inv r9教程s06装配技术

1、第 6 章 装配相关技术之所以能够真正进行设计辅助的基础功能。能否对设计过程做出有效的支持，装配能力和装配中相关数据的关联能力，是最装配，是 CAD一个 CAD主要的指标。装配的第一目标是实现“基于装配关系的关联设计”。这就有可能实现在几何设计范围内、相当程度上的“概念设计”。基于装配关系的关联设计能力，使 Inventor 能够以空前的顺畅与工的设计构思一致，比较理想地完成自顶向下的创成设计，或者完成对已有设计的检验。这是 Inventor 最令人满意的功能，装配的全部功能参见图 6-1。这一章的文件有各自的文件夹，例如说到005.IAM，就是在附加光盘中“第 6 章005005.IAM”，

2、同样，说到 007-外管.IPT，就是在附加光盘中“第 6 章007007-外管.IPT”。(本章中与 InventorR8 相同的操作，将沿用老的 AVI 文件)图 6-1 装配功能1. 装入或者创建零1.1 装入现有零件或子装配在“面板”中启用“装入零(P)”，可见图 6-2 的界面。图 6-2 装入零选定要装入的零件文件或子装配文件，“打开(O)”。之后 Inventor 将自动装入一个，并准备装入第二个。用光标拾取为止，将装入下一个；在右键菜单中“结束(D)”结束。1.2 创建新的零件或子装配在“面板”中启用“创建新零(N)”，可见图 6-3 的界面。其中：(1) 结果类型控制实际上，

3、结果类型完全是由所依赖的模板文件控制的，因此，没必要在“文件类型”栏目中选择。正确的方法是展开“模板”列表，选择合适的模板。对于特殊的情况，例如前边讲过的齿轮设计模板，图 6-3 创建新零1需要点击“浏览”按钮，在类似图 6-4 的界面中选定用户自己定义的特殊模板。图 6-4 使用自定义模板(2) 文件名称和位置可以在相关栏目中直接键入，也可以点击“文件类型”右边的“浏览”按钮直接确认。2. 装配功能装配选项卡参见图 6-5，从左至右分别是：配合、对准角度、相切、。将“先拾取零件”开关打开，可以在复杂的结构装配中，先定义对哪个零件进行操作，以减少感应选择的数据量，加快速度。配合：先拾取零件几何

4、关系：图 6-5 Inventor 的装配约束功能界面平面、直线或者点之间的平行、重合类位置约束。操作界面参见图 6-6。其中：距离预计偏移量和方向显示预览朝向相反朝向相同图 6-6 配合约束间的法向间距。距离：两个元2显示预览：在设置了参数，但尚未“确定”或者“应用”之前，是否预览者这些参数所造成的结果。预计偏移量和方向：应当这样理解：“显示当前的可能装配参数”。例如，在被约束的两个面平行的条件下，成图 6-7的结果，偏移量有初值，就是目前的距离。可以直接使用这些参数，这就造成了“确认当前位置关系”的结果；也可以重新输入距离，这将按新的参数完成装配约束。默认的状态是这个功能有效。是否出现预计

5、的参数，还取决于当前两个被装配元素的相互关系，如果不能以当前位置推理出一个装配结果，则不会显示“可能的参数”。图 6-7 预计的结果若关闭此功能，将不计算和显示初值和可能的配合方法，所有的参数都需要用户认定。对于大多数装配约束的添加，关闭此功能会更为方便和简洁。朝向：每个面都有自己的“正方向”，调整朝向，可控制结果的方向。对于两个平面：选定两个零件上的平面（特征上的平面、工作面、坐标面），参见 001.AVI。两面朝向相反、两面朝向相同。可以是零间距贴合，也可以有间隙。对于平面和线：选定一个零件上的平面和另一个零件上的直线（棱边、未将线约束为面的平行线，也可以有距离，参见 002.AVI。对于

