立體的幾何構(gòu)型及三維軟件INVENTOR

1、第2章 立體的幾何構(gòu)型及三維軟件 INVENTOR 2-1 2-1 幾何立體分類幾何立體分類 2-3 組合體的構(gòu)成方式 2-2 基本體的構(gòu)成方式 2-4三維軟件INVENTOR 2012基礎(chǔ)知識(shí) 2-5 INVENTOR草圖設(shè)計(jì)任何機(jī)器或部件都是由若干零件按一定的裝配連接關(guān)系和技術(shù)要求裝配起來(lái)的。 2.1 幾何立體分類零件是構(gòu)成機(jī)器或部件的最小單元。從幾何構(gòu)形的角度來(lái)看，大都由棱柱、棱錐、圓柱、圓錐等組成。 按照立體構(gòu)成的復(fù)雜程度，可將立體分為簡(jiǎn)單幾何體和復(fù)雜幾何體。簡(jiǎn)單幾何體基本體復(fù)雜幾何體組合體單一的幾何體 一次完整的構(gòu)形操作所得到的實(shí)體 基本體由若干個(gè)基本體按照一定的相對(duì)位置和組合方式有

2、機(jī)組合而形成的較為復(fù)雜的形體稱為組合體。 將組合體分解成由若干基本體組成的方法，稱為形體分析法。 2.2基本體的構(gòu)成方式 依據(jù)現(xiàn)代三維設(shè)計(jì)理念，基本體都是通過(guò)掃描法構(gòu)成的。 掃描法是指一截面線串沿著某一條軌跡線移動(dòng)，移動(dòng)的結(jié)果即所掃掠過(guò)的區(qū)域可以構(gòu)成的實(shí)體或片體。 截面線串可以是曲線，也可以是曲面，又稱為特征圖形。 （1）拉伸運(yùn)算方式 （2）旋轉(zhuǎn)運(yùn)算方式 （3）掃掠運(yùn)算方式 （4）放樣運(yùn)算方式 2.3組合體的構(gòu)成方式 2.3.12.3.1組合體的組合方式組合體的組合方式 組合體中各基本體間的組合方式有三種形式：疊加（形體加運(yùn)算）填料切割（形體減運(yùn)算）除料交割（形體交運(yùn)算）求交切割和交割組合體在

3、空間應(yīng)相交。通常用CSG表示法直觀地描述組合體的構(gòu)成。 2.3.22.3.2組合體的構(gòu)成分析組合體的構(gòu)成分析 CSG表示法是用一棵有序的二叉樹(shù)來(lái)表示組合體的集合構(gòu)成方式。 若干個(gè)相同的基本體，通過(guò)不同的布爾運(yùn)算方式可以得到不同的結(jié)構(gòu)。 同一個(gè)組合體，以不同的組合方式分析，其構(gòu)造過(guò)程不同，且有不同的截面線串。 分析截面線串的真正意義是確立構(gòu)成組合體的特定表面，截面線串又稱為特征圖形。 構(gòu)成組合體時(shí)，必須合理地分解組合體，要通過(guò)反復(fù)假想分解或還原而確立最佳的構(gòu)造過(guò)程。以分解為符合基本體構(gòu)成特點(diǎn)的數(shù)量最少、布爾運(yùn)算過(guò)程最簡(jiǎn)單的立體為最佳。 2.4三維軟件INVENTOR 2012基礎(chǔ)知識(shí)2.4.1

4、常用的三維造型軟件及特點(diǎn) 起源于美國(guó)麥道（MD）公司（該公司于1991年并入美國(guó)通用汽車公司EDS分公司）（1）Unigraphics NX（簡(jiǎn)稱UG NX） 主要適用于航空航天、汽車設(shè)計(jì)、通用機(jī)械以及模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域 基于特征的實(shí)體造型、尺寸驅(qū)動(dòng)的編輯功能，統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)是該軟件的特點(diǎn)，還具有較強(qiáng)的數(shù)控編程能力，而Solidedge是該軟件系統(tǒng)的微機(jī)版本。 (2) Pro/Engineer（簡(jiǎn)稱Pro/E） 美國(guó)PTC公司（Parametric Technology Corporation）開(kāi)發(fā)的三維CAD軟件 以先進(jìn)的參數(shù)化技術(shù)和基于特征設(shè)計(jì)的實(shí)體造型而著稱，具有完整統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型，集CAD/CA

