INVENTOR衍生的技巧和应用

INVENTOR衍生的技巧和应用任何一个可用的CAD软件，要解决的事情有二：关联与表达。因为这是设计中最为基础的需要，无论用何种机制完成，最基本的就是“符合工程师原本的设计思维”。在Inventor中，衍生(Derived)是这种关联的有效工具，能力很强、用着很舒服。因为篇幅关系，本文仅就零件设计中的使用进行分析和说明。1．公用草图设计参数的关联，是所有设计中必然涉及到的、基本的功能要求，也是CAD软件必备的功能。但是，其关联可能不是很具体的数据，而是某个图样。例如总体设计提出了一种方案，而表达方法是一个二维的草图，并保存为B.IPT文件,参见图1。如果有好几个人同时在设计相关的不同的零部件，这就是并行设计，并行设计都与总体设计的意图相关。我们希望做到：“多个几乎同时进行的设计，共同基于一个草图；并且在这一个草图发生改变之后，所有的相关设计能够自动跟随改变”。如果这个设想可以实现，就能做到“任何一个人在任何一个位置上对一个设计数据做出说明，大家都能看到并同时关联使用”。实际上在Inventor中，当总图设计修改了原始草图之后，所有利用这个草图衍生的零件，都将做到关联修改。例如某个设计项目组，需借用上级设计的意图表达的草图，完成相关的零件设计。其中一零件设计师的操作过程将是：?开始新零件，结束草图；利用“衍生零件”功能，引入图1中的零件，只需要草图，具体的衍生参数设置参见图2；?借助衍生而来的草图直接创建特征（见图3），进而创建其他特征完成自己的新零件。这样，当上游设计(B.IPT)的草图参数发生改变后，再打开自己的设计结果，进行更新之后，即可见到模型已经关联改变了。在这种模式下，可以添加自己的特征，但不可以逆向修改原草图。这正是通常的设计管理所需要的结果。衍生结果本身也有若干可操作的功能，在浏览器中，选定衍生，可在右键菜单中看到（见图4）。做衍生的目的就是要实现“关联”，如果“断开”，这个草图脱离了与原草图的数据关联，与重新做的草图并无不同（甚至更为麻烦）。实际上这是要解决一种特殊的需要：想删除这个衍生关联。这就要先“断开”，然后才可以删除。2．模型之间的布尔运算在两个零件模型之间做布尔运算，是设计中相当普通的需求，AutoCAD/MDT中都直接有这种功能，然而目前Inventor还没提供直接的操作。但是，并不是说Inventor的算法核心不能完成这样的要求。可能的间接方法有几种，这里先介绍利用衍生的解决方案。例如：已经设计了某零件的锻造毛坯MP.IPT，现在要设计锻造模具的型腔。希望能利用零件毛坯与模具体的差运算，直接“挖”出型腔，并保持两者的设计数据关联。这是设计过程的一种常见的要求。做法如下：?在毛坯零件模型中注意将轴线呈可见状态。?开始新零件，结束草图；在特征工具面版上启用“衍生零部件”工具；?选定MP.IPT作为衍生的源零件；?在衍生参数对话框中，选定“实体为工作曲面”；?选定“定位几何图元”这样就能把原模型的可见的设计基准轴线加入进来，参见图5。?在“原始坐标系”的XY面创建草图，根据衍生零件跟随进来的基准轴线，创建和约束模子的外框草图，见图6左。?拉伸成模子方块，参见图6。?利用“分割”功能，以衍生的曲面为工具，切割模子方块，挖出模腔，参见图7。?设置衍生曲面呈不可见，见图8左。．零件分割进行罩壳类零件设计时，常常是先设计好整体，之后根据需要分割成多个零件。设计构思的正确表达，是希望将来各个罩壳零件都能按照整体设计的变化而跟随变化。如图9，整体设计为BaseK.IPT；零件上的工作面则是未来分割零件的工具。当然，这个分割工具也可以是曲面。