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1、 1第 15 章 典型机械结构设计的实现方法 第 15 章 典型机械结构设计的实现方法 人的固有的设计规则是不应当因为使用了 CAD 软件，而发生明显的改变，而这些规则与Inventor 现有规则的整合，则是十分重要的，更是用好任何 CAD 软件的关键所在。下面就是一些常见的设计构思表达方法和基于装配的关联设计表达实例，供读者参考。如果仔细研究下面的各个例子的装配关联表达细节，读者会发现，其实所有的原理都没有超出传统设计的知识和技术，这些东西的原始构思，是来自传统的、在没有出现 CAD 技术之就早已存在的、而且是很成熟的技术方法。笔者想要讨论的结果，是如何在 Inventor 这个具有参数化/
2、变量化设计能力的软件中，具体实施这些设计技术方法的问题。请注意：这些讨论并不是想说明如何进行已有零件之间的装配方法，已有零件之间的装配方法前边已经仔细讨论过了。这是讨论如何在基于装配关系的前提下，根据现有条件，设计新的零件或者零件上的结构。而这些技巧，都是在 Inventor 中如何正确、完整地表达设计构思，进而产生设计参数求解结果的技巧。所有装配模型中的装配约束已经详细注明了中文解释，请读者细心察看和进行试验。1.1.基轴制的孔轴配合 基轴制的孔轴配合 参见“D001.IAM”（图 15-1）。这是要按照以轴的设计数据为基础，关联设计出壳体上相关结构的例子。关键工程关系：关键工程关系：?孔轴
3、配合：孔轴配合：轴径是确定的尺寸，用“配合”约束，将轴外圆与孔贴合，得出孔尺寸。?大端贴合：大端贴合：用“配合”约束，将轴大端内面与孔零件外端贴合，控制外端位置。?小端伸出量小端伸出量：用“配合”-同向面的约束，将轴小端外面与孔零件大端距离 15mm，控制轴径配合长度；因为孔零件板厚是确定的，这就决定了孔零件圆柱部分的长度。?大端直径：大端直径：用“配合”-同向面的约束，将轴大端直径与孔零件圆柱直径距离 2mm，控制了孔零件圆柱部分的直径。这个例子完全使用装配约束进行关联，壳体壁厚是固定的值，以轴为基础设计，可关联的部分是：改变轴径，可带动孔、孔的凸缘的变化；改变小端伸出量，可改变凸缘的高度；
4、改变大端直径，可改变凸缘的外径 图 15-1 基轴制的孔轴配合实例 22.2.基孔制的孔轴配合 基孔制的孔轴配合 参见“D002.IAM”（图 15-2）。这是按照以孔的设计数据为基础，关联设计出壳体上相关结构的例子。关键工程关系：关键工程关系：?孔-轴配合：孔-轴配合：孔径是确定的尺寸，用“配合”约束，将轴外圆与孔贴合，得出轴径尺寸。?端面配合：端面配合：用“配合”约束，将轴大端内面与孔端面贴合，限制轴的这个面位置。?轴长度关系：轴长度关系：孔长度是确定的尺寸，用“配合”-同向面的约束，将配合轴径小端面与孔零件另一端面距离缩入 2mm，控制了轴零件配合圆柱部分的长度。?孔凸缘直径关系：孔凸缘
5、直径关系：孔凸缘直径是确定的尺寸，用“配合”-同向面的约束，将配合轴径大端外圆与孔凸缘外圆距离缩入 1mm，控制了轴零件大端圆柱部分的直径。这样，装配在壳体中的轴上的结构，将依照壳体孔的尺寸而关联，改变孔径、孔的两侧凸缘厚度、凸缘直径，可带动轴上相关结构的变化。3.3.螺钉连接 螺钉连接 参见“D003.IAM”（图 15-3）。这是一般的螺钉安装结果。为了正确表达设计意图，要求能做到的是，将螺钉安装孔设置成自适应，并与螺钉外径装配，具有间隙。这样，期望在更换螺钉规格后，安装孔能随着螺钉直径的变化自动更新。但是，因为 Inventor 尚无螺纹连接的专用装配功能，因此，螺纹的配合相关参数，例如