6、平面和点：的草图直线、工作轴、坐标轴）。选定一个零件上的平面和另一个零件上的点（工作点）。将点约束为在面上，也可以有距离，参见 003.AVI。对于线和线：选定两个零件上的线（棱边、未以有距离，参见 004.AVI。对于点和点：的草图直线、工作轴、坐标轴）。将两线约束为平行，也可选定两个零件上的点（工作点）。将两点约束为重合，也可以有距离，参见 005.AVI。对准角度：几何关系：平面或者直线之间的角度位置约束。操作界面参见图 6-8。其中：定向角度未定向角度夹角图 6-8 对准角度约束图 6-9 预计的结果预计偏移量和方向：类似前边的描述。例如，在被约束的两条线共面的条件下，成图 6-9 的

7、结3果，这个角度就是目前的夹角。可以直接使用它，也可重新输入距离。默认的状态是这个功能有效。定向角度：未定向角度：没有角度方向的概念，夹角值只起到大小的作用。对于两个平面：选定两个零件上的平面（特征上的平面、工作面、坐标面）。将两面约束是要夹一定角度，夹角 0，成为平行面，参见 006.AVI。对于平面和线：选定一个零件上的平面和另一个零件上的直线（棱边、未将线约束为面的夹定角的线，夹角 0，成为垂直线。对于线和线：的草图直线、工作轴、坐标轴）。选定两个零件上的线（棱边、未夹角 0，成为平行线。相切：几何关系：的草图直线、工作轴、坐标轴）。将两线约束为夹定角的线，面或者面与线之间的相切位置约束

8、。作界面参见图 6-10。对于两个面：选定两个零件上的面，其中一个可以是平面（特征上的平面、工作面、坐标面）；而另一个是曲面；或者都是曲面（例如圆柱面、样条草图创建的面）。将两面约束为相切，距离栏目的数据，这种条件下也是有意义的，说明两者在相切的基础上有距离。相当于在两者之间“垫上”一层距离厚度的虚拟实体。内切外切距离图 6-10 相切约束(4)：几何关系：相当于用两个零件上选定的圆或者弧形边实现所在面的配合、所在圆心同心，而两轴线的方向一致性可控的位置约束，并不是一定要孔、轴。操作界面参见图 6-11。轴线反向轴线同向共面或距离图 6-11约束2.2 运动选项卡4描述“齿轮、齿条”的相对运动

9、关系。操作界面参见图 6-12。几何关系：这是的一些“假定”的约束，严格地讲并没有“装配”的味道。这种约束，并不需要两者真的有齿、真的是齿轮；也不需要两者一定有接触 应当仅仅是个“动画的参数”，并不是真正的设计表达。界面中的标记很清楚，例如类型：从左至右分别是，圆柱齿轮和齿轮齿条。打开 002.IAM，可见 002-3 零件下带有名为“主动轴旋转”装配约束，这是个“对准角度”的约束，还可见带有“速比”装配约束，这就是“运动”约束、参数为 0.1 速比。在浏览器中选定“主动轴旋转”，在右键图 6-12 运动约束菜单中“驱动约束(D)”，可见图 6-13 的界面，按下其中的黑三角按钮，可见到 10

10、:1 的效果。但实际上壳体中确实什么也没有。器运行图 6-13 运动约束实例2.3 过渡选项卡约束各种凸轮和从动件这种类型的装配关系，参见图 6-14。打开 003.IAM，如图 6-14 驱动“凸轮旋转”的角度约束，可看到这种装配约束的结果。对于验证凸轮设计中几个关键位置的设计结果，是有意义的。这是“直动从动件”的情况。在 003a.IAM 中，也可以正确地对线+弧组成的凸轮轮廓实现过渡约束，这是“摆动从动件”的情况。004.IAM 是另外一种凸轮机构的模拟结构，这个就比较复杂一些，两条凸轮槽联合控制一个从动件，而 Inventor 也能够做得很好，参见图 6-15。另外的例子参见 006a

