Autodesk Inventor及其在信息化集成中的应用

2013-05-21 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线

我国CAD的应用始于上个世纪70年代后期,90年代中期得到普及,到了90年代后期,CAD技术的应用向纵深发展,一是使用二维绘图CAD软件向三维设计软件的发展,二是由零部件设计向整机设计发展,三是由单独运行向应用PDM技术集成运行发展。

1、前言

我国CAD的应用始于上个世纪70年代后期,90年代中期得到普及,到了90年代后期,CAD技术的应用向纵深发展,一是使用二维绘图CAD软件向三维设计软件的发展,二是由零部件设计向整机设计发展,三是由单独运行向应用PDM技术集成运行发展。然而,目前相当多的企业仍然停留在“甩图版”阶段,一直使用二维绘图软件,这相对于传统的手工绘图虽然具有很大优越性,但随着一些工程项目复杂度的提高,二维软件的弊端渐渐显现出来。虽然不少企业已经使用三维设计软件,并且许多三维设计软件具有面向整个产品设计过程,以及优化分析、计算等良好功能,同时兼有系列、通用、零部件(模块)库,提供数据库的工作平台,但由于其使用的复杂性,使得三维设计软件难以象二维设计软件那样得到普及。因此,解决设计平台从二维向三维转变,以及方便实现CAD与PDM的集成,达到设计制造的信息化,是目前迫切需要解决的问题。由于Autodesk公司的AutoCAD在国内有着长期应用历史和广泛的基础,加之由Autodesk公司推出的Inventor三维设计软件,有着良好的操作性和易用性,以及与二维CAD软件的良好的兼容性等优点,同时能与Autodesk公司的产品数据管理系统Productstream进行无缝连接,因此以Inventor作为三维设计软件,对于实现产品的三维设计与信息化管理具有积极的意义。

    2、Inventor主要功能概述

与其他同类产品相比,Inventor用户界面简单,三维运行速度快和显示着色突出。其主要功能如下:

    2.1.Inventor是基于特征的三维实体模拟系统

在Inventor中,主要有两种特征,一种是以草图生成的三维特征,以草图生成的三维特征由画草图的方式生成。另一种是放置的特征(如抽壳和倒角),放置的特征通过提供位置和参数的方式产生。另外,工作特征可以用来构造和建立各种特征之间的相对关系。

    2.2.Inventor的装配方式和自适应装配技术

在Inventor中有三种装配方式。第一种方式是,先将所有的三维实体零件设计好,然后在装配文件中将这些三维实体零件逐一装配在一起。第二种方式是,零件可以在装配的过程中临时构造,也就是说,设计者可以从一个装配文件开始,因需要在装配的过程中构造新的零件,在装配的环境中工作可增强对于现有的实体零件以及新零件的需求的直感和视觉化的映像[1]。第三种方式是前两种方式的结合,这种方式可以事先作好一些实体零件,然后再开始一个装配文件,将这些零件装配好,然后继续构造新的零件。当一个装配件完成后,系统可以产生一个材料清单以连接到其他的资料库中。

自适应技术可以使用户很容易地定义零件的尺寸和形状,而不会产生任何无法预料的装配关系问题。如果提出的问题能够解决,其系统将自动解决而忽略该问题是如何实现的。

Autodesk Inventor的自适应装配,允许在无参数或方程的情况下,定义关联零件的关系。自适应装配独立于次序,并且定义的关系不受制定关系的限制。

    2.3.Autodesk Inventor的项目文件和多用户环境

Autodesk Inventor提供了用来对产品设计中文件的存储位置和当前状态进行管理的项目,用户可以自己定义多个项目,但是同一时刻只能有一个当前活动的项目。只有所在的文件是在当前项目里,才可以打开。每个项目都是以文件形式存在的,项目允许Autodesk Inventor中的产品设计和计算机的文件系统具有较大的独立性,可以在网络环境下为设计团队提供一个统一的框架。

项目文件为Inventor提供了一个在多用户环境下团队设计工作的工具,能进行并行设计,个人工作空间,避免冲突。其多用户环境有共享和半隔离两种模式。共享模式下,每个用户直接对公共数据文件进行操作,而半隔离模式下被编辑的文件从服务器上复制到了个人空间,未被复制的可以在服务器上继续被用户引用。

3、Inventor使用的几点体会

    3.1.Inventor易学、易用

经过一个月左右的时间的自主学习和摸索,就可以达到了熟练操作软件完成设计任务的程度。这主要得益于Inventor操作简单、易学、易用的特点。

    3.2.Inventor可以帮助用户直观地检查机构干涉情况

在机械设计中,机构干涉较多,用二维软件设计,不方便检查干涉情况,而Inventor作为三维软件,可以很好地克服这个问题,并能方便地从空间上描述几何体和不规则几何体等,让用户用得既方便又放心。

    3.3. Inventor具有自适应性,使设计更智能化

Inventor区别于其他三维建模软件的功能之一就是能够保持模型的自适应性,创建自适应零件。这些智能零件之间保持一种物理关系,如果修改基本零件的几何图形,自适应几何图形也会随之更新。例如,创建一个适应轴尺寸的孔,当改变轴的尺寸时,孔会自动变大或变小来适应轴的新直径。

    3.4. Inventor可以导出更精美的图纸

通过Inventor导出的图纸,比二维软件导出的图纸更加细致,提升了图纸的质量。

    4、Autodesk Inventor与Productstream的无缝集成

    4.1.自动获取产品设计信息

Productstream可以通过接口程序自动提取inventor中产品的相关设计信息,如产品型号、产品类型、零件名称、材料等。

    4.2. 获取零部件图形信息

当设计者完成了一个阶段的任务,做出检入(Check-in)的操作时,Productstream会将设计数据存入数据库,同时自动生成对应的DWF文件。管理者和其他应用人员浏览设计数据时,实际上浏览的是DWF数据,无论其是二维还是三维的数据。这样,用户就可以通过Productstream,很方便地查看用Inventor设计的图形信息,并在允许的权限的范围内,对图形进行编辑和修改。

    4.3. 产品结构信息提取

利用Productstream和Inventor的API函数,在Inventor系统中开发基于PDM的客户端程序(即在Inventor系统中集成一个Productstream功能菜单项)。

通过这个客户端程序可以实现在Inventor系统中直接进行PDM操作,同时能在两系统之间进行数据交换和消息交换。例如Inventor的装配结构能够自动地被提取到PDM的数据库中,当一个完整的装配体被存入Productstream,装配体的装配文件和所属的零件、子装配及其装配关系也会全部存入Productstream。同时Productstream会自动读取每一个零件和子装配的属性,从而组成产品结构树。

    5、展望

基于Inventor的上述优点,使得Inventor如同AutoCAD一样在机械和其他领域成为主流的三维设计平台之一。同时,由于Inventor与Productstream的良好的集成性,随着Inventor的推广,使用Autodesk公司的Productstream软件的用户也会越来越多,其在制造业信息化发展过程中,将会被越来越多用户所接受。随着Autodesk公司的产品系列(Inventor, Productstream等)的不断普及,功能的不断完善,其应用将会越来越广泛。