6、：螺距、孔螺纹深度和螺钉螺纹长度之类的参数是否合理，需要我们自己设法判断和控制，Inventor 不能做出相应的提醒。3.13.1 基本情况 基本情况 参见 D003a.IAM，安装好了一只 M8 螺钉（M8x35.IPT），想更换螺钉，在浏览器中选定这个零件，在右键菜单中“替换零部件(E)”；之后选定零件 M10 x40.IPT，“打开”，结果可见，更新螺钉，保持装配关系，螺钉孔尺寸自动调整。到这一步，我们还是没法在 Inventor 中真正再现“螺纹连接”的概念，因为对于的螺纹孔图 15-2 基孔制的孔轴配合实例 图 15-3 螺钉连接配合实例 3（而不是光孔）就做不到上述结果。螺纹连接装
7、配，是所有专业设计都会经常使用到的，经典的模式。一般是“基于螺钉”的设计过程，就是先选定螺钉，再处理相关的孔。Inventor 目前只懂得把螺钉“放置”到螺纹孔相关位置上，对于螺纹孔，则不会按照螺纹连接的规则，与螺钉的尺寸实现任何意义上相互的数据“关联”。如果设置成螺纹孔自适应，则只能按照一般孔轴关系处理，而不会按照螺纹旋入的关系处理。结果，就不存在螺纹连接的结果了。如果我们自己设置这个螺钉孔和螺钉外径的直径差，又由于不同的螺距的螺纹连接，牙高也不同，会造成更换螺钉之后的错误。实际设计的需求中，要改换连接螺钉的大小，并不是罕见的。从上述分析可见，目前 Inventor还不能像孔轴配合那样正确地
8、完成螺孔的参数关联改变。实际设计的需求中，检查螺纹连接的矛盾也是很重要的，例如需要监测：?螺钉穿过的光孔是否小于螺钉的外径？?螺钉旋入的螺纹孔在直径、螺距上是否匹配？?螺钉旋入长度与螺纹孔的螺纹长度是否匹配？这些测试相关的基础数据，毫无疑问是 Inventor 已知的，因为所有的这些参数，我们都是通过 Inventor 的相关功能实现设置的，所以在 Inventor 数据库中属于“现有纪录”。因此应当完全可以自动完成上述测试，以真正帮助用户把握螺纹连接的设计参数。可实际上不能，完全没有这类功能可用，实在是遗憾。3.23.2 新的孔特征的可能 新的孔特征的可能 在 InventorR9 中，可以
9、看到孔特征有了新的功能，参见图 15-4。我们选择了 ISO 标准下的“Hex Head Cap Screw”螺钉类型（应当是六角头螺钉）。图 15-4 新的孔参数 图 15-5 螺钉安装结果 4注意，一定要把孔的终止方式设置成“贯通”。默认的是“距离”，这肯定是错的，不通孔无法安装螺钉的 结果参见 D003b.IAM 和图 15-5。其中安装了几乎所有的与“六方头”相关的螺钉。可以看到与孔的装配结果。看来似乎是“六方头螺钉、套筒扳手沉孔安装”模式下的结果。虽然这种结构相当罕见，但也不是没有。问题时，这样的孔特征能够完成于螺钉的安装关系关联么？不能。所以，这个功能不能解决本题目的设计表达要求。
10、3.33.3 圆柱沉头螺钉安装孔的创建 圆柱沉头螺钉安装孔的创建 要想在 Inventor 中按照螺钉的尺寸形状，基于装配关联，确定一个沉头螺钉的沉头孔尺寸，按说应当是没有问题的。沉头螺钉孔有两种：圆柱沉头和圆锥沉头。其中，圆柱沉头孔因为标准件提供的尺寸可以直接用于孔的创建，实际上不必一定要借助装配关系。如果利用装配关系创建孔的大小，参见 D004a.IAM。在原始状态下（参见图 15-4），我们只是确定了螺钉孔的位置和形状，具体尺寸还没有确定；要将螺钉孔的特征造型和零件都设置成“自适应”，准备按照基轴制的配合孔的模式，完成最后造型。其中，带红色倒角的螺钉孔是旋转特征，另一个是孔特征。作旋转特