11、.IAM，这是斜楔夹紧机构的装配模型，Inventor 很好地模拟了机构动作，关键的是正确可靠的过渡约束。不仅是过度约束，在其他装配约束的支持下，图 6-14 过渡约束图 6-15 凸轮机构实例-25Inventor 对于连续贴合的配合，能表达得很好。例如 005.IAM，这是个轴线错位 3mm 的连轴器结构，能顺利实现动作模拟；较复杂的情况也没问题，见 006.IAM（头万向节的装配模型）。2.4 零的选择这实际上是一种根据设定的条件来筛选当前装配模型中符合条件的零件或子装配。在浏览器或者图形区选定某零件，在右键菜单中可见图 6-16 的“零列的几种条件设置可能：约束到(C)：在图形区和浏览

12、器中，分别醒目显示与选定零件有装配约束的所有零件。零大小(S):选择”项目，其中有下按指定零的大小，选择相关的零，可以有“大于等于”、“小于等于”两种关系，界面参见图 6-17。 其中，大小是用计算长度衡量，就是这个零件最小包含长方体的对角线长度。例如：一个直径 10mm、长度 50mm的圆柱，其最小包含长方体是 10 x10 x50mm，对角线长度为 51.96mm,参见图 6-18 中的标注图 6-16 零选择确认并结束最小包含长方体计算长度圆柱零件对角线重新选择图 6-17 按大小选择图 6-18 计算长度示意 零偏移(O) 球体偏移(P):按指定零的大小，选择相关的零。先有这个指定零件

13、的初始的包含长方形（零偏移）或者球形（球体偏移），并默认将这个长方形扩大，（例如 12mm 偏距），参见图 6-19。可以直接输入偏移距离、或者选定长方形的某面，拖动移动调整距离 被包含在这个区域内的零被选定。 按平面选择(P):将图 6-19 偏移选择选定某平面，在这平面某一侧边（正方向、或者反方向）上的所有零将被选定。可以用工作面或者零的实体面操作。图 6-20 平面选择 外部零件(X)零件(I) 照相机中的所有零(M):这是另外一种按零件大小选择的方法，这三个方法实际上是相同机制的左、右、中这三种表达，参见图 6-21，。所谓“可见度”，实际上是相对的大小。其中：图 6-21 三种界面6

14、外部：应理解为“较小的程度”，0%选出最大的零件、而 100%则会选定全部零件；：应理解为“较大的程度”，0%选择除了最大零件之外的全部零件、而 100%则不选定任何零件。最大的零件始终不会被选中；相机：与“外部”模式，最小的零件始终被选中。Inventor 中的“照相机”是什么尚无明确的解释，如果是指当前图形区，应当是毫无关系。并不是在图形区外面的零甚至在图形区没有任何内容被显示的条件下，也能按参数的设置选定相关零就不会参与选择，。3. 装配后的表达控制和验证(1)在装配中，会有许多零可以将不需要处理的零参与，显示有些。以前版本中，一一“不可见”，但是比较麻烦。选定零后，右键菜单中的“”功能

15、，是将选定的零之外的所有模型“不可见”。只有“可见”状态下才会有“隔离”的可能性。回到原始状态，同样在右键菜单中可见“撤销参见图 6-22。”图 6-22 恢复全部显示(2) 剖开显示装配之后，很难看到里边的东西。工的1/4 剖半剖3/4 剖不剖想法是：如果能切开就好了。而 Inventor“正好”提供了这样的功能。但是需要主机显示卡的颜色设置成“真彩色（32 位）”的参数，否则显示速度很慢。可能的装配剖切表达参见图 6-23（亮黄是保留部分）：剖切表达的基础是工作面或者零件特征的图 6-23 Inventor 的剖切表达功能界面平面。而实际上常用的是工作面。在装配环境中，创建独立的，能满足希

