第2章 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 2-5 INVENTOR草圖設(shè)計任何機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)要求裝配起來的。 2.1 幾何立體分類零件是構(gòu)成機器或部件的最小單元。從幾何構(gòu)形的角度來看，大都由棱柱、棱錐、圓柱、圓錐等組成。 按照立體構(gòu)成的復雜程度，可將立體分為簡單幾何體和復雜幾何體。簡單幾何體基本體復雜幾何體組合體單一的幾何體 一次完整的構(gòu)形操作所得到的實體 基本體由若干個基本體按照一定的相對位置和組合方式有

2、機組合而形成的較為復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)計理念，基本體都是通過掃描法構(gòu)成的。 掃描法是指一截面線串沿著某一條軌跡線移動，移動的結(jié)果即所掃掠過的區(qū)域可以構(gòu)成的實體或片體。 截面線串可以是曲線，也可以是曲面，又稱為特征圖形。 （1）拉伸運算方式 （2）旋轉(zhuǎn)運算方式 （3）掃掠運算方式 （4）放樣運算方式 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（形體加運算）填料切割（形體減運算）除料交割（形體交運算）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來表示組合體的集合構(gòu)成方式。 若干個相同的基本體，通過不同的布爾運算方式可以等到不同的結(jié)構(gòu)。 同一個組合體，以不同的組合方式分析，其構(gòu)造過程不同，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，必須合理地分解組合體，要通過反復假想分解或還原而確立最佳的構(gòu)造過程。以分解為符合基本體構(gòu)成特點的數(shù)量最少、布爾運算過程最簡單的立體為最佳。 2.4三維軟件INVENTOR 2012基礎(chǔ)知識2.4.1

4、常用的三維造型軟件及特點 起源于美國麥道（MD）公司（該公司于1991年并入美國通用汽車公司EDS分公司）（1）Unigraphics NX（簡稱UG NX） 主要適用于航空航天、汽車設(shè)計、通用機械以及模具設(shè)計領(lǐng)域 基于特征的實體造型、尺寸驅(qū)動的編輯功能，統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫是該軟件的特點，還具有較強的數(shù)控編程能力，而Solidedge是該軟件系統(tǒng)的微機版本。 (2) Pro/Engineer（簡稱Pro/E） 美國PTC公司（Parametric Technology Corporation）開發(fā)的三維CAD軟件 以先進的參數(shù)化技術(shù)和基于特征設(shè)計的實體造型而著稱，具有完整統(tǒng)一的數(shù)學模型，集CAD/CA

5、M于一體是該軟件系統(tǒng)的特點。 (3) IDEAS 美國SDRC公司（Structural Dynamics Research Corporation）推出的產(chǎn)品 主要適用于機械工程，該產(chǎn)品1993年便進入我國CAD市場，以CAD/CAM一體化、造型功能強、易于使用而著稱。其技術(shù)特點是具有復雜機械零件設(shè)計、高級曲面造型與數(shù)控加工、有限元建模和產(chǎn)品使用壽命分析等功能設(shè)計模塊。 (4) CATIA 法國達索飛機公司（Dassault）的產(chǎn)品，在美國著名的CAD/CAM軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上擴充開發(fā)的。 主要用于航天航空領(lǐng)域，著名的波音777型飛機便是使用CATIA系統(tǒng)設(shè)計制造的。技術(shù)特點是：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，為企業(yè)的信息集成與管理提供了方便。 需要說明的是，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，重點是掌握正確的造型方法、思路和技巧。 什么是正確學習三維造型軟件的方法呢？下面給出幾點建議：（1）從一開始就注重培養(yǎng)規(guī)范的操作習慣，使用效率高的操作方式。 熱鍵快捷鍵鼠標右鍵菜單工具圖標文字菜單。（2）有選擇地學習，集中在一個較短的時間內(nèi)完成一個學習目標，并及時加以應(yīng)用，避免面面俱到的馬拉松式的學習。（3）對軟件功能進行合理的分類，把握學習重點，提高記憶效率。 Autodesk Inventor Professional 2010軟件簡介Au

