任何一個可用的CAD軟件,要解決的事情有二:關(guān)聯(lián)與表達。因為這是設(shè)計中最為基礎(chǔ)的需要,無論用何種機制完成,最基本的就是“符合工程師原本的設(shè)計思維”。
在Inventor中,衍生(Derived)是這種關(guān)聯(lián)的有效工具,能力很強、用著很舒服。因為篇幅關(guān)系,本文僅就零件設(shè)計中的使用進行分析和說明。
1. 公用草圖
設(shè)計參數(shù)的關(guān)聯(lián),是所有設(shè)計中必然涉及到的、基本的功能要求,也是CAD軟件必備的功能。但是,其關(guān)聯(lián)可能不是很具體的數(shù)據(jù),而是某個圖樣。例如總體設(shè)計提出了一種方案,而表達方法是一個二維的草圖,并保存為B.IPT文件。
如果有好幾個人同時在設(shè)計相關(guān)的不同的零部件,這就是并行設(shè)計,并行設(shè)計都與總體設(shè)計的意圖相關(guān)。我們希望做到:“多個幾乎同時進行的設(shè)計,共同基于一個草圖;并且在這一個草圖發(fā)生改變之后,所有的相關(guān)設(shè)計能夠自動跟隨改變”。
如果這個設(shè)想可以實現(xiàn),就能做到“任何一個人在任何一個位置上對一個設(shè)計數(shù)據(jù)做出說明,大家都能看到并同時關(guān)聯(lián)使用”。實際上在Inventor中,當(dāng)總圖設(shè)計修改了原始草圖之后,所有利用這個草圖衍生的零件,都將做到關(guān)聯(lián)修改。
例如某個設(shè)計項目組,需借用上級設(shè)計的意圖表達的草圖,完成相關(guān)的零件設(shè)計。其中一零件設(shè)計師的操作過程將是:
? 開始新零件,結(jié)束草圖;利用“衍生零件”功能,引入圖1中的零件,只需要草圖,具體的衍生參數(shù);
? 借助衍生而來的草圖直接創(chuàng)建特征,進而創(chuàng)建其他特征完成自己的新零件。
這樣,當(dāng)上游設(shè)計(B.IPT)的草圖參數(shù)發(fā)生改變后,再打開自己的設(shè)計結(jié)果,進行更新之后,即可見到模型已經(jīng)關(guān)聯(lián)改變了。
在這種模式下,可以添加自己的特征,但不可以逆向修改原草圖。這正是通常的設(shè)計管理所需要的結(jié)果。
衍生結(jié)果本身也有若干可操作的功能,在瀏覽器中,選定衍生,可在右鍵菜單中看到。
做衍生的目的就是要實現(xiàn)“關(guān)聯(lián)”,如果“斷開”,這個草圖脫離了與原草圖的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián),與重新做的草圖并無不同(甚至更為麻煩)。實際上這是要解決一種特殊的需要:想刪除這個衍生關(guān)聯(lián)。這就要先“斷開”,然后才可以刪除。
2. 模型之間的布爾運算
在兩個零件模型之間做布爾運算,是設(shè)計中相當(dāng)普通的需求,AutoCAD/MDT中都直接有這種功能,然而目前Inventor還沒提供直接的操作。但是,并不是說Inventor的算法核心不能完成這樣的要求。可能的間接方法有幾種,這里先介紹利用衍生的解決方案。
例如:已經(jīng)設(shè)計了某零件的鍛造毛坯MP.IPT,現(xiàn)在要設(shè)計鍛造模具的型腔。希望能利用零件毛坯與模具體的差運算,直接“挖”出型腔,并保持兩者的設(shè)計數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。這是設(shè)計過程的一種常見的要求。做法如下:
? 在毛坯零件模型中注意將軸線呈可見狀態(tài)。
? 開始新零件,結(jié)束草圖;在特征工具面版上啟用“衍生零部件”工具;
? 選定MP.IPT作為衍生的源零件;
? 在衍生參數(shù)對話框中,選定“實體為工作曲面”;
? 選定“定位幾何圖元”這樣就能把原模型的可見的設(shè)計基準(zhǔn)軸線加入進來。
? 在“原始坐標(biāo)系”的XY面創(chuàng)建草圖,根據(jù)衍生零件跟隨進來的基準(zhǔn)軸線,創(chuàng)建和約束模子的外框草圖。
? 拉伸成模子方塊。
? 利用“分割”功能,以衍生的曲面為工具,切割模子方塊,挖出模腔。
? 設(shè)置衍生曲面呈不可見。
. 零件分割
進行罩殼類零件設(shè)計時,常常是先設(shè)計好整體,之后根據(jù)需要分割成多個零件。設(shè)計構(gòu)思的正確表達,是希望將來各個罩殼零件都能按照整體設(shè)計的變化而跟隨變化。
如圖9,整體設(shè)計為BaseK.IPT;零件上的工作面則是未來分割零件的工具。當(dāng)然,這個分割工具也可以是曲面。
首先創(chuàng)建新零件,再利用衍生功能引用BaseK.IPT,并帶著分割工具面引入?之后用工作面切割,分別形成各個零件各自另存。