16、望结果的工作面，用于剖切表达控制，这样使用者的意图能更方便地表达出来，例如 007.IAM 中的“P”工作面。这种工作面常常是在装配环境下，根据具体的条件新建立的。这个 P1 和 P2 面就是一个经过外管轴线，垂直于装配环境的 XY 面。结果参见图 6-24。对于半剖，需要一个面；对于 1/4 或 3/4剖，则需要两个面。实际上也并不是什么“1/4”或“3/4”，正确的解释是：1/4 是说“剩下少半边”；而 3/4 是说“剩下多半边”，两面夹角完全可以不是 90 度，因此也就可能是 1/3 或者 3/5 剖了。有些遗憾的是，如果能将剖切面上的零件轮廓勾勒出来，就更为清晰了。图 6-24 剖切表

17、达实例(3) 剩余度显示正确的、完整的装配约束，应当能完全限制零件的六个度，这个检验可以由 Inventor 的“自由度”工具实现，这个工具可以动态地显示某零件剩余度。如果被完全限制，则不会在这个零件上出现任何度标记。参见图 6-25。7如果欠约束的零件受到了约束，其度符号上会显示一个立方体。将光标在立方体上悬停，图 6-25 剩余度显示实例Inventor 将醒目显示相关的零件。使用跨零件参照的“自适应”零件不会显示任何度。(4) 关于“启用约束冗余分析”在“选项”界面的“是什么功能?”选项卡中，有一个参数“启用约束冗余分析”，参见图 6-23。这到底实际上在以前的版本中,这个功能也存在,但

18、是始终有效,不能由用户关闭。因此，当用户在装配中添加了与现有装配约束相重复的装配约束（也就是产生了约束冗余）的时候，Inventor 将弹出提示，用户可以选择“编辑”、“取消”或者“接受”。如果接受，在浏览其中这个约束前边带有白色底子“！”号，以提醒用户装配约束有问题；如果是黄色底子的“!”号，就是的约束了。现在默认状态下是“无效”。因此，当添加了冗余的装配约束时，Inventor 不做任何提示，在浏览器中也没有任何标记；当然对于的约束，还是会有标记。难道不需要帮助进行装配约束的检查么？当然需要。应当总是将这个开关打开，就像图 6-26 的样子。图 6-26 约束冗余分析(5) 驱动装配约束，

19、验证机构动作装配约束可以被驱动，以便表达整个机构的动作，在上文的“过渡选项卡”中已有介绍。实际上所有的装配约束都可以被这样驱动。值得注意的是，这种驱动仅仅是在现有“几何关系”基础上的、以某参数为自变量的从新计算而已，与真实机械结构的动作可能并不相同。关联设计的过程还是很顺畅的。打开 008.IAM，在浏览器中双击“008-棘轮”，编辑这个零件，再选定“齿沟”特征的草图进行编辑，改变齿沟角 60为 55；在右键菜单中“结束草图”、再在右键菜单中“完成编辑(F)”。可见，除了棘轮已经更新之外，棘爪的头部形状，也关联齿沟的新形状而自动更新。参见 007.AVI。8(6) 关于“接触集合”在以前版本

20、Inventor 中的装配约束驱动，对于不连续的配合不能产生动作。简单的例子参见 024.IAM：在“选项”界面的“”选项卡中的“交互式接触”栏目中，将“仅接触集合”设置成有效；或者在菜单中“工具(T)”-“激活接触识别器”；再在浏览器中选定有关零件或子装配（024-3、024-2），之后在右键菜单中将“接触集合(S)”选项设置成有效。拖动茶色的零件（024-3）沿长度方向移动，可见子装配（024-2）产生了“接触随动、脱离 ”的结果。这是 Inventor 装配功能的改进，也是对工程条件表达的进一步支持。对于比较复杂的情况，例如“一齿差摆线针轮啮合”，也能正确得到动作模拟，参见 024a,I

21、AM，这是近似齿形下的结果，可见针轮转一周，两者相差一个齿。但是，可能是因为算法的原因，对于“内、外侧面接触”的情况，例如链条（参见 024b.IAM），目前还不能正确处理。4. 装配环境下的草图与特征在机械设计中，有一种“装配后加工”的技术方法，是将相关零件安装到位置后，在进行一些结构的加工。这种模式下，相关零件上并没有这些结构，只在“合件”设计中才出现这些结构的表达。Inventor 的“装配环境下的草图与特征”，恰当地表达了这种设计构思。操作体验：打开 009a.IAM，可见已经有三个装配好的零件了，现在要在装配条件下，以零件 009-2的橙色面未基础，创建合件的特征。创建装配环境草图：