5、M于一體是該軟件系統(tǒng)的特點(diǎn)。 (3) IDEAS 美國(guó)SDRC公司（Structural Dynamics Research Corporation）推出的產(chǎn)品 主要適用于機(jī)械工程，該產(chǎn)品1993年便進(jìn)入我國(guó)CAD市場(chǎng)，以CAD/CAM一體化、造型功能強(qiáng)、易于使用而著稱。其技術(shù)特點(diǎn)是具有復(fù)雜機(jī)械零件設(shè)計(jì)、高級(jí)曲面造型與數(shù)控加工、有限元建模和產(chǎn)品使用壽命分析等功能設(shè)計(jì)模塊。 (4) CATIA 法國(guó)達(dá)索飛機(jī)公司（Dassault）的產(chǎn)品，在美國(guó)著名的CAD/CAM軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上擴(kuò)充開(kāi)發(fā)的。 主要用于航天航空領(lǐng)域，著名的波音777型飛機(jī)便是使用CATIA系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造的。技術(shù)特點(diǎn)是：具有統(tǒng)一的用戶

6、界面、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理以及兼容的數(shù)據(jù)庫(kù)，為企業(yè)的信息集成與管理提供了方便。 需要說(shuō)明的是，上述軟件的核心功能往往大同小異，都能夠滿足大多數(shù)產(chǎn)品的造型需求，重點(diǎn)是掌握正確的造型方法、思路和技巧。 什么是正確學(xué)習(xí)三維造型軟件的方法呢？下面給出幾點(diǎn)建議：（1）從一開(kāi)始就注重培養(yǎng)規(guī)范的操作習(xí)慣，使用效率高的操作方式。 熱鍵快捷鍵鼠標(biāo)右鍵菜單工具圖標(biāo)文字菜單。（2）有選擇地學(xué)習(xí)，集中在一個(gè)較短的時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo)，并及時(shí)加以應(yīng)用，避免面面俱到的馬拉松式的學(xué)習(xí)。（3）對(duì)軟件功能進(jìn)行合理的分類，把握學(xué)習(xí)重點(diǎn)，提高記憶效率。 Autodesk Inventor Professional 2010軟件簡(jiǎn)介Au

7、todesk Inventor是美國(guó)Autodesk 公司最新開(kāi)發(fā)的三維數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件。美國(guó)Autodesk 公司創(chuàng)立于1982年，其主要產(chǎn)品AutoCAD已經(jīng)成為設(shè)計(jì)領(lǐng)域計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的代名詞，其不僅擁有廣泛的用戶群，其文件格式（.DWG）已成為行業(yè)數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)。全球超過(guò)5萬(wàn)所院校使用Autodesk 公司的軟件。Autodesk Inventor是Autodesk 公司針對(duì)機(jī)械制造業(yè)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)于1999年底推出的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件。Autodesk Inventor Professional 2010軟件簡(jiǎn)介Autodesk Inventor最顯著的特點(diǎn)1）參數(shù)化三維特征造型，并融入變量化

8、技術(shù)。2）簡(jiǎn)捷獨(dú)特的人機(jī)界面設(shè)計(jì)3）非凡的大型裝配處理功能，實(shí)現(xiàn)基于裝配的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，有效地管理和使用設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)流。4）具有突破性的自適應(yīng)技術(shù)，進(jìn)一步完善了參數(shù)化設(shè)計(jì)方案。5）三維運(yùn)算速度和顯示著色功能取得突破，提供了最簡(jiǎn)單的方式卻增強(qiáng)了零部件模型的材質(zhì)、光照和顏色的真實(shí)感。6）世界領(lǐng)先的DWG兼容性，方便地導(dǎo)入和導(dǎo)出DWG數(shù)據(jù)，使人們最大限度地利用原有的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和資源。Autodesk Inventor Professional 2010軟件簡(jiǎn)介Autodesk Inventor最顯著的特點(diǎn)7）利用創(chuàng)建的三維數(shù)字樣機(jī)驗(yàn)證設(shè)計(jì)的外形、結(jié)構(gòu)、功能等，加速概念設(shè)計(jì)到產(chǎn)品制造的整個(gè)流程。8）利用已驗(yàn)證的

