前言：尋找寫作靈感？中文期刊網(wǎng)用心挑選的基于Autodesk Inventor的平板鋼閘門三維參數(shù)化建模的方法，希望能為您的閱讀和創(chuàng)作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。

摘  要：應(yīng)用目前先進(jìn)的自頂向下的設(shè)計(jì)理念，使用三維Autodesk Inventor軟件為工具,以平板鋼閘門門葉裝置為例,詳細(xì)介紹了主骨架模型與主導(dǎo)零件相結(jié)合的參數(shù)化建模方法及虛擬裝配中各零件之間的干涉檢查, 此參數(shù)化設(shè)計(jì)思路對(duì)于其他機(jī)械的設(shè)計(jì),具有很好的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：平板鋼閘門;三維參數(shù)化設(shè)計(jì);Autodesk Inventor ;骨架模型;自適應(yīng)

    一、概述：在中、小型水利樞紐及水電站金屬結(jié)構(gòu)閘門中，平面鋼閘門運(yùn)用較為廣泛，工程布置多在水庫的輸水洞、渠道及水電站進(jìn)水口、尾水渠，是泄洪建筑物的重要組成部分。

    隨著一批大型水電工程的上馬，壩工技術(shù)和輔助設(shè)計(jì)水平的提高使得鋼閘門的設(shè)計(jì)趨于復(fù)雜化，迫切需要在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的手段和思路上進(jìn)行改革，以適應(yīng)當(dāng)前的設(shè)計(jì)趨勢(shì)。在科技飛速發(fā)展的今天，產(chǎn)品設(shè)計(jì)已經(jīng)進(jìn)入到了全新的三維可視化設(shè)計(jì)階段, 三維參數(shù)化設(shè)計(jì)和二維設(shè)計(jì)相比有直觀形象、容易事先發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷等明顯優(yōu)越性，有助提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，縮短設(shè)計(jì)周期，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。

    二、三維參數(shù)化建模思想

    參數(shù)化技術(shù)是用一組參數(shù)來約定設(shè)計(jì)對(duì)象的信息模型，通過參數(shù)之間的關(guān)系與參數(shù)和設(shè)計(jì)對(duì)象的信息模型的關(guān)系，部分參數(shù)的修改可以直接導(dǎo)致設(shè)計(jì)結(jié)果的自動(dòng)修改。參數(shù)化技術(shù)在CAD軟件中應(yīng)用會(huì)方便了零件的設(shè)計(jì)修改過程，提高了設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)確性。

    本文平板鋼閘門三維參數(shù)化建模以Autodesk Inventor制圖軟件為平臺(tái)，采用目前先進(jìn)的自頂向下的設(shè)計(jì)理念，它強(qiáng)調(diào)從設(shè)計(jì)實(shí)體入手，從設(shè)計(jì)實(shí)體上衍生出設(shè)計(jì)人員需要的分析計(jì)算模型，二維工程圖模型，通過實(shí)體的參數(shù)化模型帶動(dòng)分析模型和二維工程圖模型的改變，達(dá)到提高設(shè)計(jì)效率的目的。因此，我們首先構(gòu)建一個(gè)骨架模型，然后在此骨架模型上進(jìn)行新零件的構(gòu)建或已建零件的裝配，通過添加裝配約束使零件與骨架模型相關(guān)聯(lián)，部分參數(shù)的修改可以直接導(dǎo)致設(shè)計(jì)結(jié)果的自動(dòng)修改，從而實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模的思想。

    三、平板鋼閘門門葉裝置的參數(shù)化建模過程

    平板鋼閘門一般是由可以上下移動(dòng)的門葉結(jié)構(gòu)、埋固構(gòu)件和啟閉閘門的機(jī)械設(shè)備三大部分所組成，本模型只是對(duì)平板鋼閘門的門葉結(jié)構(gòu)及裝置進(jìn)行了參數(shù)化建模。

    1、門業(yè)結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模

    （1）主骨架的設(shè)計(jì)   

    以某拱壩平板鋼閘門(事故檢修閘門)為研究對(duì)象，先初規(guī)劃出計(jì)出該設(shè)備的主骨架。主要是門葉結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，其他設(shè)備都是在門葉結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上而建的。而門葉結(jié)構(gòu)主要是對(duì)面板、主梁、次梁、邊梁、橫向隔板的空間位置的規(guī)劃，由此構(gòu)建了以下主骨架模型，如圖2所示。