22、在装配环境下，在右键菜单中选定“新建草图”；或者在菜单中选“草图”，指点某零件的平面。按常规创建草图，参见图 6-27,其中，利用投影是必然的操作。之后拉伸-切割-贯通，可见相关零件都已具有这个图 6-27 装配环境下的草图特征，见图 6-28。图 6-28 特征和浏览器中的结构也可以利用这种“总体特征”与零件上“各自的特征”进一步创建基于特征的特征，参见 009.IAM和图 6-26。这种装配环境中创建的特征（以下简称“装配特征”），与零件本身的特征（以下简称“零件特征”），功能图标的样子虽然相同，性能并不相同：装配特征，在零件上不存在，仅在这个零件处于装配环境中的时候才存在。这样，就应当9

23、按照传统设计中的“合件补充加工”或者“焊接合件”的概念，在模型和工程图中使用这样的特征。装配特征依托于创建草图时的零件，如果这个零件改变位置，影响到其他零件装配特征的位置。在装配中，具体那个其它零件受到影响可以单独添加。参见图 6-29 左。图 6-29 添加或撤销参与件在装配中，也可以撤销具体某个受到影响的零件。参见图 6-29 右。目前只提供了拉伸、打孔、倒角和预定义装配基准这几种特征。装配特征和相关表面，不能像零件特征那样调整显示的颜色，只能是默认颜色。5. 实装配与虚装配至此，已经罗列了并介绍了 Inventor 的装配功能，下面的内容，则是如何使用这些功能，进行的设计构思表达，达到辅

24、助设计之目的。一个好的 CAD，要能够清晰正确地表达设计构思；表达越接近实际制造过程和工程条件，就越容易做到这一点，就对设计过程提供了更为有效的支持。对与装配功能更是如此。装配约束的施加与设计思维的表达两者应当是一致的；装配约束类型的选用，必定是基于、实现设计思维的表达需要，而不仅仅是将零件放置到合适的位置上。这是一个根本性的概念问题。由于 Inventor 直接提供的装配约束类型比设计设计中需要表达的类型少（例如没有键到槽中、没有螺纹旋入），因此，需要组合使用现有的装配类型，才能正确表达设计意图。在机构装配的中，与零件造型类似：不应当欠约束。就是说，完成装配后在任何零件上，六个度都应当完全被

25、限制。当然，因为 Inventor 并没有建立螺纹联接的装配约束，螺纹连接的度限制就会留下一个转动，这与实际设计构思的表达要求不完全符合描述装配关系的目的一般是：在装配中、在装配关系约束下，根据要求进行新零件设计。验证零件设计是否符合设计构思的结果。实现机构动作模拟，检查设计结果和出装配工程图以及其他表达图样。5.1 实装配：。以零件上既看得见、也摸得到的、确实存在的几何实体要素进行装配，笔者称之为“实装配”，10这种条件下，一定存在着零件之间的“接触”。这也是在制造过最后的、真实机器的装配结果。这种装配关系，工5.2 虚装配：是很熟悉的。这里就不必赘述了以零件上逻辑存在的几何要素进行装配，例

26、如：中心线、工作面、曲面甚至是参数化的草图 或者虽然装配要素也是几何实体，但它们之间并并没有接触，笔者称之为“虚装配”。这种装配在实际制造过当然是无法实现的。但这些在工的设计过，在思维推理中却十分常见，这是设计构思中很必要的一种技术，或者说是一种概念设计。在零件尚未完全确定的条件下，许多条件下是需要用虚装配作为过渡条件，配凑零件最后的几何形状的。在传统设计过，这种虚装配是在装配图中“比划”，当然是相当费劲了。而在 Inventor 中，可以轻易地实现这种虚装配。这装配的实现，甚至比实装配还要顺畅，因为这是 Inventor 的长项。可见，充分利用虚装配这种技术，是完整表达设计思维、全面支持设计