11、征安装孔的装配，结果很顺利，没有问题。作孔特征安装孔的装配，结果参见图 15-5。很顺利，也没有问题。3.43.4 圆锥沉头螺钉安装孔的创建 圆锥沉头螺钉安装孔的创建 至于圆锥头螺钉安装孔，因为标准件模型提供的数据不能直接用于孔的创建，我们根据专图 15-5 孔特征安装孔的装配结果图 15-4 原始状态 5业知识，知道圆锥孔的角度、但不知道孔大端的加工直径是多少。因此希望能借助装配关系做出正确尺寸的孔。Inventor 给孔特征列出了许多可以单独设置的自适应条目，在圆柱沉孔中也有效；可是唯独就没有这个锥形沉孔的条目，虽然这也是属于孔特征自己做出来的结构。参见图 15-6。其中列出了可以设置成“
12、自适应”的各种可能，但没有锥形沉孔的参数。这种结果，可能是因为 Inventor 与我们的设计规则不同，并不认为这是锥形沉孔；而认为是孔端倒角的特征。而倒角特征不必基于装配进行关联。可见，再用圆柱沉孔的处理方法，肯定是不行了。有什么办法能解决这个问题呢？打开“D004.IAM”，可见我们已经做完了所有的必要条件准备，其中螺钉安装孔是自适应，参见图 15-7。下面企图以装配关系确定沉头螺钉孔的角度和大小：螺钉孔草图无任何驱动尺寸，自适应。参见 D004b.IPT 中“安装孔”的草图。装配螺钉圆柱与安装孔的光孔配合，单边间隙 0.5mm。装配螺钉大端面与安装孔上端面“表面平齐”。移出螺钉，暴露螺钉
13、锥面与安装孔锥面；装配两锥面贴合。参见图 15-8。“确定”后，安装孔将自动调整到需要的尺寸。结果参见 D004b.IAM。这就得到了一种典型的、基于跨零件投影的锥形沉孔的全部应求的设计尺寸了，零件图参见 004.IDW。之后，替换螺钉也没问题。例如将螺钉零件替换为 GB819-85 M4x20.IPT，这是尺寸相当不同的另一个同类型的螺钉，Inventor 还是可能会说“约束矛盾”，别管他，接受，手动更新，就一切正常了。4.4.键与槽配合 键与槽配合 类似的需求不仅是键与槽，还有，导轨、滑块 总之，是一些平面的配合副。参见 D005.IAM，这是复杂一些的设计需求实例。这是常规的矩形导轨。比
14、较麻烦的是准备图 15-6 孔的自适应可能 图 15-7 D004.IAM 原始条件 螺钉配合面 螺孔配合面图 15-8 锥面贴合装配 6夹入一根 1:50 斜铁（导轨镶条）。因为斜角将会影响到导轨的装配关系，而且斜铁的小端厚度不可以太薄，例如这个设计限定在 5mm。具体的设计过程大致如下：创建静止长导轨。在装配中，基于无斜铁的装配关系，创建相关轮廓自适应的动导轨。创建斜铁加入后的结构草图，在小头做宽度为 1mm 的、平行于导轨的小平面，作为装配基准、控制斜铁小端厚度之用。参见图 15-9，注意各个驱动尺寸的表达式。创建“斜铁预留”特征，添加空刀槽，完成静导轨造型。装配两导轨到位。创建斜铁，主
15、要特征完全自适应，斜面大端倒角作为标记。装入斜铁，设置成自适应，与动导轨实现装配关系全约束。装配斜铁与静导轨面贴合，完成。在传统设计中，斜铁是不容易确定参数的，通常是预留较大的量，在装配中配凑。而利用Inventor 基于装配的关联规则，就可以在计算机上“试装配”了，修改图 15-91 中的“小端厚度”尺寸 d22 或其它相关参数，新的斜铁数据就求出来了。这就是基于装配关联记述，提高传统设计的效率和质量的一个设计实例，因此斜铁的全部设计，就可以在此基础上顺利完成了。5.5.燕尾导轨设计 燕尾导轨设计 设计背景 设计背景 燕尾导轨，是机械设计中常见的结构。典型的结果参见图 15-10，其中主要相
