Autodesk Inventor及其在信息化集成中的應用

2013-05-21 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

我國CAD的應用始于上個世紀70年代后期,90年代中期得到普及,到了90年代后期,CAD技術的應用向縱深發展,一是使用二維繪圖CAD軟件向三維設計軟件的發展,二是由零部件設計向整機設計發展,三是由單獨運行向應用PDM技術集成運行發展。

1、前言

我國CAD的應用始于上個世紀70年代后期,90年代中期得到普及,到了90年代后期,CAD技術的應用向縱深發展,一是使用二維繪圖CAD軟件向三維設計軟件的發展,二是由零部件設計向整機設計發展,三是由單獨運行向應用PDM技術集成運行發展。然而,目前相當多的企業仍然停留在“甩圖版”階段,一直使用二維繪圖軟件,這相對于傳統的手工繪圖雖然具有很大優越性,但隨著一些工程項目復雜度的提高,二維軟件的弊端漸漸顯現出來。雖然不少企業已經使用三維設計軟件,并且許多三維設計軟件具有面向整個產品設計過程,以及優化分析、計算等良好功能,同時兼有系列、通用、零部件(模塊)庫,提供數據庫的工作平臺,但由于其使用的復雜性,使得三維設計軟件難以象二維設計軟件那樣得到普及。因此,解決設計平臺從二維向三維轉變,以及方便實現CAD與PDM的集成,達到設計制造的信息化,是目前迫切需要解決的問題。由于Autodesk公司的AutoCAD在國內有著長期應用歷史和廣泛的基礎,加之由Autodesk公司推出的Inventor三維設計軟件,有著良好的操作性和易用性,以及與二維CAD軟件的良好的兼容性等優點,同時能與Autodesk公司的產品數據管理系統Productstream進行無縫連接,因此以Inventor作為三維設計軟件,對于實現產品的三維設計與信息化管理具有積極的意義。

    2、Inventor主要功能概述

與其他同類產品相比,Inventor用戶界面簡單,三維運行速度快和顯示著色突出。其主要功能如下:

    2.1.Inventor是基于特征的三維實體模擬系統

在Inventor中,主要有兩種特征,一種是以草圖生成的三維特征,以草圖生成的三維特征由畫草圖的方式生成。另一種是放置的特征(如抽殼和倒角),放置的特征通過提供位置和參數的方式產生。另外,工作特征可以用來構造和建立各種特征之間的相對關系。

    2.2.Inventor的裝配方式和自適應裝配技術

在Inventor中有三種裝配方式。第一種方式是,先將所有的三維實體零件設計好,然后在裝配文件中將這些三維實體零件逐一裝配在一起。第二種方式是,零件可以在裝配的過程中臨時構造,也就是說,設計者可以從一個裝配文件開始,因需要在裝配的過程中構造新的零件,在裝配的環境中工作可增強對于現有的實體零件以及新零件的需求的直感和視覺化的映像[1]。第三種方式是前兩種方式的結合,這種方式可以事先作好一些實體零件,然后再開始一個裝配文件,將這些零件裝配好,然后繼續構造新的零件。當一個裝配件完成后,系統可以產生一個材料清單以連接到其他的資料庫中。

自適應技術可以使用戶很容易地定義零件的尺寸和形狀,而不會產生任何無法預料的裝配關系問題。如果提出的問題能夠解決,其系統將自動解決而忽略該問題是如何實現的。

Autodesk Inventor的自適應裝配,允許在無參數或方程的情況下,定義關聯零件的關系。自適應裝配獨立于次序,并且定義的關系不受制定關系的限制。

    2.3.Autodesk Inventor的項目文件和多用戶環境

Autodesk Inventor提供了用來對產品設計中文件的存儲位置和當前狀態進行管理的項目,用戶可以自己定義多個項目,但是同一時刻只能有一個當前活動的項目。只有所在的文件是在當前項目里,才可以打開。每個項目都是以文件形式存在的,項目允許Autodesk Inventor中的產品設計和計算機的文件系統具有較大的獨立性,可以在網絡環境下為設計團隊提供一個統一的框架。

項目文件為Inventor提供了一個在多用戶環境下團隊設計工作的工具,能進行并行設計,個人工作空間,避免沖突。其多用戶環境有共享和半隔離兩種模式。共享模式下,每個用戶直接對公共數據文件進行操作,而半隔離模式下被編輯的文件從服務器上復制到了個人空間,未被復制的可以在服務器上繼續被用戶引用。

3、Inventor使用的幾點體會

    3.1.Inventor易學、易用

經過一個月左右的時間的自主學習和摸索,就可以達到了熟練操作軟件完成設計任務的程度。這主要得益于Inventor操作簡單、易學、易用的特點。

    3.2.Inventor可以幫助用戶直觀地檢查機構干涉情況

在機械設計中,機構干涉較多,用二維軟件設計,不方便檢查干涉情況,而Inventor作為三維軟件,可以很好地克服這個問題,并能方便地從空間上描述幾何體和不規則幾何體等,讓用戶用得既方便又放心。

    3.3. Inventor具有自適應性,使設計更智能化

Inventor區別于其他三維建模軟件的功能之一就是能夠保持模型的自適應性,創建自適應零件。這些智能零件之間保持一種物理關系,如果修改基本零件的幾何圖形,自適應幾何圖形也會隨之更新。例如,創建一個適應軸尺寸的孔,當改變軸的尺寸時,孔會自動變大或變小來適應軸的新直徑。

    3.4. Inventor可以導出更精美的圖紙

通過Inventor導出的圖紙,比二維軟件導出的圖紙更加細致,提升了圖紙的質量。

    4、Autodesk Inventor與Productstream的無縫集成

    4.1.自動獲取產品設計信息

Productstream可以通過接口程序自動提取inventor中產品的相關設計信息,如產品型號、產品類型、零件名稱、材料等。

    4.2. 獲取零部件圖形信息

當設計者完成了一個階段的任務,做出檢入(Check-in)的操作時,Productstream會將設計數據存入數據庫,同時自動生成對應的DWF文件。管理者和其他應用人員瀏覽設計數據時,實際上瀏覽的是DWF數據,無論其是二維還是三維的數據。這樣,用戶就可以通過Productstream,很方便地查看用Inventor設計的圖形信息,并在允許的權限的范圍內,對圖形進行編輯和修改。

    4.3. 產品結構信息提取

利用Productstream和Inventor的API函數,在Inventor系統中開發基于PDM的客戶端程序(即在Inventor系統中集成一個Productstream功能菜單項)。

通過這個客戶端程序可以實現在Inventor系統中直接進行PDM操作,同時能在兩系統之間進行數據交換和消息交換。例如Inventor的裝配結構能夠自動地被提取到PDM的數據庫中,當一個完整的裝配體被存入Productstream,裝配體的裝配文件和所屬的零件、子裝配及其裝配關系也會全部存入Productstream。同時Productstream會自動讀取每一個零件和子裝配的屬性,從而組成產品結構樹。

    5、展望

基于Inventor的上述優點,使得Inventor如同AutoCAD一樣在機械和其他領域成為主流的三維設計平臺之一。同時,由于Inventor與Productstream的良好的集成性,隨著Inventor的推廣,使用Autodesk公司的Productstream軟件的用戶也會越來越多,其在制造業信息化發展過程中,將會被越來越多用戶所接受。隨著Autodesk公司的產品系列(Inventor, Productstream等)的不斷普及,功能的不斷完善,其應用將會越來越廣泛。