Inventor在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用_

1、Inventor 在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用摘要:介紹了美國(guó)Autodesk公司推出的三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件Invent。f在模具 設(shè)計(jì)中的應(yīng)用以典型機(jī)械零件齒輪的建模為例，講解了 Inventor軟件自動(dòng)計(jì)算出齒輪的常規(guī)特性和慣性特性的方法及其在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 .關(guān)鍵詞 : Inventof ;軟件 ;模具設(shè)計(jì) ;有限元分析目前在中國(guó)制造業(yè)CAD技術(shù)已經(jīng)成為工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)，美國(guó)Autodesk公司開發(fā)的CAD圖形數(shù)字化專用軟件，由于其功能強(qiáng)、易掌握、使用方便 ，二次開發(fā)性好 ，受到了世界各國(guó)工程設(shè)計(jì)人員的歡迎，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、建筑、電子、化工、航天、汽車、輕紡、服裝、地理、廣告設(shè)計(jì)等領(lǐng)域

2、.針對(duì)我省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的實(shí)際 ，結(jié)合振興老工業(yè)基地和現(xiàn)代裝備制造基地建設(shè)的需求，加快三維CAD應(yīng)用和三維造型分析計(jì)算等技術(shù)的工程化和產(chǎn)品化進(jìn)程，為企業(yè)信息化提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐 ，高職學(xué)院應(yīng)該發(fā)揮應(yīng)有的作用.美國(guó)Autodesk公司推出的三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件Inventor，它與AutoCAD完全兼容.提供了獨(dú)特的草繪功能、簡(jiǎn)單方便、快速智能的2D自適應(yīng)布局，可以方便地從二維轉(zhuǎn)換到三維 ，使用自動(dòng)尺寸標(biāo)注可以完成所有的關(guān)鍵尺寸標(biāo)注 ，包含標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械零件 庫(kù).Invento f提供了拉伸與旋轉(zhuǎn)、掃掠特征與螺旋體成型方法，具有生成組合與展示、工程圖與零件表、金屬盒 （鈑金 ）各種各樣機(jī)械類零件的功能

3、.Invento f具有優(yōu)秀的三維設(shè)計(jì)解決方案，杰出的三維參數(shù)化尺寸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) ，產(chǎn)品零部件的各個(gè)視圖和圖紙數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性，獨(dú)特的自適應(yīng)技術(shù)，優(yōu)秀的工程圖功能在各種CAD軟件家族中處于領(lǐng)先地位，一經(jīng)推出就深受用戶的歡迎，在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域有著較高的 市場(chǎng)占有率 .Inventof 8 0 是最新版本 ，該版本在運(yùn)行速度、 整體處理能力、 網(wǎng)絡(luò)功能 等方面都達(dá)到了一個(gè)全新的水平 .1 在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用目前塑料零部件其制品已在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品 中得到廣泛的應(yīng)用，60%80%的塑料零部件都要依靠模具成形用模具生產(chǎn)零部件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率

4、和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的.由于塑料注射成型過(guò)程復(fù)雜 ，制品質(zhì)量不易保證 .傳統(tǒng)的二維模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已越來(lái)越不適應(yīng)現(xiàn)代 化生產(chǎn)和集成化技術(shù)要求 .模具設(shè)計(jì)、分析、制造的三維化、無(wú)紙化要求新一代模具軟件以 立體的、直觀的感覺來(lái)設(shè)計(jì)模具所以采用的三維數(shù)字化模型能方便地用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的CAE分析、模具可制造性評(píng)價(jià)和數(shù)控加工、成形過(guò)程模擬及信息的管理與共享因此在模具設(shè)計(jì)中應(yīng)用Inventor8 0的輔助設(shè)計(jì)功能，進(jìn)行精確的分析計(jì)算，還能夠用于機(jī)械零、部件的動(dòng)平衡計(jì)算 ，能縮短設(shè)計(jì)周期 ，提高設(shè)計(jì)效率 ，便于模具結(jié)構(gòu)形狀和尺寸的改進(jìn).實(shí)體模型還可以在強(qiáng)度計(jì)算的有限元分析中再次使用，實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)

5、 .本文以齒輪為例 ,對(duì)齒輪進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) .由于齒輪形狀比較復(fù)雜 ,以往在進(jìn)行計(jì)算時(shí)通常 采用圖解法計(jì)算其體積、質(zhì)量和重心,即先將齒輪劃分成若干近似規(guī)則形狀的小塊,分別計(jì)算各小塊的體積、 形心 ,再將其迭加后得到整個(gè)齒輪的體積和形心.這樣做費(fèi)時(shí)費(fèi)力 ,并且計(jì)算結(jié)果受到作圖精度的影響較大為了提高設(shè)計(jì)效率，筆者應(yīng)用Inventor 8 0軟件對(duì)齒輪 進(jìn)行三維實(shí)體造型 ,并用軟件的輔助計(jì)算功能得出整個(gè)齒輪的體積、質(zhì)量和重心等幾何特性 從而提高了計(jì)算的精度和設(shè)計(jì)效率，并且便于塑料注射量的計(jì)算和模具結(jié)構(gòu)的合理改進(jìn).因此有效地運(yùn)用Inventor8 0的輔助設(shè)計(jì)功能，從而取得了簡(jiǎn)潔、高效、精確的設(shè)計(jì)效果2