16、关零件有四个。对于一般的设计思考过程，是先有静导轨的设计结果，之后参照静导轨设计出动导轨的模图 15-9 结构草图静导轨 动导轨 斜铁 调整螺钉 图 15-10 设计要求 7型；之后根据两条导轨的关系，设计出间隙调整用的斜铁；而调整螺钉多采用现成的结果。本例就是演示如何利用 Inventor 的现有功能，沿着设计思路，顺利地完成基于装配关联的斜铁零件。对于燕尾导轨这种“斜”的装配关联（参见 D006.IAM），目前的 Inventor 还不像处理矩形导轨那样能够简单地完成斜铁的设计，需要有个稍微麻烦一些的过程：完成基础件的设计 完成基础件的设计 假定静导轨已经被上游设计者完成，我们现在是引用它
17、，参见 D006-静导轨.IPT；创建设计方案求解用的装配模型 创建设计方案求解用的装配模型 1)开始新装配，装入静导轨；2)创建与静导轨基于装配关联的动导轨原始模型；3)做斜铁导轨面的法向工作面（参见“导轨法向面”），在这个面上创建草图，准备出 1:50的斜度面，注意笔者是怎样利用驱动尺寸的计算表达式，完成这个参数的；利用这个草图，“拉伸-切削-到”，完成斜面结构（参见“1:50”特征）；4)在动导轨的未来斜铁安装端面上作草图（参见“安装草图”），其中的直线用于代表斜面的最高点位置，而圆则是未来调整螺钉的位置。参见 D006-动导轨 a.IPT；5)装入调整螺钉到位，将 D006-调整螺钉.
18、IPT，依照动导轨上的“安装草图”的草图圆中心线对准，外端面与动导轨的端面平齐。创建斜铁基础模型 创建斜铁基础模型 创建无草图驱动尺寸的“自适应”的斜铁原始模型（长方块），并对着两个导轨利用 6 个装配约束控制方块的尺寸使之足够大，见图15-11和D006a.IAM中的D006-斜铁a.IPT。完成设计求解装配模型。完成斜铁模型 完成斜铁模型 开始新零件，结束草图，衍生 D006a.IAM。衍生参数设置参见图 15-12，其中，只留下斜铁，并用其他导轨和螺钉进行差运算，结果参见图 15-13。可见差运算之后留下的结果。在斜铁两个配合面上作工作面，用面切割，完成配合面的完整造型，结果参见图 15
19、-14。基于调整螺钉差运算之后留下的结果，完成完整的调整螺钉安装结构,注意留出与调整螺钉外圆0.5mm 的径向间隙。完成模型，结果参见 D006-斜铁.IPT。图 15-11 设计方案求解装配模型 图 15-13 斜铁初步模型图 15-12 衍生参数 图 15-14 切割结果 8 完成动导轨模型 完成动导轨模型 开始新零件，结束草图，衍生 D006a.IAM。衍生参数设置参见图 15-15。其中，静导轨和斜铁不要，调整螺钉对动导轨进行差运算，结果参见图 15-16。可见，调整螺钉差运算之后留下的结果。基于调整螺钉差运算之后留下的结果，完成完整的调整螺钉安装结构。借助留下的结果作草图，完成“沉孔
20、”、“堵塞螺纹孔”、“沉孔延长”、“螺纹孔”等特征，接着完其他细节设计。参见 D006-动导轨.IPT。衍生 D006-动导轨 a.IPT 创建一个新零件，这是为了关联产生调整螺钉的安装结构；也是为了避开在正式装配中，三个零件之间可能出现的“循环关联”的问题，Inventor 认为这种“循环关联”是个错误。完成结果装配模型 完成结果装配模型 创建设计方案的正式表达装配模型，装入四个零件，用简单的位置限制装配约束就位，结果参见 D006.IAM。这样，基于静导轨，产生了动导轨；基于两导轨的关系，产生了斜铁基础模型；基于斜铁基础模型，产生了斜铁零件 因此，只要改变设计方案求解模型（D006a.IP
21、T）的相关参数，就能够完成斜铁的自动关联更新，结果装配模型也正确。完成斜铁零件图 完成斜铁零件图 参见图 15-17 或 D006-斜铁.IDW。至此，设计完成。点评 点评 这一切都是衍生的功劳呀！还请读者注意，笔者是怎样利用设计方案求解装配模型、利用草图装配、利用衍生、利用衍生后的结构 处理调整螺钉在有关零件上的结构的。这个例子对于同类具有“斜”的关系的零件装配结构设计，也是有参考价值的。根据现有的零件和装配结果，“填充”出新零件的原始模型，之后再对这个模型依据填充结果补充特征结构。这就是本例所特有的操作过程，而这个过程，也确实是体现了设计思维底层的逻辑关系。6.6.轴承座的创建 轴承座的创
