基于Inventor的機械產品設計研究

任工昌 高瑞芳 何秋艷

（陜西科技大學 機電工程學院，西安 710021）

隨著科技的不斷發展，傳統的機械行業、信息技術和計算機技術緊密結合，計算機輔助設計軟件，如CAD/CAM等正在逐步取代傳統產品設計模式[1]。無論是工業設計還是機械設計，都離不開產品設計，只是產品特點存在差別。機械設計制造技術與工業設計都有著自己的優缺點，只有將兩者有機地結合在一起，才能夠促使企業獲得更多經濟收益與社會效益，從而提升企業綜合競爭力[2]。

1 工具的選擇

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

目前，行業性所用3D設計軟件類別如表1所示。通過對比可以看出，inventor簡化了復雜三維模型創建，工程師可專注于設計功能實現，并快速創建數字樣機，從而驗證設計功能，發現設計中存在的錯誤[4]。

2 從工業設計角度認識機械設計

2.1 整體建模流程分析

工業設計中設計分為4個階段，即設計準備階段、概念設計階段、技術設計與完善階段和設計方案評估與實施階段。如何將這幾個階段應用到機械產品的設計上需要通

表1 行業性的3D設計軟件

過以下幾個階段來實現：

（1）前期定位階段。明確目標用戶及客戶的需求。

（2）設計準備階段。通過明確設計目標、設計計劃、調研及資料整理等步驟，確定客戶需要產品的工作原理、材料需求、設計目的等因素。

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

（4）技術設計與完善階段。在上述基礎上，創建三維模型并不斷進行優化，檢查模型是否存在問題，保證其滿足客戶和實際生產需求。

（5）設計方案評估與實施階段。在不斷優化設計的同時，與客戶及生產商及時溝通，完成評估改善工作，確保機械產品可以正常投入使用。

總之，好的產品設計不僅表現在功能優越性方面，而且要便于制造，達到提升產品綜合競爭力的目的，具體流程如圖1所示。

2.2 Inventor模型設計的一般過程

通常形體分析法將模型分為簡單體和復雜組合體，其中復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、由簡單到復雜順序分析。

圖1 技術路線圖

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建模流程技術路線如圖2所示。

2.3 Inventor建模實例

以衛生紙機緩沖器為例，分析其幾何特征，可將其分為三個模塊，再對每一模塊進行拆解分析，例如模塊一可由拉伸完成，并對其進行倒圓角和打孔；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特征創建草圖，其整體草圖效果如圖3所示。

圖2 INVENTOR 建模流程圖

圖3 INVENTOR草圖創建

接下來進行驅動導入草圖，由于草圖圖層比較多，只需要導入需要特征的草圖即可，接下來進行拉伸、旋轉等操作，如圖4所示。依次創建各個零部件模型，根據草圖驅動進行裝配，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數據庫，如圖6所示。

圖4 INVENTOR 某個零部件創建

圖5 INVENTOR裝配圖創建

圖6 在數據庫vault中的 保存路徑

機械設計最終呈現給客戶以及生產供應商的是二維圖紙，所以，在機械設計中，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、標準件的型號等基本信息。

3 結語

機械設計軟件眾多，選擇正確的軟件工具，往往會事半功倍。inventor參數化設計利用草圖驅動能夠方便地優化改善設計，只需要將草圖文件中對應參數進行編輯，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，給傳統機械設計提供了新思路，節約了設計時間，有利于工作效率提高。