27、过程的重要一环。虚装配可能是在中完成概念设计的起点。下面是几个虚装配的例子：(1) 为中间零件设计条件作准备利用相关零件的设计基准或者虚拟的几何结构，在“装配”这种工程关系的约束下，完成某零件的设计参数求解，进而完成零件几何形状的设计，对于工来说，是常见的设计构思。Inventor中能够相当完美地表达这种设计构思。用好了这种功能，甚至可能利用草图实现虚装配，能使设计过程真正得到支持。例如一个在三中，较为复杂装配的设计需求。这是个弯管工装的典型设计，现有条件是：经过前期计算，弯管滚轮理论点（轴线与对称面的交点）位置在，以底板为基准的 X=35、Y=20、 Z=40；滚轮轴线对于 XY 面为 30

28、 度、轴线投影在 XY 面上的投影与 X 轴成 15 度。滚轮和底板已经造型完成。本设计的要求是：继承前面的设计结果，完成滚轮的位置确定；并以此为基础，创建滚轮支座的设计模型。具体交互操作过程以及相关的解释如下：新建装配模型在面板中单击“装入零”或者按“P”键，在接着弹出的界面中选定“底台”零件，“打开”。参见图 6-30。图 6-30 引入现有零件点（不需要考虑位置），每拾取一次，就一个零件。在右键菜单中多了，可选定零件，在右键菜单中“删除”。接着用光标指定 “结束”。如果注意：新装配中首先加入的零件，默认为“固定”，在浏览其中，这个零件的左边的图标是11一个图钉。固定的零，将不会因为装配约

29、束的添加改变位置。同样的方法一个“滚轮”。注意：以后加入的零件，默认为“可动”，在浏览其中，这个零件的左边的图标没有图钉。可动的零，将会因为装配约束的添加，相对改变位置。在浏览器中双击“底台”零件，进入这个零件的编辑操作。也可以在图形区双击零件、或者在浏览器中选定零件，在右键菜单中“编辑(E)”。创建基于底台上表面的草图，并绘制草图直线 A，按照设计要求标注驱动尺寸，参见图 6-31。草图线A图 6-32图 6-31结束草图。过草图直线作与底座上表面垂直的工作面，然后在其上新建草图。投影草图直线 A，参见图 6-32。做草图直线 B，从直线 A 的投影端点开始，标注长度 40，参见图 6-33

30、。作草图直线 C，从直线 B 的端点开始，标注角度 30 度。这是需装配的基准之一：轴线。参见图 6-34。草图线C草图线B图 6-34图 6-33图 6-35图 6-3612结束草图。做垂直于草图线 C，并通过 C 线、B 线共同端点的工作面。这是虚装配的基准之二：基面（参见图 6-35）。装配滚子轴线与草图线 C 重合；装配滚子对称工作面（基准的 XY 面）与刚才的装配工作面贴合（参见图 6-36）。至此，虚装配完成。结果参见 010a.IAM。可以调整有关参数成不同的值，可见滚子位置能够顺利地跟随变化，这就是参数化算法在装配设计配凑中的作用。(2) 利用装配关系，创建中间零件根据现有的装

31、配（描述了设计构思中工程关系），就可以根据这些进一步设计滚子的支撑零件，而这个支座则是完全根据滚子的空间位置、基于与滚子、底座的装配关系产生的，因此能随着装配关系的变化，自动更新自己的参数，具体交互操作过程以及相关的解释：打开 010.IAM，在工具面板中点击“创建新零”；在接着弹出的界面中，指定零件文件名和位置，参见图 6-37；图 6-37 指定新文件参数“确定”之后，Inventor 将要求选择一个平面，作为新零件第一个特征的草图所依附的面。在这个例子中，选定滚轮的安装端面上，于是，将创建草图；在草图工具边板中单击“投影几何图元”，选定滚轮的安装孔，投影到草图上，这是支座设计的基准，参见