22、建 轴承支撑结构，在机械设计中极为常见。图 15-16 动导轨初步模型 图 15-15 衍生参图 15-17 斜铁零件图 9因为有 Inventor 提供的标准件库可用（详细方法在专门的章节讨论），又可能直接引进合使用轴承，并依据轴承作出关联的、壳体上的安装结构。从设计构思表达来说，有两种可能的创建过程：先装入轴承，后依照轴承创建相关的支撑结构。先创建支撑结构，后装入轴承，依照轴承约束确定支撑结构的大小。6.16.1 装好轴承后，再创建有关结构 装好轴承后，再创建有关结构 做好壳体板，并做出“自适应”的基础安装孔特征，以便能确定轴承安装进来之后的位置。装入轴承。装配轴承到位，壳体安装孔将按轴承
23、外环确定直径尺寸，参见图15-18。编辑壳体板，做过孔中心的草图，投影轴承的相关面（外环内圆小端和外环圆柱面）；投影壳体的相关面，参见图 15-19。依据轴承的投影，做出轴承支撑结构草图，参见图 15-20。注意为了能拆卸轴承外环而需要准备出支撑结构的小孔，比轴承外环的内径加大 1.5mm，而这个重要设计尺寸目前还需要自己查找设计手册才能确定；旋转-添加，创建轴承支撑结构。在支撑结构上添加倒角、圆角等工艺结构，结果参见 D007.IAM。6.26.2 做好相关结构，在装配轴承时确定尺寸 做好相关结构，在装配轴承时确定尺寸 过程如下：做好壳体板，并做出“自适应”的安装孔基础特征，参见图 15-2
24、1。图 15-18 轴承安装到位 图 15-21 原始状态图 15-22 装好轴承的结果 图 15-19 投影轴承和壳体线图 15-20 支撑结构草图 10 按装配关系，将轴承装配到位，参见图 15-22。这时，安装孔的小孔尚未确定尺寸，因为 Inventor 不能装配圆柱面与圆的关系（这就是为什么笔者用这种轴承举例的原因）。需要另外补充加工。编辑壳体板，投影轴承外环锥面小端圆，做出草图，参见图 15-23。做出 1.5m 间距的草图圆，拉伸切削出补充加工孔，修饰，完成设计，参见 D008.IAM。6.36.3 注意事项：注意事项：这样的，依照标准件进行的关联设计，结果可以因为轴承、螺钉等标准
25、件的更换而自动完成相关零件的改变。个别后添加的结构，可能需要做些整理。Inventor 的作者终于明白了，只要标准件的类型不变，它们的参数结构就是完全相同的，例如将 M8 的内六方螺钉更换成 M10 的内六方螺钉，因此相关的螺钉孔结构参数的依据也是与原来完全对应的，只是具体数据不同而已。7.7.锥体-锥孔配合 锥体-锥孔配合 按照一般的设计规则，如果是工具锥体，就是具有充足的标准参数，因此也就不是一定要在设计中配凑才能完成的零件；因此可直接按参数造型，而这些造型的目标也只是为了完成工程图和确认其它部分的参数。但 Inventor 确实能在某种条件下，顺利完成锥体-锥孔在基于装配关系基础上的关联
26、设计，直接使用锥面间的“锥面配合”装配即可。参见 D009.IAM 和图 15-24。无论改变锥体的直径、长度还是锥度，锥孔都能很顺利地根据装配约束更新。可是为什么对 D009a.IAM 中，几乎完全相同的锥孔和锥体安装就不能成功呢？can 参见图 15-25，可见 Inentor 认为是“与另一个约束不一致”，可是，这是本装配的“第一个”约束呀，哪里会有“另一个”？。笔者认为原因并不是 Inventor 自己说的那样，是因为 D009-锥孔.IPT 中，锥孔是与零件一起，在一次回转特征创建中完成的。如果零件不是回转特征；或者虽然也是回转特征零件，但是锥孔是另外一次回转切削创建的，就出错。即便
