Inventor在模具设计中的应用

目前在中国制造业CAD技术已经成为工程设计领域应用最为广泛的技术,美国Autodesk公司开发的CAD图形数字化专用软件,由于其功能强、易掌握、使用方便,二次开发性好,受到了世界各国工程设计人员的欢迎,被广泛应用于机械、建筑、电子、化工、航天、汽车、轻纺、服装、地理、广告设计等领域。 针对我省产业结构调整的实际,结合振兴老工业基地和现代装备制造基地建设的需求,加快三维CAD应用和三维造型分析计算等技术的工程化和产品化进程,为企业信息化提供强有力的技术支撑,高职学院应该发挥应有的作用。

美国Autodesk公司推出的三维机械设计软件Inventor,它与AutoCAD完全兼容。提供了独特的草绘功能、简单方便、快速智能的2D自适应布局,可以方便地从二维转换到三维,使用自动尺寸标注可以完成所有的关键尺寸标注,包含标准的机械零件库。Inventor提供了拉伸与旋转、扫掠特征与螺旋体成型方法,具有生成组合与展示、工程图与零件表、金属盒(钣金)各种各样机械类零件的功能。

Inventor具有优秀的三维设计解决方案,杰出的三维参数化尺寸驱动系统,产品零部件的各个视图和图纸数据的关联性,独特的自适应技术,优秀的工程图功能。在各种CAD软件家族中处于领先地位,一经推出就深受用户的欢迎,在计算机辅助设计领域有着较高的市场占有率。Inventor80是最新版本,该版本在运行速度、整体处理能力、网络功能等方面都达到了一个全新的水平。

1 在模具设计中的应用

目前塑料零部件其制品已在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中得到广泛的应用,60%～80%的塑料零部件都要依靠模具成形。用模具生产零部件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗,是其它加工制造方法所不能比拟的。由于塑料注射成型过程复杂,制品质量不易保证。传统的二维模具结构设计已越来越不适应现代化生产和集成化技术要求。模具设计、分析、制造的三维化、无纸化要求新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具。所以采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的CAE分析、模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享。因此在模具设计中应用Inventor8.0的辅助设计功能,进行精确的分析计算,还能够用于机械零、部件的动平衡计算,能缩短设计周期,提高设计效率,便于模具结构形状和尺寸的改进。实体模型还可以在强度计算的有限元分析中再次使用,实施优化设计。

本文以齿轮为例,对齿轮进行优化设计。由于齿轮形状比较复杂,以往在进行计算时通常采用图解法计算其体积、质量和重心,即先将齿轮划分成若干近似规则形状的小块,分别计算各小块的体积、形心,再将其迭加后得到整个齿轮的体积和形心。这样做费时费力,并且计算结果受到作图精度的影响较大。为了提高设计效率,应用Inventor8.0软件对齿轮进行三维实体造型,并用软件的辅助计算功能得出整个齿轮的体积、质量和重心等几何特性,从而提高了计算的精度和设计效率,并且便于塑料注射量的计算和模具结构的合理改进。因此有效地运用Inventor8.0的辅助设计功能,从而取得了简洁、高效、精确的设计效果。

2 设计步骤

齿轮是最常用的机械零件,应该根据齿轮参数和精度等级来绘制齿轮。

2.1 根据齿轮尺寸构建二维草图,建立尺寸之间的参数关系表

(1)在参数表中用户参数表内添加4个参数: 齿数=39、模数M=4mm、齿形角A=20°、齿厚=35mm,并且根据需要设置参数的值和单位,如图1所示。

图1 参数关系表

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