4. 產(chǎn)生控制路徑
圖12是零件局部結(jié)構(gòu),這是用鋼絲彎曲而成的。
可以肯定,在Inventor中,只要完成了空間曲線組成的三維路徑,用掃掠將很容易完成這類模型的創(chuàng)建。
實際上,三維草圖投影棱邊的結(jié)果,已經(jīng)是“真正”意義上的三維空間曲線了。這提示我們,做出輔助實體,為生成三維掃掠路徑創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。于是,這類模型的解決方案就有了:
□ 創(chuàng)建基礎(chǔ)實體零件;
□ 開始新零件,衍生這個基礎(chǔ)實體零件;
□ 創(chuàng)建三維草圖,投影衍生曲面的相關(guān)棱邊,成為路徑;
□ 在衍生曲面的開叉端做草圖,投影直線,以投影點為圓心,作草圖圓;
□ 掃掠完成。
5. 衍生功能的總結(jié)
衍生功能很有趣,它是工程師常掛在嘴邊上的設(shè)計用語—“在xxx基礎(chǔ)上如何如何…”這個設(shè)計思維的清晰的表達方法。Inventor關(guān)于零件環(huán)境中衍生機制的幾個規(guī)則是:
? 衍生結(jié)果零件的基礎(chǔ)特征。
基礎(chǔ)特征是不能在衍生零件環(huán)境下修改的,就是說,只能因為原零件的修改造成衍生零件的相關(guān)修改,而不能逆向操作。這清楚地表達了設(shè)計數(shù)據(jù)的繼承關(guān)系。
? 衍生零件可以在原零件基礎(chǔ)上添加特征。
在原零件修改之后,衍生零件的新加特征將能保持定義時的條件,更新之后跟隨變化。這就清楚地表達了設(shè)計構(gòu)思中的繼承和關(guān)聯(lián)。
? 并運算。
將原零件作為基礎(chǔ)特征。在創(chuàng)建衍生零件的對話框中,使“實體”參數(shù)有效。
? 差運算。
將原零件作為切割工具。在創(chuàng)建衍生零件對話框中,使“實體作為工作曲面”有效,原零件將成為曲面。這種切割仍保持兩個零件的關(guān)聯(lián)性能。
? 關(guān)于定位特征的規(guī)則
只有可見的、未退化的草圖圖元、可見的定位特征、可見的曲面,才可以被選擇并加入進衍生的新零件。這是規(guī)則,可以理解和容易遵守的規(guī)則。
? 關(guān)于“比例系數(shù)”參數(shù)
在筆者的設(shè)計經(jīng)驗中,還確實沒有碰到過改變某零件的整體比例,就能夠成為新零件的需求。
但是,對于鑄造模型創(chuàng)建中需要解決“縮尺”的設(shè)計要求下,這個功能會很好地完成“改變比例”設(shè)計。
? 關(guān)于“斷開連接”選項
如果“斷開”,這個零件就成為某些部分(衍生的結(jié)果造成的部分)不可控制了。實際上,這是為刪除這個衍生準(zhǔn)配條件。先斷開,之后就可以刪除了;為什么要刪除?應(yīng)當(dāng)是為“替換衍生源文件”做準(zhǔn)備。
? 關(guān)于相互的位置關(guān)系
這是零件衍生唯一的一個不順利的地方。原零件在衍生進入時,是以“自己的基準(zhǔn)坐標(biāo)系與當(dāng)前的基準(zhǔn)坐標(biāo)系相重合”這樣的規(guī)則確定位置的。因此,如果想控制衍生零件與當(dāng)前零件的位置關(guān)系,有兩種對策:
或者各自對自己的“原始坐標(biāo)系”坐標(biāo)系控制好位置關(guān)系;
或者在引入衍生之后再開始創(chuàng)新零件結(jié)構(gòu)。
? 關(guān)于參數(shù)傳遞的規(guī)則
原零部件的設(shè)計參數(shù),可以利用衍生傳遞到新零部件中繼續(xù)使用。方法是在原零部件的參數(shù)中,將某參數(shù)右邊的復(fù)選框選定。
5. 衍生功能的總結(jié)
衍生功能很有趣,它是工程師常掛在嘴邊上的設(shè)計用語—“在xxx基礎(chǔ)上如何如何…”這個設(shè)計思維的清晰的表達方法。Inventor關(guān)于零件環(huán)境中衍生機制的幾個規(guī)則是:
之后在以這個零部件作為衍生的原始條件時,就可以控制是否“輸出參數(shù)”了。凡是“輸出參數(shù)”,都將自動添加到這個零件的“自定義屬性”欄目中。這是個很重要的性能,在后邊的工程圖處理中相當(dāng)有用!
? 草圖的衍生
對于二維草圖,可見的草圖都能衍生進來,而不管是否被特征引用過;但是,三維草圖不會被衍生帶進來。
? 非幾何參數(shù)的傳遞
一個零件的設(shè)計數(shù)據(jù),是幾何參數(shù)和非幾何參數(shù)組成。而衍生實際上僅是在大部分幾何構(gòu)成上作數(shù)據(jù)處理,并不會涉及到非幾何數(shù)據(jù)。在衍生的參數(shù)設(shè)計中,目前還沒有提供關(guān)于原始模型的非幾何設(shè)計參數(shù),是否在衍生中被繼承下來的設(shè)置開關(guān),這幾乎是唯一的缺憾 |