    本鋼閘門門葉結(jié)構(gòu)由底葉門葉結(jié)構(gòu)、中葉門葉結(jié)構(gòu)和頂葉門葉三部分組成，主骨架中不包含具體的零件，只是對(duì)平板鋼閘門中面板、主梁、次梁、邊梁、橫向隔板的空間位置作出了規(guī)劃，主骨架中包含了各個(gè)子裝配體的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，改變主裝配體的參數(shù)，子裝配體的空間位置也會(huì)相應(yīng)的發(fā)生改變。

    （2）子裝配和零件的設(shè)計(jì)

    當(dāng)代表頂層裝配的骨架模型確定,設(shè)計(jì)基準(zhǔn)傳遞下去之后,可以進(jìn)行單個(gè)的零件設(shè)計(jì)。這里,可以采用兩種方法進(jìn)行零件的詳細(xì)設(shè)計(jì):一種方法是基于已存在的頂層基準(zhǔn),設(shè)計(jì)好零件再進(jìn)行裝配;另一種方法是在裝配關(guān)系中建立零件模型。零件模型建立好后,管理零件之間的相互關(guān)聯(lián)性。用添加方程式的形式來控制零件與零件之間以及零件與裝配件之間的關(guān)聯(lián)性。

    本文零件是在裝配環(huán)境下的骨架模型上所建立的，在構(gòu)造骨架模型時(shí)創(chuàng)建了許多工作平面作為建立零件的參考面；在工作平面上新建草圖，完成零件的二維輪廓繪制，尺寸是隨意的，沒有進(jìn)行約束，處于欠約束狀態(tài)；選取截面拉升設(shè)計(jì)厚度（也可參數(shù)約束），利用Inventor強(qiáng)大的自適應(yīng)功能，將零件的各個(gè)面與框架的對(duì)應(yīng)參考面添加相應(yīng)的約束。零件會(huì)定位在相應(yīng)的位置，它的尺寸與骨架模型對(duì)應(yīng)的尺寸相關(guān)聯(lián)。當(dāng)框架的尺寸發(fā)生變化時(shí)，零件與它相關(guān)聯(lián)的尺寸也發(fā)生相應(yīng)的變化，從而實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模。

    以底葉結(jié)構(gòu)面板為例：

    1）在裝配環(huán)境中單擊“創(chuàng)建零部件”按鈕，進(jìn)行創(chuàng)建在位零部件設(shè)置，然后在草圖環(huán)境中骨架模型所對(duì)應(yīng)的參照面上進(jìn)行面板的二維輪廓繪制，面板輪廓繪好后---右鍵菜單---點(diǎn)擊結(jié)束草圖--退出草圖環(huán)境。

    2）零件轉(zhuǎn)到了特征面板，單擊“拉伸”按鈕，進(jìn)行相應(yīng)的特征設(shè)置，單擊“確定”按鈕。然后單擊右鍵，點(diǎn)擊“完成編輯”按鈕，結(jié)束零件特征，特征面板轉(zhuǎn)到部件面板。

    底門葉面板是創(chuàng)建的第一個(gè)零件，inventor自動(dòng)將該零件固定，要想實(shí)現(xiàn)零件的自由拉伸，必須右鍵單擊該零件，彈出對(duì)話框中，在取消固定按鈕前邊的“√”，并且開啟自適應(yīng)按鈕前邊的“√”。

    3）零部件的裝配約束：

    單擊“添加裝配約束”按鈕，出現(xiàn)添加裝配約束對(duì)話框，點(diǎn)擊“裝配”中的“配合”，在“選擇”中單擊“第一次選擇”選取面板的上邊緣，單擊“第二次選擇”選取創(chuàng)建的工作平面，在“方式”中選取“表面平齊”選項(xiàng)，單擊應(yīng)用按鈕。