27、是锥孔与原来特征同轴，就像 D009a-1.IPT 那样，也还是不行。对于这种设计需求，可用的解决方案是使用设计参数的“参数化”方法统一两者的设计数据，或者使用公用草图的衍生关联。总之，不是借助装配约束“变量化”设计方法。例如：基于 D009-Base.IPT 中设计参数的衍生使用，约束创建的相关零件特征，而装配只图 15-23 投影轴承外环锥面小端圆图 15-24 锥面装配实例 图 15-25 出错提示 11是位置的约束。参见 D009b.IAM。例如：基于概念草图 D009-BS.IPT，衍生利用这个草图，添加必要的草图片段，创建相关零件，也可以顺利地完成这个题目的设计需求。参见 D009
28、c.IAM。8.8.球的孔轴配合 球的孔轴配合 球面和球窝的关联设计，是常见的需求。对于 Inventor，球面的装配条件有，表面和球心，参见 D010.IAM。这是企图基于球头的参数进行关联设计的，在球表面贴合的装配关系下，控制球窝和球盖两个零件上的球结构相关尺寸。但实际结果不理想，可能这也是属于“斜的”装配关系的类型，而且 Inventor 没有“球”特征，所以相关的装配方法也就不是严格与“球”对应。在处理这样的装配关联过程中，还是不稳定；离人的思维较远。可以在实际设计中使用参数表关联模式。下面先体验一下：打开 D011.IAM，参见图 15-26，在浏览器中，展开设计基础零件 D011-
29、球杆，选定其中“附加信息”下面的“D011.xls”，在右菜单中“编辑(E)”。之后将自动启用 MS-Excel，在其中将“直径”数据修改一下；保存 Excle 文件，退出 Excel；更新，可见所有模型关联改动。参见图 15-27。详细方法将在下一章讨论。关于球中心点的装配关系，可借用草图做中间过渡者，详细方法参见轴承向心球轴承.IAM中内环和钢球的装配关系定义，参见图 15-28。用构造线做出“钢球定位草图”，将球的中心点与草图圆的中心点装配在一起，这样间接达到完全确定钢球位置的作用。笔者认为，Inventor 目前关于描述“球相切”的装配关系，似乎还有问题，至少笔者还不知道怎样使钢球和内
30、环的滚道之间描述相切的装配约束。使用跨零件投影，也能建立钢球的正确位置，例如轴承向心球轴承 a.IAM 中的钢球的零件建立过程，参见图15-29。可是，这样的钢球依附于轴承内环的过中心线的图 15-29 钢球的另一种造型方法 图 15-26 编辑设计数据 图 15-27 参数表与装配模型 图 15-28 轴承钢球的装配实例 12面，所以将不能转动。好在轴承模型中也没必要转动它。9.9.斜齿轮装配 斜齿轮装配 参见 D012.IAM。根据设计，已经确定了两个斜齿轮的详细参数，现在需要将它们按照正确的关系装配起来，以便进一步设计壳体的相关结构，这时，壳体设计将是基于两个斜齿轮的装配结果。两斜齿轮的
31、啮合装配，条件如下?需要一个“基线”，这个基线经过齿宽中间面。?齿宽中间面与齿轮轴线交点“参考点”在基线上。参考点在齿轮上做出。?齿轮端面夹角与齿轮螺旋角相关，本例设定为 25。?齿轮分度圆柱相切，各自得分度圆柱曲面在零件模型上做出。在这个设计中，我们没有做出轮齿造型，因为不需要；而且 Inventor 没有“齿轮”的特征数据结构。便是做出了轮齿，因为 Inventor 目前也不理解“齿轮啮合”的概念，也没有相关的装配功能，因此也就没有意义。实际上，齿廓对于两个齿轮的空间啮合关系的影响，在设计过程上说，是在啮合关系确定之后才能被确定的；而我们这样装配齿轮是为了往下设计轴、其他结构和壳体等相关零
