Autodesk Inventor在组合夹具站的应用

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－－设计师的得力助手
/ r% |; }1 M7 p" f6 h1 pAutodesk Inventor是一种高效的机械设计软件，它生成的三维数字模型可以在设计变成真实产品之前就让设计师得到在未来工程环境中表现的测试和仿真，节省了时间，同时，给设计师提供了更多便利！
跃进汽车股份有限公司（以下简称南汽跃进）是我国最早的轻型卡车制造基地，目前，公司拥有6个专业厂（分公司），主要从事跃进系列载货汽车及其底盘、客车及其底盘、皮卡车、多功能旅行车、专用车、越野车等生产。
( Z/ A7 }7 t$ x. D项目背景
我公司的设计部门长期使用CATIA三维设计软件，但由于软件的购买成本和使用成本过高，所以，在工装夹具部门还是一直在使用Autodesk 公司的AutoCAD?在进行二维设计。随着企业的快速发展，新产品开发更新换代的速度加快，产品的品种、系列和规格也越来越多,已形成了多样化的结果，这对组合夹具提出了更高的要求，性能可靠、装配时间短和灵活快速的组合夹具成为夹具的首选。
组合夹具由一套预先制定好的由各种不同形式、不同规格尺寸的标准组件和组合体组成，其中，部分组件尺寸精度高、硬度高、耐磨性好并且有完全的互换性，利用这些组件的相互配合，我们可以根据被加工工件的工艺要求很快地组装出用于机械加工及检验、装配等各工种应用的夹具。
多年来，由于时间、软件环境的限制使得组合夹具的总体设计与系统结构设计只能串行不能并行；夹具工艺师对工件的定位、装夹设计主要依赖经验，造成定性分析较多、定量分析较少且计算复杂，同时缺乏必要的优化设计，使得设计的图样不够直观。在装夹过程中，设计过程前期的潜在问题在总装时汇总才得到汇总，如果达不到预期的效果甚至造成返工。比如设计过程中的装配干涉问题，如果无法在设计中提前发现就会造成工人的劳动强度增大。上述情况已经很难适应当今快速、多样化的制造需求。
为了适应新的需求情况，组合夹具站需要使用一种成本适中的三维软件，用他可以创建三维实体模型，既而利用设计出的三维模型进行模拟装配和静态干涉检查、机构分析、动态干涉检查、动力学分析、强度分析等。同时，由于组合夹具的组件全部是标准件和系列件，而且数量有限，还需要软件能够储存和检索组合夹具的各种零件，能够识别并直接调用SAT、STEP、IGES格式的文件进行装配。
( V" u" f& ~$ c0 x9 F$ W. n, h* e9 x软件选型
6 X: H# i6 J3 ]) A/ v" q在软件选型初期，我们需要考虑以下因素，首先，确定软件可以识别STEP、IGES等格式的三维实体模型（添加“数据”）；其次，软件的三维造型功能要较为强大且易于上手；第三，软件还要有一定的二维制图能力，能够对改为SAT、STEP、IGES格式的文件进行顺利导入，以方便夹具的生产制造。
通过Autodesk 公司售前工程师的演示和介绍，我们认识到 Inventor产品系列软件包不但提供了二维绘图用的AutoCAD? Mechanical软件和数据管理软件，而且通过“与DWG真正协作”兼顾三维设计效率和二维工程设计数据。由此，我们认可了Inventor功能强大的三维造型、对CATIA数据的导入能力以及避免二维设计数据和AutoCAD专业技术上的追加投资方面的优势。于是，我们最终购买了Autodesk Inventor PROFESSIONAL 9.0网络版并且开始应用于组合夹具的设计工作。
软件应用
- Z* l: P) _1 N  r/ o( m作为组合夹具工艺人员，我们希望有一种可行的方案能够解决组合夹具零件的系列造型，检索和二次使用的问题。（图1为组合夹具库结构）在Autodesk技术工程师的支持下，我们尝试使用Inventor的iPart（智能零件）功能来生成系列零件。Inventor中的iPart是使用EXCEL参数表形成一个零件族 （本质上相似的零件或组件、特征的集合，但在一两个方面稍有不同，比如大小等特征），对于重复性高、相似性大的零件或者标准件，系统不需要对其中的每个规格都建立一个表，而可以使用一个原始样本零件及参数表生成iPart，这样就可代表无数个零件。在任何需要的时候，只要调出参数表内任一个零件的名称即可自动产生一个照参数表所示尺寸比例的零件。
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iPart提高了标准化组件的用途，它允许在Inventor中表示实际的零件清单。由于来自同一族零件的实例互相之间可以自动互换，iPart使得组件中的零件和子组件的互换变得容易（图2～4是以方形基础板为例说明创建零件库的操作步骤）。

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( o: i# K  I4 X0 e1 o在实际设计工作中我们逐渐发现了Inventor软件的更多优点：
1、组合夹具动态虚拟装配
加工工件在组合夹具上的定位夹紧和最终装配是设计的关键部分。我们需要通过使用软件在计算机上完成产品零部件的实体造型、虚拟装配、干涉分析等多次协调的设计过程，以杜绝由于零件设计的错误积累而导致产品的返工现象。Inventor完成这项工作非常容易，只须定义出工件与各组合夹具组件之间的关系，系统就会根据给出的约束关系将工件和夹具组件自动安装到位，如果改变原有设计，与其相关的夹具组件位置也会自动改变。Inventor自适应的功能使得夹具组件的一些在零件设计阶段难以确定的尺寸可以在装配中加入关系或进行约束来自动改变，从而真正实现了设计的互动。
8 {+ C% h( w6 k+ N7 U2、装配体的分析
对夹具装配体的结构、大小和转动惯量等的分析是总体设计的重点之一，传统的设计过程中，装配体的大小、质量、质心、转动惯量只能靠手工计算，大多数情况只是依靠经验，准确度不能保证，给总体设计带来困难。但在Inventor中，装配结束后软件可以直接给出以上参数。提高了分析效率。
3、爆炸图和工程图的生成
虚拟装配完全满足性能要求后，可以使用Inventor的表达视图来动态模拟整个装配体从组件到形成装配体的安装过程和安装方式，使装配过程中各零件空间位置的表达更加清晰和真实。
) n: a+ Y3 ?# k1 S* y0 u装配体的工程图制作变得更为简单，在菜单上指定一个命令就能立即完成。对于较为复杂的组装图，剖视、局部放大等视图也非常容易生成。同时，能将三维组装模型作为独立视图缩放后放于图上，大大提高了工程人员的阅读速度，也为三级审签的校对、审核、批准也省去了图面检查时间，可以使设计师投入更多的精力进行功能性审查，同时也消除了非专业人员很难沟通的瓶颈。
, a$ G0 Y. q: v* j结语
: l5 v9 \  |7 m2 ?% M. B$ {应用Inventor后，我公司的生产效率得到了很大的提升，我们还要将Inventor扩展到南汽跃进更多的应用部门。我们相信选择Autodesk是正确的！【MechNet】
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