7、todesk Inventor是美國Autodesk 公司最新開發(fā)的三維數(shù)字化設(shè)計軟件。美國Autodesk 公司創(chuàng)立于1982年，其主要產(chǎn)品AutoCAD已經(jīng)成為設(shè)計領(lǐng)域計算機輔助設(shè)計的代名詞，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)格式標準。全球超過5萬所院校使用Autodesk 公司的軟件。Autodesk Inventor是Autodesk 公司針對機械制造業(yè)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)于1999年底推出的三維參數(shù)化設(shè)計軟件。Autodesk Inventor Professional 2010軟件簡介Autodesk Inventor最顯著的特點1）參數(shù)化三維特征造型，并融入變量化

8、技術(shù)。2）簡捷獨特的人機界面設(shè)計3）非凡的大型裝配處理功能，實現(xiàn)基于裝配的關(guān)聯(lián)設(shè)計，有效地管理和使用設(shè)計數(shù)據(jù)流。4）具有突破性的自適應(yīng)技術(shù)，進一步完善了參數(shù)化設(shè)計方案。5）三維運算速度和顯示著色功能取得突破，提供了最簡單的方式卻增強了零部件模型的材質(zhì)、光照和顏色的真實感。6）世界領(lǐng)先的DWG兼容性，方便地導入和導出DWG數(shù)據(jù)，使人們最大限度地利用原有的設(shè)計數(shù)據(jù)和資源。Autodesk Inventor Professional 2010軟件簡介Autodesk Inventor最顯著的特點7）利用創(chuàng)建的三維數(shù)字樣機驗證設(shè)計的外形、結(jié)構(gòu)、功能等，加速概念設(shè)計到產(chǎn)品制造的整個流程。8）利用已驗證的

9、三維數(shù)字樣機生成制造文檔，有助于在加工前減少錯誤和相關(guān)的工程變更。9）具有內(nèi)嵌的、易于使用的運動仿真和應(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)字樣機來優(yōu)化、預(yù)測產(chǎn)品未來的實際工作情況。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)計中的功能實現(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械繪圖。Autodesk Inventor是一套全面的設(shè)計工具，包括五個基本模塊：零件、鈑金、裝配、表達視圖、工程圖；四個子模塊：焊接、結(jié)構(gòu)件生成器、設(shè)計加速器；Inventor

10、Studio。四個附加模塊：三維布管設(shè)計、三維布線設(shè)計、應(yīng)力分析、運動仿真。2.4.2 INVENTOR2012的用戶界面及基本操作雙擊圖標， 需要等待幾秒鐘，系統(tǒng)才能啟動并進入Inventor 2012的啟動界面。新建文件的類型有鈑金零件模板、二維工程圖、部件模板、表達視圖、零件模板、焊接件部件模板等。一個文件在磁盤上僅以一種文件類型表示。Inventor Professional通過項目來管理用戶的設(shè)計數(shù)據(jù)、編輯文件的存儲信息并維護文件之間的有效鏈接，因此通常為新設(shè)計創(chuàng)建新的項目即單獨建立文件夾。草圖選項卡模型選項卡工具選項卡視圖選項卡 因誤動作關(guān)閉了繪圖區(qū)中的導航欄、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。 2.5 INVENTOR草圖設(shè)計要構(gòu)成立體，重點是繪制其特征圖形。在INVENTOR系統(tǒng)中，用戶通常是用草圖設(shè)計特征圖形，再通過對草圖進行幾何約束和尺寸約束，精確定義圖形的幾何形狀，然后通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描等運算方式生成基本體，再通過布爾運算生成組合體。草圖與通過草圖生成的實體具有相關(guān)性，此后進行模型的編輯修改時，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)計原則：1)在繪制草圖時，應(yīng)盡量簡單，草圖越簡單越好。2)盡可能將原始坐標系的原點、坐標軸和坐標平面的投影作為所繪幾何圖形的中心、對稱線等參考要素。3)生成實體所用的草圖應(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)草圖中一般是先畫出輪廓的大致形狀，但應(yīng)盡量接近實際形狀，否則在添加約束時容易使繪制的草圖變形。5)草圖繪制完成后要首先進行幾何約束，然后再進行尺寸約束，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會造成無法完成正確的草圖；6)添加約束時應(yīng)盡量采用“先定形狀，后定大小”的策略，即在標注尺寸前應(yīng)先固定輪廓的幾何形狀。盡可能用幾何約束來確定