在Inventor裝配環境下幾種零件關聯設計的方法

黃錦文

（江西省冶金技師學院，江西新余338015）

0 引言

所謂裝配體零件的關聯設計，就是在裝配體中一基準零件的某些特征尺寸發生了改動，那么相配合的零件尺寸也相應發生改變，這使工程師在不斷修改零件外形的機械設計過程中勞動強度大為降低，原本復雜的設計過程變得簡單有序。本文以典型的基本的軸孔裝配為例，探尋軸孔裝配下基軸制孔配合孔零件的關聯設計方法。如圖1所示，孔軸配合原始條件很清楚，設計的基準零件為軸，軸徑為φ12 mm，3 mm與6 mm兩尺寸為軸孔配合造成的對孔的位置與尺寸的要求［1］。軸與孔間要實現公差為H7/h6的配合關系，目前以Inventor軟件功能還不能在裝配環境下表達零件間裝配的公差，只能靠工程圖來表示。現在要在三維實體裝配環境下依據軸的尺寸與裝配位置要求，推算出孔的形狀，并生成三維實體。根據要求，有3種方法關聯設計方法可以求出孔的實體特征。

圖1 軸孔裝配尺寸要求示意圖

1 裝配環境下孔零件的自適應設計

所謂自適應就是基于裝配體裝配關系下對零件的尺寸進行控制，使之達到裝配約束要求。如果基準零件的特征尺寸發生了改動，那么自適應零件尺寸也相應發生改變。首先將基準參照軸零件的實體繪出，再根據裝配要求對孔零件進行設計。利用軟件“旋轉”命令生成孔特征實體前，在草繪中要對能確定的尺寸先行標注，例如φ12 mm的尺寸；有些尺寸如軸徑與3 mm等是裝配約束尺寸，屬于暫時不能確定的尺寸，應在裝配環境下采用自適應方法自動關聯產生，先不要標注，具體見圖2。

進入軟件裝配環境下先導入軸零件，再把孔零件裝入，第一步確定孔零件的自適應身份，采用圓柱面與孔面配合約束方式使軸的圓柱面和孔的挖空的面對齊，此時孔徑就關聯了軸的直徑尺寸［2］。再采用端面對齊約束方式把孔A端面與軸的端面對齊，接著對孔B端面與軸直徑為φ12mm的圓柱端面進行平齊約束，設定平齊的距離為6mm，最后采用配合約束使孔小圓柱面距離軸上端圓柱面的距離為3 mm，具體如圖3所示。通過以上步驟，在裝配約束條件下就控制了整個孔零件的尺寸。為了檢驗裝配下設計的零件是否具有關聯的關系，可改變其中軸的直徑，例如增大到φ30 mm，看孔的直徑是否也相應發生了改變，實驗結果表明孔的直徑也跟隨軸的直徑而變大了。

圖2 孔零件草繪圖

圖3 孔與軸裝配約束圖

2 基于衍生技術零件的關聯設計

創建新零件，首先衍生軸零件的幾何形狀，在衍生對話框中衍生軸的的實體為參考曲面，見圖4選定草繪面，投影軸的衍生曲面的最大輪廓素線和邊線，以便以這些位置特征線為尺寸基準來控制孔的形狀和位置關系。在上次選定的草繪面上繪制孔零件的截面大概輪廓形狀，再利用水平約束和垂直約束使其孔的線與投影的特征線之間平齊，再通過尺寸標注，確定軸孔裝配位置間的距離尺寸，最終確定孔的形狀，操作步驟如圖5所示。最后采用旋轉實體特征命令，生成裝配衍生環境下的孔零件。經測試表明，當軸的直徑變化時，孔的直徑也跟著變化，這就說明衍生過來的軸的特征曲面與孔的設計尺寸相關聯。

圖4 衍生軸實體為參考曲面圖

圖5 草圖與投影特征線約束圖

3 基于參數化零件的關聯設計

此種方法求孔的形狀特征首先要列出軸零件參數FX表，在軸零件FX表中會列出模型特征的參數值，合理采用其參數值作為孔特征建模的依據。首先把軸草圖中各特征尺寸變成表達式模式，重新定義FX參與裝配部分模型特征參數值的名稱，以便理解和使用。把重新定義FX特征參數值導出并保存，如圖6所示。新建孔零件，在FX參數表中鏈接在軸零件中已定義好的尺寸參數，這時尺寸參數就進入了孔零件用戶參數表中。新建草圖，繪制孔零件截面形狀，尺寸標注中引用列表參數，此時孔的形狀及配合尺寸已經完全關聯了軸的特征尺寸，形成了在參數驅動下的零件關聯設計。

圖6 FX參數輸出圖

4結語

通過上述軸孔裝配下基軸制孔配合孔零件的設計，文中列舉出3種不同的零件關聯設計方法，采用這些設計方法既提高了零件設計效率，又使機械設計安全可靠，使原本復雜的設計過程變得簡單有序，今后在更復雜機械部件設計中要重視這些關聯設計方法的應用。

［1］ 馬曉麗.機械產品設計［M］.北京：機械工業出版社，2005.

［2］ 何琳，劉勝利.工業產品設計（Inventor 2010）［M］.北京：電子工業出版社，2011.

［3］ 濮良貴,紀名剛.機械設計［M］.北京：高等教育出版社，2006.