32、图 6-38；图 6-38 投影安装孔图 6-39 安装结构造型拉伸草图成安装轴，长度 20mm、以同样的方法新建草图，投影滚轮外圆的倒角小圆，拉伸草图成安装面，结果参见图 6-39（从图中可见，新结构特征的左边有一个红绿弧形箭头的标记，这是 Inventor 的“自适应”结构标记）。在底台上表面新建草图，投影新建零件的大圆；绘制矩形草图，绘制矩形的构造线对角先，将对角线的中点约束到投影椭圆的圆心上，标注驱动尺寸。参见图 6-40 左。拉伸草图“到”表面，参见图 6-40 右。13到达面图 6-40 支座立柱草图和特征部分，完成支座基础造型。结果参见 010.IAM。修剪掉立柱的至此，要求的设

33、计工作基本完成。其中已经使用了基于装配工程关系的设计数据关联技术。更改设计参数，支座零件将自动跟随关联更新，参见 012.AVI。(3) 验证零件的设计是否正确常常有这样的情况：零件已经设计好了，但因为某些原因不是完全的基于装配的关联设计。工常常希望能“装上试试，看看行”。例如 007.IAM，取自深孔喷吸钻的设计，为了便于，简化了不少结构。外管、内管都是按照以前的设计模式做的新设计，而定位钉则是直接以前的老设计。由于管子实际上很长（一米左右），内管的前端要靠这三个支撑钉支撑在外管内壁上，而后端则是很可靠的孔-轴配合。现在想“真的装上试试”。于是引进相关零件，支撑钉与内管是实装配；而内管合件与

34、外管，则是以中心线为准的虚装配。剖视察看，效果见图 6-41。需要在这种条件下验证老的支撑钉是否可用。虽然用尺寸链计算也能得出结论，但是对于设计配凑的不断变化过程，试装配会更直观有效。先进行检查：“工具(T)”-“检查(I)”，选定支撑钉和外管。发现出来了），参见图 6-42。（其实剖面察看已经能看图 6-41 喷吸钻设计局部结构图 6-42设计修改详细参数求解过程：检查结果创建新零件（这是假动作，用后要删除它）；以 P1 面创建新草图；利用“投影”功能中的“投影剖切边”，将支撑钉投影到草图上；14利用“投影”功能中的“投影剖切边”，将外管投影到草图上；在菜单中“工具(T)”-“测量距离”，选

35、定两投影线，结果为 1.5mm，参见图 6-43。这就是支撑钉的蘑菇头高度。测量线 1测量线 2图 6-43 测量真实尺寸图 6-44 修改设计“完成编辑”，“删除”刚才新建零件；打开双击修改 007-支撑钉.IPT 中的草图尺寸。参见图 6-44。存盘结束，回到装配中，再次做“检查”，已经可以了。综上，利用虚装配、剖切、假零件、剖切轮廓投影和草图等功能，可以在装配状态下找到零件设计数据求解的具体方法，得出正确的数据，验证零件设计的正确性，从而达到辅助设计的要求。(4) 确定轴系的位置关系齿轮传动轴系设计，是常见的需求。参见图 6-45。图 6-45 轮系概念设计结果实例这就是011Base.

36、IPT 零件，仅有草图，这就是轮系的几何概念设计的结果。其中，三个齿轮分度圆的驱动尺寸，是使用表达时创建的；而尺寸 10 和尺寸 150 则是设计的需求。在零件设计中，公用设计草图的概念和用法已经介绍了，在装配中，怎样用草图实现基于设计概念的装配设计？三根轴的齿轮传动，一般是先有齿轮，再有轴，之后有轴的支撑结构，最后是壳体设计。在壳体设计之前，需要确定这三根轴的空间位置。虚装配能够完成这个设计构思的表达。为了简化，将齿轮轴串的复杂装配用圆柱表示，分别是 010-Z1、010-Z2 和 010-Z3 三个零件。装配过程如下：新建装配，引入 Base.IPT 和三根轴的零件；在工具面板上单击“添加

