Inventor在机械制图中的应用

摘 要：本文将Inventor与机械制图的其他几种常用软件进行了对比,分析并介绍了Inventor在机械制图中的应用,同时还列举了Inventor在给排水管路上的制图应用实例.

关 键 词：inventor；机械制图；工程制造；软件；应用

中图分类号：TH126-4文献标识码：A文章编号：1007-9599(2012)02-0000-02

StudytheApplicationofInventorintheMechanicalDrawing

ChangZhenyu

(XinjiangUrumqiCityToutunStreetCorpsTechnicianTrainingInstitute,Urumqi830074,China)

Abstract:ThispaperInventorandmechanicaldrawingofseveralothermonlyusedsoftwareparison,analysisanddescribestheInventorintheMechanicalDrawing,alsocitedtheInventorinthewayofwatersupplyanddrainagemappingapplicationexamples.

Keywords:Inventor,Mechanicaldrawing,Engineeringandmanufacturing,Software,Application

机械制图是用图样来表示机械的形状、结构、尺寸、工作原理等的一门学科.在机械生产制造中,机械制图是必不可少的一门知识.设计师通过机械图样来表达自己的设计思维和设计对象,制造者通过机械图样来了解和制造所设计的对象.在过去的二维机械图样中,往往存在一些无法解决的问题：第一、某些零部件很难表达出来,即使设计者花费大量的时间和心思去绘制,也同样会给制造者的读图以及生产带来了困难.第二、整个机械或是某些零部件在空间的位置结构不明确,无法研究设计对象实际运转起来所产生的问题,比如应力是否是符合要求、零件与零件之间的干涉与碰撞是否影响整个机械运行.第三、重复性比较多,不能自动生成相应的零部件.然而,随着科学技术的发展,传统的机械图样已经被生动形象的三维模型替代了,设计者可以应用各种机械制图软件来绘制三维模型,以便于生产和开发.本人根据多年的研究和从业经验就Inventor在机械制图中的应用给出简要的论述分析.

一、Inventor与常用的几种机械制图软件的对比

在机械制图中,所适用的制图软件很多,其中比较有竞争的有AutoCAD,Inventor,UG,Pro/Engineer,SolidWorks等等.这些软件各有优缺点,但总体来说都是为了达到相同的目的,绘制出工程图样或者机械模型.AutoCAD和Inventor都是美国Autodesk公司推出的设计软件,AutoCAD操作简单,容易上手,主要应用在二维绘图和基本的三维设计当中,Inventor不仅拥有AutoCAD的功能,在三维设计中的功能也很强大.因此,会使用AutoCAD的人用Inventor也就非常得心应手.UG主要用于建模,它在模型修改方面功能很强大,Pro/Engineer的灵活性比较大.SolidWorks功能强大,组件繁多,但操作也很简单方便,易学易用.另外,SolidWorks2010能够对可持续性进行评估,它能够将所设计的产品从能源、气体、产品生命周期等多个不同方面进行评估,分析该设计对环境所产生的影响,这是同类软件所没有的.

二、Inventor概述及在机械制图中的应用

Inventor是美国Autodesk公司推出的一款三维实体模拟软件,与AutoCAD能够兼容.它是在AutoCAD的基础上加入了ANSYS技术支持的FEA功能,以及一些专业的功能模块,可以直接将二维机械图样转换成三维模型,使图样更加生动形象化,便于读图.Inventor增加了布管设计、设计加速器等专业功能模块,能够迅速地创建绘制出管路或所需的零部件、标准间,缩短了机械制图的时间.同时,Inventor还可以直接进行干涉和应力分析,发现错误或不足之处可以立刻修改,加速了从概念设计到机械制造整个流程.Inventor提供了多种模型成型方法,具有生成工程图与零件标等功能,在机械制图中具有无可比拟的优点.

（一）Inventor能够在机械制图过程中检验机械图样所表达的机械是否能够正常运作.Inventor具有的运动仿真功能,能够模拟机械运转,验证机械图样所表达的机械是否符合要求.使用者可以根据机械运行的工况,添加适当的载荷、扭矩、摩擦和其他运动约束,然后进行运动仿真.从仿真运动的结果中,使用者可以充分地了解所绘制的机器在真实条件下的运转,研究该机器在不同工况条件下的性能,从而进行调整和修改机械图样的不足,优化零部件及总体设计.经过仿真优化设计之后,可以使得所绘制的机械图样在投产之前获得最优方案,避免投入生产制造后对真实机械进行运转试验的时间和成本以及原型变更、机械图样的重新绘制,减少了实际生产中一些不可必要的材料、资源和时间浪费,降低了机械生产的成本.

（二）Inventor能够在机械制图过程中检验机械图样所表达的机械是否满足应力应变要求.Inventor具有应力分析功能,能够在绘制图样的过程中对各个零件进行应力和应变分析,直接得出最大应力和最小应力,避免了传统繁琐易错的计算和应力试验.使用者可以根据所得结果对图样进行优化,选择满足要求的材料,从而确保各个零部件由足够的强度和刚度.特别是对于薄壁件,Inventor能识别出零件上的高应力区,确保这类零部件的安全系数符合要求,从而提高零件的质量.

