在Inventor装配环境下几种零件关联设计的方法

黄锦文

（江西省冶金技师学院，江西新余338015）

0 引言

所谓装配体零件的关联设计，就是在装配体中一基准零件的某些特征尺寸发生了改动，那么相配合的零件尺寸也相应发生改变，这使工程师在不断修改零件外形的机械设计过程中劳动强度大为降低，原本复杂的设计过程变得简单有序。本文以典型的基本的轴孔装配为例，探寻轴孔装配下基轴制孔配合孔零件的关联设计方法。如图1所示，孔轴配合原始条件很清楚，设计的基准零件为轴，轴径为φ12 mm，3 mm与6 mm两尺寸为轴孔配合造成的对孔的位置与尺寸的要求［1］。轴与孔间要实现公差为H7/h6的配合关系，目前以Inventor软件功能还不能在装配环境下表达零件间装配的公差，只能靠工程图来表示。现在要在三维实体装配环境下依据轴的尺寸与装配位置要求，推算出孔的形状，并生成三维实体。根据要求，有3种方法关联设计方法可以求出孔的实体特征。

图1 轴孔装配尺寸要求示意图

1 装配环境下孔零件的自适应设计

所谓自适应就是基于装配体装配关系下对零件的尺寸进行控制，使之达到装配约束要求。如果基准零件的特征尺寸发生了改动，那么自适应零件尺寸也相应发生改变。首先将基准参照轴零件的实体绘出，再根据装配要求对孔零件进行设计。利用软件“旋转”命令生成孔特征实体前，在草绘中要对能确定的尺寸先行标注，例如φ12 mm的尺寸；有些尺寸如轴径与3 mm等是装配约束尺寸，属于暂时不能确定的尺寸，应在装配环境下采用自适应方法自动关联产生，先不要标注，具体见图2。

进入软件装配环境下先导入轴零件，再把孔零件装入，第一步确定孔零件的自适应身份，采用圆柱面与孔面配合约束方式使轴的圆柱面和孔的挖空的面对齐，此时孔径就关联了轴的直径尺寸［2］。再采用端面对齐约束方式把孔A端面与轴的端面对齐，接着对孔B端面与轴直径为φ12mm的圆柱端面进行平齐约束，设定平齐的距离为6mm，最后采用配合约束使孔小圆柱面距离轴上端圆柱面的距离为3 mm，具体如图3所示。通过以上步骤，在装配约束条件下就控制了整个孔零件的尺寸。为了检验装配下设计的零件是否具有关联的关系，可改变其中轴的直径，例如增大到φ30 mm，看孔的直径是否也相应发生了改变，实验结果表明孔的直径也跟随轴的直径而变大了。

图2 孔零件草绘图

图3 孔与轴装配约束图

2 基于衍生技术零件的关联设计

创建新零件，首先衍生轴零件的几何形状，在衍生对话框中衍生轴的的实体为参考曲面，见图4选定草绘面，投影轴的衍生曲面的最大轮廓素线和边线，以便以这些位置特征线为尺寸基准来控制孔的形状和位置关系。在上次选定的草绘面上绘制孔零件的截面大概轮廓形状，再利用水平约束和垂直约束使其孔的线与投影的特征线之间平齐，再通过尺寸标注，确定轴孔装配位置间的距离尺寸，最终确定孔的形状，操作步骤如图5所示。最后采用旋转实体特征命令，生成装配衍生环境下的孔零件。经测试表明，当轴的直径变化时，孔的直径也跟着变化，这就说明衍生过来的轴的特征曲面与孔的设计尺寸相关联。

图4 衍生轴实体为参考曲面图

图5 草图与投影特征线约束图

3 基于参数化零件的关联设计

此种方法求孔的形状特征首先要列出轴零件参数FX表，在轴零件FX表中会列出模型特征的参数值，合理采用其参数值作为孔特征建模的依据。首先把轴草图中各特征尺寸变成表达式模式，重新定义FX参与装配部分模型特征参数值的名称，以便理解和使用。把重新定义FX特征参数值导出并保存，如图6所示。新建孔零件，在FX参数表中链接在轴零件中已定义好的尺寸参数，这时尺寸参数就进入了孔零件用户参数表中。新建草图，绘制孔零件截面形状，尺寸标注中引用列表参数，此时孔的形状及配合尺寸已经完全关联了轴的特征尺寸，形成了在参数驱动下的零件关联设计。

图6 FX参数输出图

4结语

通过上述轴孔装配下基轴制孔配合孔零件的设计，文中列举出3种不同的零件关联设计方法，采用这些设计方法既提高了零件设计效率，又使机械设计安全可靠，使原本复杂的设计过程变得简单有序，今后在更复杂机械部件设计中要重视这些关联设计方法的应用。

［1］ 马晓丽.机械产品设计［M］.北京：机械工业出版社，2005.

［2］ 何琳，刘胜利.工业产品设计（Inventor 2010）［M］.北京：电子工业出版社，2011.

［3］ 濮良贵,纪名刚.机械设计［M］.北京：高等教育出版社，2006.