想就是基于特征的造型方法,一个零件可以视为一个或多个特征的组合。用Inventor软件做的零件如图1所示,左边是零件的模型树,显示这个零件的所有特征。这些特征之间既可相互独立,又可相互关联。如果A特征的建立以B特征为基础,那么B特征就称为A特征的父特征,A特征称为B特征的子特
征.子特征不会影响到父特征,但是父特征会影响到子特征,如果删除了父特征,那么子特征也不再存在.模型树中的特征是按照生成顺序排列的,最先生成的特征排在模型树的最上面,这样,模型的构建过程就会一目了然。
Inventor中所提供的特征结构如图2所示,通过这些特征就可创建各种不同结构的零部件图.
1.3基于Inventor特征的参数化设计步骤
为了得到参数化驱动的零部件,可以通过创建一个外部参数表,然后将它链接到现有零件文件中,使该零件成为一个参数表驱动的模型。主要步骤有:创建零件;创建表;将表链接至现有零件;为现有特征尺寸指定参数;通过改变一个参数值来调整零件大小.下面通过如图3所示的垫片零件介绍一下参数化驱动的具体步骤。
a创建零件。建立草图,通过"拉伸"、"倒角"特征建立垫片零件图。
b.创建表.表是一个Microsoft Excel电子表格,包含4个控制零件尺寸和形状特征的参数.
c.将表链接至现有零件。参数是指定给所创建元素的值。绘制草图和建立特征时,Inventor将自动为控制元素的值指定参数。单击"fx"参数工具,出现函数对话框,单击"链接"按钮,选择需要链接的文件,即可把在Excel里建的参数添加到Inventor里的用户参数中。
d.修改草图尺寸和零件特征。首先,修改草图尺寸.在浏览器中双击"草图In,切换到"草图"模式.在图形窗口中单击鼠标右键,然后选择"尺寸显示"、"表达式"。在草图基础上双击外径尺寸"24mm",在尺寸编辑框中输人"Dl",同理把"12. 5mm"改成"D2",如图4所示。再次单击鼠标右键,然后选择"结束草图"退出草图。其次,修改特征。在浏览器中右击"拉伸1"特征,选择"编辑特征"命令在如图4所示对话框中的"7 mm"改成"L1"即可。同理可以修改"倒角"特征.
以上已经为垫片的形状和尺寸的所有值指定了参数,下面就可以通过修改外部参数表格来控制零件的形状和尺寸了。
2 参数化设计的程序定制
为了使参数的修改具有友好的界面,首先利用Inventor和Excel创建好三维模型和参数列表,通过Inventor里的"fx"参数功能将创建好的三维模型与Excel表格的参数相互链接。这时就可以通过修改Excel表格中参数来改变三维模型的尺寸和形状。而Visual Basic语言与Inventor, Excel又具有良好的接口功能,所以通过Visual Basic编制的界面来修改Excel的数据就变得很容易。这样就可以允许用户输人设计数据修改参数,而此参数又与Inventor中的模型相关联,从而通过更新最终得到用户所需要的三维模型。其流程如图5所示。
3 基于特征的闸阀三维参数化造型实例
闸阀产品设计具有如下特点:产品系列中,结构相似性程度高,非常适合于采用模块化和参数化设计;闸阀有关设计计算模式相同或相似;闸阀标准件和通用件较多,便于成组技术和特征建模技术在CAD系统中的应用
根据闸阀的设计特点,利用基于特征的参数化造型的方法,在Inventor中建立了一套明杆闸阀所有零部件的三维图及其相互关联的二维图。本文所研究的闸阀主要包含30个零部件,其复杂程度不同,在建模过程中基本涵盖了Inventor所提供的各种特征方法。无论零部件复杂与否,都可以通过上文所介绍的参数化过程对该零部件进行参数化设计。当然,其中最重要也是最困难的一步就是创建零部件。
4 结束语
参数化设计可以极大地改善图形的修改手段,提高设计的柔性.运用VB对Inventor和Excel进行二次开发,实现闸阀基于特征的参数化设计,从而缩短产品设计周期,提高产品标准化和规范化程度,推动企业的科技进步。
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