6、 設(shè)計(jì)步驟齒輪是最常用的機(jī)械零件 ，應(yīng)該根據(jù)齒輪參數(shù)和精度等級(jí)來(lái)繪制齒輪.2 1 根據(jù)齒輪尺寸構(gòu)建二維草圖，建立尺寸之間的參數(shù)關(guān)系表(1) 在參數(shù)表中用戶參數(shù)表內(nèi)添加4 個(gè)參數(shù) :齒數(shù)=39、模數(shù)M =4 mm、齒形角A =20齒厚=35 mm ,并且根據(jù)需要設(shè)置參數(shù)的值和 單位，如圖 1所示 .(2) 用草圖面板命令繪制齒形輪廓輔助線:選擇 圓心 半徑”繪制齒根圓d 仁R 83,分度圓d 2= R 78,齒頂圓d 3= R 73.分度圓=模數(shù)M X齒數(shù)Z ；齒根圓=模數(shù)M X齒數(shù)(Z -2 5)；齒頂圓=模數(shù)M X齒數(shù)(Z +2 5).選擇 直線”命令，根據(jù)節(jié)距P = m Xn畫垂線計(jì)算出分

7、度圓齒厚d4=6 28mm .繪制壓力角切線 ,如圖 2所示.(3) 繪制齒形截面輪廓 :使用草圖面板 三點(diǎn)圓弧”畫齒形截面輪廓線，使輪廓線與壓力角切線和分度圓交點(diǎn)a相 切應(yīng)用 “鏡像”、 “修剪” 、 “延伸”進(jìn)行修改后獲得如圖 3所示 .2 2 三維造型設(shè)計(jì)完成齒形截面輪廓后 ,基于草圖特征做三維造型設(shè)計(jì),進(jìn)行三維拉伸 ,如圖 4所示.2 3 初步完成齒輪設(shè)計(jì)作圓角特征完成齒輪如圖 5所示 .對(duì)齒根圓與齒形的交線進(jìn)行圓角，輸入圓角半徑R =1 52.對(duì)齒頂圓與齒形的交線進(jìn)行圓角，輸入圓角半徑R =0 38.2 4 作三維陣列 ，完成全部齒形的繪制繪制凸臺(tái)R =32 5 mm ,根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

8、繪制花鍵孔，如圖6所示.2 5 利用軟件中的相關(guān)工具查詢、計(jì)算整體齒輪的體積、質(zhì)量和重心下拉菜單 “文件”“零件特性 ”打,開“特性”對(duì)話框，選取選項(xiàng)卡 “物理屬性 ”在,材料對(duì)話欄 中選擇 爼ES”塑料，軟件自動(dòng)計(jì)算出齒輪的常規(guī)特性和慣性特性，如圖7所示.3 結(jié)論通過(guò)以上實(shí)例我們可以看出 ，制造業(yè)不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)、新工藝諸如精密模具加工等對(duì) CAD技術(shù)提出了新的要求 同時(shí)參數(shù)化造型設(shè)計(jì)、建模與修改的靈活性和有限元分析等對(duì) CAD軟件的特性與功能也提出了愈來(lái)愈高的要求3 1 參數(shù)化造型Invento f的參數(shù)化造型是通過(guò)參數(shù)、尺寸關(guān)系和參考元素的方法把零部件設(shè)計(jì)意圖融入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型的強(qiáng)有力的工具 .在設(shè)計(jì)中首先建立用戶參數(shù)表 ，輸入齒數(shù)、模數(shù)、齒形角和齒厚等參數(shù).當(dāng)需要建立一個(gè)新齒輪時(shí) ，只要在參數(shù)表中修改參數(shù)值，然后進(jìn)行更新操作 ，系統(tǒng)將自動(dòng)生成一個(gè)新的齒輪模型.3 2 建模與修改的靈活性Inventor提供了強(qiáng)大的建模功能，它是一個(gè)三維機(jī)械設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)軟件，與傳統(tǒng)的CAD軟件相比較，可以在部件環(huán)境中在位創(chuàng)建零件和修改零件在建立有多個(gè)零件的部件時(shí)使用Invento r自適應(yīng)技術(shù)完成的零件可以自動(dòng)調(diào)整大小和位置，建立起零件之間的裝配關(guān)系 ，能夠進(jìn)行復(fù)雜模具的裝配 .3 3 有限元分析直接使用Inventor軟件的材料庫(kù)，選取所需的材料，對(duì)三維零件模型的