32、部件，而不是为了齿轮加工。装配过程如下：?创建齿轮 D012-Z1 和 D012-Z2。?创建“基线”，参见图 15-30。构造线形，草图圆是第一装配基准。?将 D012-Z1 的参考点装配对准到基线的草图圆心上。?将 D012-Z1 的端面装配到与装配环境的 XY 面平行。结果参见图 15-31。?将 D012-Z2 的端面装配到与基线平行。?将 D012-Z2 的端面装配到与基线平行。?装配两齿轮分度圆柱曲面相切。?装配两齿轮端面夹角 25。?将 D012-Z2 的参考点装配基线上。结果参见图 15-32。图 15-30 基线草图图 15-31 D012-Z1 的装配结果图 15-32 最
33、后的装配结果 13完成后，就可以调整齿轮参数和轴线空间夹角等所有得设计数据，进行具体的设计数据配凑了。这个例子做出了轮体，仅是为了能够在装配中方便地察看、定义与其他零部件的位置和间距。10.10.伞齿轮装配 伞齿轮装配 参见 D013.IAM。齿轮模型中的节锥曲面造型、节锥顶点，完全是原有概念的再现，参见图 15-33。本例齿轮模数 3，为了简化，这个设计中没有仔细计算当量齿数，也没有圆整节锥角。关键装配关系是：节锥顶点重合和节锥面相切。完成后，改变任一齿轮的节锥草图线角度，即可形成新的设计结果。相信不需要过多的、大家已经熟知的设计知识介绍，读者也能自己结合专业设计，理解这个例子。11.11.
34、平-V 导轨付的配合 平-V 导轨付的配合 参见 D014.IAM。导轨付以静导轨为设计基准，工作台基于装配关系自动关联。改变“D014-静导轨”零件的参数（例如导轨中心距），可见工作台导轨会有相应的变化。12.12.关联创建新的连接结构 关联创建新的连接结构 参见D015D015.IAM，其中“D015-老件”是引用以前设计的结果，不可改动；而“D015-新件”是目前的设计。设计要求在新件上设计出老件安装的连接结构，设计条件是：?新、老件孔对正；?老件安装底面到新件中心线间距为 25mm；?做出新件上的、与老件对应的 M4 安装螺孔和相关结构。新、老件的样子参见图 15-34。具体过程如下：
35、?创建新装配，引入两个零件，将两者的孔轴线对准，参见图 15-35。图 15-33 锥齿轮造型实例 图 15-35 图 15-36 新建零件原有零图 15-34 新、老零件 14?将老件结合面和新件轴线装配成间距 25mm，参见图 15-36。?将老件的对称面与新件轴线对准角度，参见图 15-37。?编辑新件，基于老件的结合面创建新草图，投影老件连接部有关的轮廓，投影结果参见图 15-38。?拉伸-到，用“最短方式”做出连接结构；做铸造圆角；?将原有拉深孔的位置拖放到最后，使孔打通，参见图 15-39。?在结合面上建草图，删除与螺孔位置无关的草图，投影老件的连接孔位置，参见图15-40。这样做
36、是因为连接螺钉孔中心有可能没有落在老件的圆弧中心点上。?测量老件孔为 5mm，因此确定螺钉孔为 M4，打螺纹孔，完成。结果参见D015D015a.IAM。这里，有很浓烈的“配做”的味道，而思路与实际上的配做完全相同。就是说，等装配好了之后再“补充”连接结构，是工程师常见的设计思维，而 Inventor很好地完成了具体的表达和设计数据传递。这一点在传统设计中，可是不太容易实现的。唯一不很顺畅的是，螺纹孔信息还要靠测量结果去推测 图 15-37图 15-38 图 15-39 图 15-40 连接螺钉孔草图 1513.13.相互参照轮廓的结构设计 相互参照轮廓的结构设计 设计中，比较复杂的情况是，两
