基于INVENTOR的紫菜加工调和机三维实体设计

樊继环

摘 要：叙述了紫菜调和机的结构原理，利用INVENTOR软件对调和机机架、原料桶、泵体、支座等零部件进行三维造型，利用设计加速器设计锥齿轮，生成锥齿轮副，并进行装配和出工程图。

关键词：INVENTOR；调和机；三维设计

三维造型设计能够使设计者的设计意图得到直观且全面的展示，对于合理控制设计周期，改善设计效率意义重大，已发展成为工业产品设计中的主方向之一。INVENTOR是美国AutoDesk公司推出的一款三维真正意义上的可视化实体模拟软件AutoDesk Inventor Professional（AIP），在提高零部件三维造型设计质量方面有着重要意义。Inventor主要构成模块包括五个方面，即零件造型模块、钣金模块、表达视图模块、装配部件模块和工程图模块。在综合应用以上各个模块的条件下，能够很好地完成对零部件的三维造型设计工作。

1 紫菜调和机作用和工作原理

紫菜调和机是全自动一次紫菜加工机组中较为重要的辅助设备之一，其作用就是对经过清洗、切碎、脱水以后的紫菜颗粒进行浓度调节调和，其浓度高低影响到加工以后紫菜片张的重量。

1.1 紫菜调和机结构

紫菜调和机主要由搅拌机构、90泵、混合室、机架、配电箱、附属件等零部件组成，承担完成对紫菜颗粒混合液的调和工序。该设备为全不锈钢结构设计，传动部件全部采用齿轮传动，具有坚固耐用、性能稳定等特点。具体结构如图1所示。

（a） （b）

图1紫菜调和机结构原理图

1.2 主要技术参数 紫菜调和机主要技术参数：

原料桶容积（m3）：0.05搅拌轴转速（r/min）：47（50Hz时）（可调）分配泵转速（r/min）：240（50Hz时）（可调）分配泵叶轮直径（mm）：90调和机总装机容量（Kw）：0.8脱水桶减速电机型号：GV-22-400-3-S（0.4Kw/500rpm/3P）调和搅拌减速电机型号：GH-22-400-10-S（0.4Kw/145rpm/3P）

1.3 紫菜调和机工作原理

紫菜调和机工作时，通过全自动机组中另一辅机--混成机的混成泵输送的紫菜颗粒和水的混合液由脱水进料管进入脱水机构中进行脱水，然后紫菜原料经脱水出料嘴进入到调和机原料桶中。减速电机上装有直齿轮和锥齿轮，分别与90泵轴和搅拌轴上的齿轮相传动，带动90泵和搅拌组件转动。90泵将原料桶中的紫菜原料泵出至混合室内，与来自调和槽中潜水泵打出的水稀释混合后，由出料管输送至调和槽的菜槽中。减速电机的转速由变频器和浓度控制器控制，通过监测主机浇饼进料管中紫菜混合液的透光率来控制和实现调和浓度的自动补偿。搅拌叶片组件的作用是在90泵工作的同时对紫菜原料进行翻转搅拌，使原料均匀和充分的进入到90泵内。液位探针有高低两根，分别监测原料桶内紫菜原料的满、缺状态，用以控制脱水桶、混成机的混成泵和混成机的洗净装置工作与否。具体见三维图2所示。

图2调和机三维图

2 零部件三维造型设计

2.1 调和机机架

调和机机架有钣金件、普通零件和标准型材焊接而成。造型时首先将钣金件、普通零件做好，然后利用创建部件放置已经做好的钣金件泵座板、双头进水接管、地脚等零件，再从资源中心装入方管结构型材，后转为焊合件。机架是所有零件安装的基础。另外也可以利用设计中心插入结构件的功能做好机架的框架体，再装入其他的零件，完成机架的焊接。见图3所示。

图3调和机机架

2.2 原料桶

原料桶焊合主要是钣金件，采用部件放置各零件，转为焊合件；

前后左右活门、配电箱为钣金件造型，利用钣金面板的平板、凸缘、剪切、孔等工具完成造型。见图4及图5。

图4原料桶 图5配电箱

2.3 90泵体与90泵支座

90泵体与90泵支座采用零件造型，利用Inventor的旋转、拉伸、孔、阵列、镜像、圆角、加强筋等工具完成造型，由于它们是不锈钢铸造件，结构且比较复杂，因此造型的步骤很多，运用了零件造型的很多功能。具体见图6、7。

图6 90泵体 图7 90泵支座

2.4 锥齿轮及锥齿轮副造型

设计时，利用设计加速器设计锥齿轮，生成锥齿轮副，然后分别对其进行编辑造型，添加直齿轮部分，完成整个零件造型；

被动直齿轮采用零件造型，利用小插件生成齿槽轮廓，然后拉伸、环形阵列生成整个齿部。如图8所示。

3 装配与工程图

3.1 调和机装配

首先放置机架作为固定件，加入各部件、零件、焊合件等，利用装配面板的部件配合、角度、相切、插入、运动转动等约束其位置和运动关系，确定正确的位置，利用设计加速器进行螺栓联接装配，同时调用资源中心装配标准件，利用颜色设置零部件外观颜色，在视觉上达到形象逼真效果。具体如图9所示。

图8锥齿轮副

图9装配局部

3.2 工程图

Inventor出工程图的功能也很强大，工程图有dwg和idw两种文件格式，利用基础视图、投影视图、剖视图，标注尺寸、中心线、焊接符号、引线标注、添加文本等，装配图手动引出序号，创建明细栏，对明细栏的调整等。见图10所示。

图10工程图

4 结语

分析了调和机的结构和工作原理，运用了Invento的强大的三维造型功能，创建零部件的造型文件和造型图，并生成工程图。由于Invento软件设计难度较低，设计质量可靠，因此在三维造型设计中应用前景广阔。

参考文献：

[1] 徐建新，杨传东.三维数字化设计及其应用[J].煤炭科技.2010（04）：

72-73.

[2] 张魁，范玉青，卢鹄，等.基于MBD制造体系的装配工艺数据集成[J].机械工程师.2009（01）：55-58.