黃錦文

（江西省冶金技師學(xué)院，江西新余338015）

0 引言

所謂裝配體零件的關(guān)聯(lián)設(shè)計，就是在裝配體中一基準(zhǔn)零件的某些特征尺寸發(fā)生了改動，那么相配合的零件尺寸也相應(yīng)發(fā)生改變，這使工程師在不斷修改零件外形的機械設(shè)計過程中勞動強度大為降低，原本復(fù)雜的設(shè)計過程變得簡單有序。本文以典型的基本的軸孔裝配為例，探尋軸孔裝配下基軸制孔配合孔零件的關(guān)聯(lián)設(shè)計方法。如圖1所示，孔軸配合原始條件很清楚，設(shè)計的基準(zhǔn)零件為軸，軸徑為φ12 mm，3 mm與6 mm兩尺寸為軸孔配合造成的對孔的位置與尺寸的要求［1］。軸與孔間要實現(xiàn)公差為H7/h6的配合關(guān)系，目前以Inventor軟件功能還不能在裝配環(huán)境下表達零件間裝配的公差，只能靠工程圖來表示?，F(xiàn)在要在三維實體裝配環(huán)境下依據(jù)軸的尺寸與裝配位置要求，推算出孔的形狀，并生成三維實體。根據(jù)要求，有3種方法關(guān)聯(lián)設(shè)計方法可以求出孔的實體特征。

圖1 軸孔裝配尺寸要求示意圖

1 裝配環(huán)境下孔零件的自適應(yīng)設(shè)計

所謂自適應(yīng)就是基于裝配體裝配關(guān)系下對零件的尺寸進行控制，使之達到裝配約束要求。如果基準(zhǔn)零件的特征尺寸發(fā)生了改動，那么自適應(yīng)零件尺寸也相應(yīng)發(fā)生改變。首先將基準(zhǔn)參照軸零件的實體繪出，再根據(jù)裝配要求對孔零件進行設(shè)計。利用軟件“旋轉(zhuǎn)”命令生成孔特征實體前，在草繪中要對能確定的尺寸先行標(biāo)注，例如φ12 mm的尺寸；有些尺寸如軸徑與3 mm等是裝配約束尺寸，屬于暫時不能確定的尺寸，應(yīng)在裝配環(huán)境下采用自適應(yīng)方法自動關(guān)聯(lián)產(chǎn)生，先不要標(biāo)注，具體見圖2。

進入軟件裝配環(huán)境下先導(dǎo)入軸零件，再把孔零件裝入，第一步確定孔零件的自適應(yīng)身份，采用圓柱面與孔面配合約束方式使軸的圓柱面和孔的挖空的面對齊，此時孔徑就關(guān)聯(lián)了軸的直徑尺寸［2］。再采用端面對齊約束方式把孔A端面與軸的端面對齊，接著對孔B端面與軸直徑為φ12mm的圓柱端面進行平齊約束，設(shè)定平齊的距離為6mm，最后采用配合約束使孔小圓柱面距離軸上端圓柱面的距離為3 mm，具體如圖3所示。通過以上步驟，在裝配約束條件下就控制了整個孔零件的尺寸。為了檢驗裝配下設(shè)計的零件是否具有關(guān)聯(lián)的關(guān)系，可改變其中軸的直徑，例如增大到φ30 mm，看孔的直徑是否也相應(yīng)發(fā)生了改變，實驗結(jié)果表明孔的直徑也跟隨軸的直徑而變大了。

圖2 孔零件草繪圖

圖3 孔與軸裝配約束圖

2 基于衍生技術(shù)零件的關(guān)聯(lián)設(shè)計

創(chuàng)建新零件，首先衍生軸零件的幾何形狀，在衍生對話框中衍生軸的的實體為參考曲面，見圖4選定草繪面，投影軸的衍生曲面的最大輪廓素線和邊線，以便以這些位置特征線為尺寸基準(zhǔn)來控制孔的形狀和位置關(guān)系。在上次選定的草繪面上繪制孔零件的截面大概輪廓形狀，再利用水平約束和垂直約束使其孔的線與投影的特征線之間平齊，再通過尺寸標(biāo)注，確定軸孔裝配位置間的距離尺寸，最終確定孔的形狀，操作步驟如圖5所示。最后采用旋轉(zhuǎn)實體特征命令，生成裝配衍生環(huán)境下的孔零件。經(jīng)測試表明，當(dāng)軸的直徑變化時，孔的直徑也跟著變化，這就說明衍生過來的軸的特征曲面與孔的設(shè)計尺寸相關(guān)聯(lián)。

圖4 衍生軸實體為參考曲面圖

圖5 草圖與投影特征線約束圖

3 基于參數(shù)化零件的關(guān)聯(lián)設(shè)計

此種方法求孔的形狀特征首先要列出軸零件參數(shù)FX表，在軸零件FX表中會列出模型特征的參數(shù)值，合理采用其參數(shù)值作為孔特征建模的依據(jù)。首先把軸草圖中各特征尺寸變成表達式模式，重新定義FX參與裝配部分模型特征參數(shù)值的名稱，以便理解和使用。把重新定義FX特征參數(shù)值導(dǎo)出并保存，如圖6所示。新建孔零件，在FX參數(shù)表中鏈接在軸零件中已定義好的尺寸參數(shù)，這時尺寸參數(shù)就進入了孔零件用戶參數(shù)表中。新建草圖，繪制孔零件截面形狀，尺寸標(biāo)注中引用列表參數(shù)，此時孔的形狀及配合尺寸已經(jīng)完全關(guān)聯(lián)了軸的特征尺寸，形成了在參數(shù)驅(qū)動下的零件關(guān)聯(lián)設(shè)計。

圖6 FX參數(shù)輸出圖

4結(jié)語

通過上述軸孔裝配下基軸制孔配合孔零件的設(shè)計，文中列舉出3種不同的零件關(guān)聯(lián)設(shè)計方法，采用這些設(shè)計方法既提高了零件設(shè)計效率，又使機械設(shè)計安全可靠，使原本復(fù)雜的設(shè)計過程變得簡單有序，今后在更復(fù)雜機械部件設(shè)計中要重視這些關(guān)聯(lián)設(shè)計方法的應(yīng)用。

［1］ 馬曉麗.機械產(chǎn)品設(shè)計［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2005.

［2］ 何琳，劉勝利.工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計（Inventor 2010）［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2011.

［3］ 濮良貴,紀(jì)名剛.機械設(shè)計［M］.北京：高等教育出版社，2006.