37、个零件在装配状态下“相互参照”。这是比较极端的用法。设计过程是：?新建装配，做新零件 D016-1.IPT；50 x80，厚 15 的方块；?再创建新零件 D016-2.IPT，在 D016-1.IPT 的面上作草图；?投影 D016-2.IPT 的矩形轮廓，添加草图，拉伸出实体。参见图 15-41；?在新零件的面上达 4 个孔，参见图 15-42；?结束、回到装配、设置 D016-1.IPT 成为“自适应”，但是发现有菜单中不可操作。打开 D016-2.IPT，菜单“工具(T)”-“文档设置(S)”。在“造型”选项卡中，关闭“在部件中使用自适应”开关，如图 15-43。?“确定”，关闭并保存
38、 D016-1.IPT，回到装配，发可以设置成为自适应了。?双击在 D016-1.IPT，编辑，在两者的结合面上作草图，投影在 D016-2.IPT 的 4 个孔，参见图 15-44 左。?以投影的圆心为中心，创建螺纹孔，结果参见图 15-44 右。关联测试 1：关联测试 1：编辑 D016-2 零件的有关尺寸，无论是尺寸 40 还是孔位限制尺寸，可见 D016-2 零件的关联孔能够正确跟随更新。关联测试 2：关联测试 2：图 15-41 创建新零件图 15-43 开关设置 图 15-44 关连打孔 图 15-42 打孔 16编辑 D016-1 零件的有关尺寸，无论是 50 还是 80，只要与
39、编辑 D016-2 零件的有关尺寸不矛盾，也能够正确关联更新。结果参见 D016.IAM。这种相互参照轮廓投影的关联，也是一种隐含的装配关联关系。如果尺寸调整量过大，个别时候可能不会成功地自动更新，可尝试对着相关零件使用“全部重建”，进行手动更新，一般都可以完成。应当说，这样需要交叉参照的设计，不是很常见；如果情况更为复杂，比较可靠的做法应当是参数表驱动或者用装配关系驱动。14.14.较复杂的面相互配合 较复杂的面相互配合 例如在 D017.IAM 中，D017-1 是原始零件，现在要创建新的 D017-2 零件，就像模腔一样，与原始零件表面相关，间隙为 1mm（相当于板厚）。过程如下：?创建
40、新零件，衍生 D017-1 零件为 D017-2.IPT，并转换成曲面。这是个中间过渡的模型，它的作用是在新老零件之间建立数据连接。?参见图 15-45。以底面做草图，拉伸出零件基础特征，之后作出底面的工作面，作为“装配基面”。?删除无关面，为了方便观察，应当先“抑制”拉伸特征。参见图 15-46。?创建 1mm 间距的等距曲面，参见图 15-47。图 15-45 基础特征创建 图 15-46 删除面图 15-47 创建等距曲面 17?解除拉伸特征的抑制，用新建曲面切割，完成模型。参见图 15-48。结果另存为 D017-2.IPT，装配两个零件，结果参见 D017.IAM。这里使用了衍生技术
41、、实体与曲面混合造型技术、曲面创建技术，可以说这是 Inventor 在处理复杂关联造型技术方面的一个典型例子。更改 D017-1.IPT 上的特征参数，可见 D017-2.IPT 迅速跟随、正确更新，完全能做到基于装配关系的关联设计。甚至后来添加某些特征（参见图 15-49）也没有问题。笔者不是从事模具设计专业的，因此不敢说这个例子就是模具设计所要的结果。但是以笔者对模具设计粗浅的理解，这个结果似乎已经实现了典型的模腔设计过程中的主要目标。更多的细节，读者可以按照这个线索继续进行更深入的技术方法讨论。Inventor 的能力可见一斑，过程简明而流畅。另外的例子参见 从“D017a-胶圈.IPT”模 型 开始，到“D017a-模具.IPT”、到“D017a-模 具0.IPT”、并分别创建相关的模具零件，完成设计的过程。最后结果参见 D017a-模具装配.IAM。图 15-48 切割成形图 15-49 装配结果 后添加的特征 图 15-50 胶圈模具