9、三維數(shù)字樣機(jī)生成制造文檔，有助于在加工前減少錯(cuò)誤和相關(guān)的工程變更。9）具有內(nèi)嵌的、易于使用的運(yùn)動(dòng)仿真和應(yīng)力分析功能，工程師可以在產(chǎn)品投產(chǎn)前利用這些功能和數(shù)字樣機(jī)來(lái)優(yōu)化、預(yù)測(cè)產(chǎn)品未來(lái)的實(shí)際工作情況。10）融合了直觀的三維建模環(huán)境與功能設(shè)計(jì)工具。前者用于創(chuàng)建零件和裝配模型，后者支持工程師專注于設(shè)計(jì)中的功能實(shí)現(xiàn)。11）可快速、精確地從三維模型中生成工程圖，并利用捆綁的AutoCAD Mechanical軟件從事高效的二維機(jī)械繪圖。Autodesk Inventor是一套全面的設(shè)計(jì)工具，包括五個(gè)基本模塊：零件、鈑金、裝配、表達(dá)視圖、工程圖；四個(gè)子模塊：焊接、結(jié)構(gòu)件生成器、設(shè)計(jì)加速器；Inventor

10、Studio。四個(gè)附加模塊：三維布管設(shè)計(jì)、三維布線設(shè)計(jì)、應(yīng)力分析、運(yùn)動(dòng)仿真。2.4.2 INVENTOR2012的用戶界面及基本操作雙擊圖標(biāo)， 需要等待幾秒鐘，系統(tǒng)才能啟動(dòng)并進(jìn)入Inventor 2012的啟動(dòng)界面。新建文件的類型有鈑金零件模板、二維工程圖、部件模板、表達(dá)視圖、零件模板、焊接件部件模板等。一個(gè)文件在磁盤(pán)上僅以一種文件類型表示。Inventor Professional通過(guò)項(xiàng)目來(lái)管理用戶的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、編輯文件的存儲(chǔ)信息并維護(hù)文件之間的有效鏈接，因此通常為新設(shè)計(jì)創(chuàng)建新的項(xiàng)目即單獨(dú)建立文件夾。草圖選項(xiàng)卡模型選項(xiàng)卡工具選項(xiàng)卡視圖選項(xiàng)卡 因誤動(dòng)作關(guān)閉了繪圖區(qū)中的導(dǎo)航欄、狀態(tài)欄、瀏覽器等，可

11、以在視圖菜單中的“窗口/用戶界面”中找回來(lái)。 2.5 INVENTOR草圖設(shè)計(jì)要構(gòu)成立體，重點(diǎn)是繪制其特征圖形。在INVENTOR系統(tǒng)中，用戶通常是用草圖設(shè)計(jì)特征圖形，再通過(guò)對(duì)草圖進(jìn)行幾何約束和尺寸約束，精確定義圖形的幾何形狀，然后通過(guò)拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描等運(yùn)算方式生成基本體，再通過(guò)布爾運(yùn)算生成組合體。草圖與通過(guò)草圖生成的實(shí)體具有相關(guān)性，此后進(jìn)行模型的編輯修改時(shí)，在相應(yīng)的草圖中完成相關(guān)操作后即可更新模型。2.5.1草圖設(shè)計(jì)原則：1)在繪制草圖時(shí)，應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，草圖越簡(jiǎn)單越好。2)盡可能將原始坐標(biāo)系的原點(diǎn)、坐標(biāo)軸和坐標(biāo)平面的投影作為所繪幾何圖形的中心、對(duì)稱線等參考要素。3)生成實(shí)體所用的草圖應(yīng)為閉合的截面輪廓，不閉合的輪廓一般只能生成面。截面輪廓不能出現(xiàn)自交叉的情況。4)草圖中一般是先畫(huà)出輪廓的大致形狀，但應(yīng)盡量接近實(shí)際形狀，否則在添加約束時(shí)容易使繪制的草圖變形。5)草圖繪制完成后要首先進(jìn)行幾何約束，然后再進(jìn)行尺寸約束，約束一定要完全。添加約束的順序?qū)Σ輬D的結(jié)果是有影響的，不合理的添加順序甚至?xí)斐蔁o(wú)法完成正確的草圖；6)添加約束時(shí)應(yīng)盡量采用“先定形狀，后定大小”的策略，即在標(biāo)注尺寸前應(yīng)先固定輪廓的幾何形狀。盡可能用幾何約束來(lái)確定