（三）Inventor能够简捷地绘制出管道和线束布置.Inventor能够在三维环境中进行管道和线束的制图.Inventor能够迅速地绘制出数千条管道（导线）,有利于机械工程图的输出.Inventor还有自动布置管道（导线）功能,可以找出最短的路线完成管道（导线）的绘制,这样一来避免了管路（线路）绘制的繁琐复杂,让使用者能够对所绘制的机械图样一目了然,便于修改管道和线束的绘制,以优化整个机械图样.同时,也使制造者能准确读图,减少了在生产制造中可能出现的错误.利用Inventor对机械图样中的管道和线束进行三维模型的绘制,不但利于读图,也容易找出错误及时修正,这对于机械制造业是意义是非常远大的.

（四）Inventor简化了制图过程,提高了制图效率.Inventor具有常用零部件的数据资源,在机械制图过程中,能够根据用户的需求,快捷地生成符合要求的标准件（例如垫圈、轴承等）或常用零件（例如带轮,链轮等）,并自动放置在正确的位置,提高了制图效率.使用者能在Inventor中创建所需的零件、部件等,也可以添加或修改属性,还能将自定义的型材、截面等保存到现有的型材库中,这样一来,在机械制图时,使用者能够迅速找到所定义的内容,而无需再进行绘制.例如,使用者想要绘制一个机架,他只需要在Inventor中的“FrameGenerator”选择需要的型材和规格,再通过型材之间的拼接组合,就能够快速而简单地生成所需的机架,既节省时间,又不易出错.

（五）Inventor能够在制图过程中,快速装配所绘的零部件,并且在装配环境下进行零件分析.在机械制图的同时,Inventor能够快速装配独立的零件和部件,并且可以确保机械图样中的每一个零部件都正确安装.使用者可以运用装配检测工具来测试所绘制机械的不足或错误,以便及时更改,这样既能提高机械的工艺性,也减少了投产制造的试验成本.同时,Inventor能够在装配环境下进行零件分析,也可以拖动某一个零件与另一个零件接触,来验证两个零件之间的关系,这一强大的功能令使用者可以精确地了解零件的装配情况,以及零件与零件直接的干涉、碰撞情况,从而对机械进行优化.

三、Inventor的应用实例

Inventor软件中带有“自定义特征iFeature”功能.这一功能可以定义并保存重复使用的特征.给排水管路可以看作是空心圆柱,亦即由圆拉伸而成的,因此用iFeature功能定义一个拉伸特征并保存,然后在零件上选择需要绘制管路的工作平面来插入iFeature,便可以方便迅速地绘制三维管路模型.现检测设一卫生间需要设计给排水管路,其AutoCAD二维管路图已给出,使用iFeature功能绘制管路的步骤如下：

（一）创建iFeature.绘制一个草图直径为30,拉伸长度为150的圆柱,使用“工具”菜单上的“提取iFeature”功能,提取所绘制的草图特征并选取定位基准面,然后保存在系统指定的文件夹中.

（二）提取AutoCAD管路图.在Inventor中创建一个新零件,接着利用“插入AutoCAD文件”选项,插入CAD管路图,作为Inventor的草图,如图1所示.

（三）插入iFeature绘制不同标高的管路.单击“工作平面”选项,选择Inventor草图中某一条线段和它的端点,这样便定义了一个工作平面（垂直于该线段并通过该端点的工作平面）,然后点击特征工具面板中的“插入iFeature”功能,在“插入iFeature”的对话框中,找到之前创建的圆柱草图文件,将光标放在已定义的工作平面上,圆柱的虚拟显示便会出现,再根据设计的需要,在“插入iFeature”对话框中适当调整草图直径和拉伸长度后,完成对该条管路的绘制.

为了绘制不同标高的给排水管路,需要另行定义不同标高的工作平面作为Inventor的草图平面,再利用iFeature功能绘制不同标高的给排水管路,保证各种管路之间的相对位置正确,如图2所示.

图1图2

四、总结

总而言之,Inventor的功能强大,三维造型新颖灵活,操作界面友好,容易上手,使用者能够轻松地进行机械制图.无论多么复杂的机械工程图样,Inventor都可以从多个角度形象地展示出其空间结构,实现可视化.利用Inventor进行机械制图,能够让设计者更加容易地传达出他们的设计思想,对于机械生产制造业是必不可缺的.在制图过程中,Inventor能够检出错误,以优化出最佳的工程图样；在制图完成之后,制造者能够准确地读图、生产和装配,避免了投产后进行产品试验的资金,使生产的废品率大大下降,为企业节省了不少的成本.Inventor在机械制图中的应用广泛,它不仅让使用者拥有广阔的空间去绘图,也为生产制造者减少了读图的难度,Inventor的前景非常之可观.