    按同樣的方法，將底葉面板的其他三個(gè)面與所創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的工作面參加相應(yīng)的約束，這樣底門葉結(jié)構(gòu)的面板按我們的設(shè)計(jì)要求固定在了主骨架模型上（圖3）。把主骨架的尺寸發(fā)生變化時(shí)，對(duì)應(yīng)面板的尺寸也會(huì)隨主骨架尺寸的變化而變化，從而達(dá)到參數(shù)化建模的效果。

    同理，把鋼閘門門葉結(jié)構(gòu)的其他面板、主梁、次梁、底梁、頂梁、邊梁、吊耳等零件也建立在主骨架對(duì)應(yīng)的參照面上，這樣完成了平板鋼閘門門葉結(jié)構(gòu)的參數(shù)建模工作

    2、平板鋼閘門門葉裝置的參數(shù)化建模

    由于主輪裝置、籠罩裝置、止水裝置、配重裝置和反滑塊裝置結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，我們是作為獨(dú)立的零部件設(shè)計(jì)的。#p#分頁標(biāo)題#e#

    零件的參數(shù)化設(shè)計(jì)流程為：創(chuàng)建零件→創(chuàng)建表→將表連接到現(xiàn)有零件→為現(xiàn)有特征尺寸制定參數(shù)→通過改變一個(gè)參數(shù)值來調(diào)整零件大小，利用 autodesk inventor的裝配模塊運(yùn)用配合、對(duì)準(zhǔn)角度、相切、插入等約束條件消除其自由度，將創(chuàng)建好的零件進(jìn)行裝配。最后在裝配模塊中將主輪裝置、籠罩裝置、止水裝置、配重裝置和反滑塊裝置對(duì)其添加相應(yīng)的約束安裝在平板鋼閘門門葉結(jié)構(gòu)上，至此平板鋼閘門總裝置的參數(shù)化建模工作完成，                                             

    3、平面鋼閘門的干涉檢查

    利用inventor進(jìn)行虛擬零部件裝配，零部件之間的裝配約束設(shè)置不當(dāng)，就有可能造成兩個(gè)或多個(gè)零部件同時(shí)占用相同的空間。為了避免上述問題的出現(xiàn)，inventor中設(shè)有干涉檢查功能，在零部件交疊處，干涉部分臨時(shí)顯示為實(shí)體。

    干涉出現(xiàn)后的修改方法：首先確定主因，例如螺栓和螺絲連接出現(xiàn)干涉，可能原因有：連接強(qiáng)度不夠，尺寸設(shè)計(jì)不匹配；測(cè)定修改數(shù)據(jù)；修改模型特征；重新干涉檢測(cè)，如果沒有問題，說明模型準(zhǔn)確可行。

    4、工程圖

    模型設(shè)計(jì)完成后，在Autodesk Inventor工程圖模塊中，讀取三維模型到IDW圖紙中，通過投影消隱生成需要的各個(gè)視圖，再添加中心線，尺寸配合，形位公差，粗糙度，技術(shù)要求等能清楚傳達(dá)設(shè)計(jì)信息的各個(gè)要素，便成為指導(dǎo)設(shè)計(jì)生產(chǎn)和施工的平面圖紙。                     

    四、結(jié)論

    本文以Inventor作為建模工具，以平板鋼閘門作為研究對(duì)象，對(duì)其三維參數(shù)化建模進(jìn)行了比較詳細(xì)的敘述。通過上述參數(shù)化建模方法，可得出如下結(jié)論：

    （1）利用Inventor作為鋼結(jié)構(gòu)建模，形象直觀、容易事先發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷等明顯優(yōu)越性，有助提高設(shè)計(jì)效率，縮短設(shè)計(jì)周期，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。

    （2）利用Inventor進(jìn)行三維參數(shù)化設(shè)計(jì)的新理念，以特征為根本，采用自頂向下的架構(gòu)方法，以參數(shù)化圖形為依托，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)和參數(shù)化修改功能。

    （3）應(yīng)用Inventor于鋼閘門設(shè)計(jì)中的效果，對(duì)原來鋼閘門設(shè)計(jì)思想的改造，并結(jié)合當(dāng)前設(shè)計(jì)最新的設(shè)計(jì)理念，將閘門設(shè)計(jì)提高到一個(gè)新層次。同時(shí)對(duì)于其他機(jī)械的設(shè)計(jì),具有很好的參考價(jià)值。