任工昌 高瑞芳 何秋艷

（陜西科技大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，西安 710021）

隨著科技的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械行業(yè)、信息技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合，計算機(jī)輔助設(shè)計軟件，如CAD/CAM等正在逐步取代傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計模式[1]。無論是工業(yè)設(shè)計還是機(jī)械設(shè)計，都離不開產(chǎn)品設(shè)計，只是產(chǎn)品特點(diǎn)存在差別。機(jī)械設(shè)計制造技術(shù)與工業(yè)設(shè)計都有著自己的優(yōu)缺點(diǎn)，只有將兩者有機(jī)地結(jié)合在一起，才能夠促使企業(yè)獲得更多經(jīng)濟(jì)收益與社會效益，從而提升企業(yè)綜合競爭力[2]。

1 工具的選擇

目前，計算機(jī)繪圖成為了工科學(xué)生必須掌握的一種技能，通過合理地使用軟件，可以有效解決實(shí)際生產(chǎn)和設(shè)計中的各種問題[3]。三維設(shè)計軟件主要基于特有參數(shù)特征進(jìn)行建模，隨著科技的發(fā)展，各種計算機(jī)輔助軟件層出不窮，選擇合適的軟件工具可以達(dá)到事半功倍的效果。

目前，行業(yè)性所用3D設(shè)計軟件類別如表1所示。通過對比可以看出，inventor簡化了復(fù)雜三維模型創(chuàng)建，工程師可專注于設(shè)計功能實(shí)現(xiàn)，并快速創(chuàng)建數(shù)字樣機(jī)，從而驗(yàn)證設(shè)計功能，發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的錯誤[4]。

2 從工業(yè)設(shè)計角度認(rèn)識機(jī)械設(shè)計

2.1 整體建模流程分析

工業(yè)設(shè)計中設(shè)計分為4個階段，即設(shè)計準(zhǔn)備階段、概念設(shè)計階段、技術(shù)設(shè)計與完善階段和設(shè)計方案評估與實(shí)施階段。如何將這幾個階段應(yīng)用到機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計上需要通

表1 行業(yè)性的3D設(shè)計軟件

過以下幾個階段來實(shí)現(xiàn)：

（1）前期定位階段。明確目標(biāo)用戶及客戶的需求。

（2）設(shè)計準(zhǔn)備階段。通過明確設(shè)計目標(biāo)、設(shè)計計劃、調(diào)研及資料整理等步驟，確定客戶需要產(chǎn)品的工作原理、材料需求、設(shè)計目的等因素。

（3）概念設(shè)計階段。該階段工作的目的得到解決問題的各種方法，尋找最佳實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能構(gòu)成原理，通過分析要素最終確定所需模型。

（4）技術(shù)設(shè)計與完善階段。在上述基礎(chǔ)上，創(chuàng)建三維模型并不斷進(jìn)行優(yōu)化，檢查模型是否存在問題，保證其滿足客戶和實(shí)際生產(chǎn)需求。

（5）設(shè)計方案評估與實(shí)施階段。在不斷優(yōu)化設(shè)計的同時，與客戶及生產(chǎn)商及時溝通，完成評估改善工作，確保機(jī)械產(chǎn)品可以正常投入使用。

總之，好的產(chǎn)品設(shè)計不僅表現(xiàn)在功能優(yōu)越性方面，而且要便于制造，達(dá)到提升產(chǎn)品綜合競爭力的目的，具體流程如圖1所示。

2.2 Inventor模型設(shè)計的一般過程

通常形體分析法將模型分為簡單體和復(fù)雜組合體，其中復(fù)雜組合體可看做幾個簡單體，然后分析各個基本立體模型，主要按照由下到上、由大到小、由簡單到復(fù)雜順序分析。

圖1 技術(shù)路線圖

另外，還要需要注意各立體模型間的相對位置，按照生產(chǎn)需要添加圓角、倒角，逐步完善零部件模型，再組合成組合體。具體inventor建模流程技術(shù)路線如圖2所示。

2.3 Inventor建模實(shí)例

以衛(wèi)生紙機(jī)緩沖器為例，分析其幾何特征，可將其分為三個模塊，再對每一模塊進(jìn)行拆解分析，例如模塊一可由拉伸完成，并對其進(jìn)行倒圓角和打孔；模塊二先拉伸再布爾操作后倒角；模塊三液壓缸是外購件，在此不做過多建模敘述；最后就是其他銷、平鍵、大墊片等簡單個體的拉伸、倒角建模。分析完成后首先根據(jù)特征創(chuàng)建草圖，其整體草圖效果如圖3所示。

圖2 INVENTOR 建模流程圖

圖3 INVENTOR草圖創(chuàng)建

接下來進(jìn)行驅(qū)動導(dǎo)入草圖，由于草圖圖層比較多，只需要導(dǎo)入需要特征的草圖即可，接下來進(jìn)行拉伸、旋轉(zhuǎn)等操作，如圖4所示。依次創(chuàng)建各個零部件模型，根據(jù)草圖驅(qū)動進(jìn)行裝配，如圖5所示。最終將所有草圖、零部件、裝配圖以及二維圖，按照需要路徑要求對號入座，存入vault數(shù)據(jù)庫，如圖6所示。

圖4 INVENTOR 某個零部件創(chuàng)建

圖5 INVENTOR裝配圖創(chuàng)建

圖6 在數(shù)據(jù)庫vault中的 保存路徑

機(jī)械設(shè)計最終呈現(xiàn)給客戶以及生產(chǎn)供應(yīng)商的是二維圖紙，所以，在機(jī)械設(shè)計中，最后生成的二維圖才是最終文件。其除了基本尺寸信息，還可以直接在part list表中看到其每一塊板每一個零部件的長、寬、高、材料、標(biāo)準(zhǔn)件的型號等基本信息。

3 結(jié)語

機(jī)械設(shè)計軟件眾多，選擇正確的軟件工具，往往會事半功倍。inventor參數(shù)化設(shè)計利用草圖驅(qū)動能夠方便地優(yōu)化改善設(shè)計，只需要將草圖文件中對應(yīng)參數(shù)進(jìn)行編輯，然后刷新其他零部件、裝配圖即可完成整個二維圖的更新，不必再重新建立模型，給傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計提供了新思路，節(jié)約了設(shè)計時間，有利于工作效率提高。