首先创建新零件，再利用衍生功能引用BaseK.IPT，并带着分割工具面引入？，衍生参数设置参见图10。之后用工作面切割，分别形成各个零件各自另存，结果参见图11。4．产生控制路径图12是零件局部结构，这是用钢丝弯曲而成的。可以肯定，在Inventor中，只要完成了空间曲线组成的三维路径，用扫掠将很容易完成这类模型的创建。实际上，三维草图投影棱边的结果，已经是“真正”意义上的三维空间曲线了。这提示我们，做出辅助实体，为生成三维扫掠路径创造基础条件。于是，这类模型的解决方案就有了：□创建基础实体零件，见图13；□开始新零件，衍生这个基础实体零件；□创建三维草图，投影衍生曲面的相关棱边，成为路径；□在衍生曲面的开叉端做草图，投影直线，以投影点为圆心，作草图圆；□扫掠完成，结果见图14。5．衍生功能的总结衍生功能很有趣，它是工程师常挂在嘴边上的设计用语—“在xxx基础上如何如何…”这个设计思维的清晰的表达方法。Inventor关于零件环境中衍生机制的几个规则是：?衍生结果零件的基础特征。基础特征是不能在衍生零件环境下修改的，就是说，只能因为原零件的修改造成衍生零件的相关修改，而不能逆向操作。这清楚地表达了设计数据的继承关系。?衍生零件可以在原零件基础上添加特征。在原零件修改之后，衍生零件的新加特征将能保持定义时的条件，更新之后跟随变化。这就清楚地表达了设计构思中的继承和关联。?并运算。将原零件作为基础特征。在创建衍生零件的对话框中，使“实体”参数有效。?差运算。将原零件作为切割工具。在创建衍生零件对话框中，使“实体作为工作曲面”有效，原零件将成为曲面。这种切割仍保持两个零件的关联性能。?关于定位特征的规则只有可见的、未退化的草图图元、可见的定位特征、可见的曲面，才可以被选择并加入进衍生的新零件。这是规则，可以理解和容易遵守的规则。?关于“比例系数”参数在笔者的设计经验中，还确实没有碰到过改变某零件的整体比例，就能够成为新零件的需求。但是，对于铸造模型创建中需要解决“缩尺”的设计要求下，这个功能会很好地完成“改变比例”设计。?关于“断开连接”选项如果“断开”，这个零件就成为某些部分（衍生的结果造成的部分）不可控制了。实际上，这是为删除这个衍生准配条件。先断开，之后就可以删除了；为什么要删除？应当是为“替换衍生源文件”做准备。?关于相互的位置关系这是零件衍生唯一的一个不顺利的地方。原零件在衍生进入时，是以“自己的基准坐标系与当前的基准坐标系相重合”这样的规则确定位置的。因此，如果想控制衍生零件与当前零件的位置关系，有两种对策：或者各自对自己的“原始坐标系”坐标系控制好位置关系；或者在引入衍生之后再开始创新零件结构。?关于参数传递的规则原零部件的设计参数，可以利用衍生传递到新零部件中继续使用。方法是在原零部件的参数中，将某参数右边的复选框选定，如图15。5．衍生功能的总结衍生功能很有趣，它是工程师常挂在嘴边上的设计用语—“在xxx基础上如何如何…”这个设计思维的清晰的表达方法。Inventor关于零件环境中衍生机制的几个规则是：之后在以这个零部件作为衍生的原始条件时，就可以控制是否“输出参数”了。凡是“输出参数”，都将自动添加到这个零件的“自定义属性”栏目中。这是个很重要的性能，在后边的工程图处理中相当有用！?草图的衍生对于二维草图，可见的草图都能衍生进来，而不管是否被特征引用过；但是，三维草图不会被衍生带进来。?非几何参数的传递一个零件的设计数据，是几何参数和非几何参数组成。而衍生实际上仅是在大部分几何构成上作数据处理，并不会涉及到非几何数据。在衍生的参数设计中，目前还没有提供关于原始模型的非几何设计参数，是否在衍生中被继承下来的设置开关，这几乎是唯一的缺憾