37、约束”，图 6-46 虚拟装配的结果15在“配合”选项卡中，选定 Z1 轴线和直径 d0 的草图圆，实现轴线重合；选定 Z1 端面与 Base 零件基础坐标系中的 XY 面贴合，实现轴向定位，完成。同样完成 Z2 与直径 d1 的草图圆、Z3 与直径 d2 的草图圆的装配。这样，轴串的位置在草图的约束下，就可以正确表达设计构思了，随着 Base.IPT 的参数修改而跟随关联。结果参见 011.IAM 和 6-46。(5) 确定精确的中心距关系齿条与齿轮的相对位置是一个无限不循环小数（因为有圆介入）。怎样精确得到中心距关系？参见 012.IAM。其中按虚装配定位了一个齿轮的分度圆柱曲面与一个齿条

38、节线平面之间的相切关系，参见图 6-47。利用曲面进行装配，也是有效的虚装配。当然，曲面的参数驱动是基于零件施加的。在这种需求下，是否要做出齿部轮廓，对于涉及辅助并没有实质意义。图 6-47 齿轮-齿条装配实例6. 基于装配约束的关联设计方法对于任何零件的设计，工于装配关系进行的。的设计思维总是“基于工程关系”，进行的，在几何设计中，是基绝不存在真正能够独立设计出来的零件。在 Inventor 中，这种设计思维能够很准确地被表达出来，因此能够相当顺畅地进行设计支持。读者在 4.2 节中会有感觉，这就是 Inventor 所说的“自适应”。实际上，不能要求 Inventor 像成工那样理解这些问

39、题，因此，有必要对 Inventor 的规则与设计构思的关联可能作，以便充分利用 Inventor 完成预想的设计构思表达。下面就“基于装配约束”这种具有 Inventor 独特风格的方法就行细展开。利用装配约束关联设计零件的参数基于装配的关联设计，还是将形状和尺寸分开来进行设计的。形状需要自己设计，而具体的尺寸则是依据装配关系，自动计算得到的。这与参数化的二维草图是同样的道理。先体验一下。例如图 6-48所示的例子：设计一个销轴，并能随着上游设计的修改而关联修改。其中支座、摇臂是上游设计做的，而螺母合螺钉是标准件。轴上的 M14x1.5 螺纹部分是确定的设计数据；空刀槽宽度 3mm 也是确定

40、的数据。设计构思中的各零件关系如下：销轴贯穿支座和摇臂孔，完成径向支撑。，其它的方法还有许多，将在后面详摇臂销轴螺母支座图 6-48 设计实例轴向间隙调整，由销轴大端右端面-摇臂厚度-支座右耳厚度-调整螺母，用这样的装配关系完成。销轴小直径轴径应缩入支座右端面 2mm，这是为了防止加工误差，造成螺母不能正确缩紧的常规设计。16整个设计过程如下：开始新装配，引入 013-支座.IPT；创建新零件 013-0.IPT，在 Inventor 要求选定草图依附的面时，在空白处拾取，这是“暂时不建立关联”的响应方法。创建轴的草图，其中仅确定螺纹轴径和空刀的驱动尺寸，其余欠约束，准备在装配中确定尺寸。空刀

41、槽不是标注半径，而是标注“切入深度”，这既是设计思维的真实表达，也适应未来基于装配的关联变化。结束草图，在浏览器中选定这个草图，在右键菜单中设置成“自适应”，参见图 6-49。图 6-50 轴图 6-49 轴的草图回转成轴，完成所有的细节修饰和螺纹定义。参见图 6-50。在右键菜单中“完成编辑”，回到装配；在浏览器中可见新零件已经带有“自适应”图标了。在工具面板上单击“移动零”和“旋转零”，选定新零件，调整到大致符合装配关系的位置，可使装配过程更方便。装配销轴大端外圆与支架大孔表面接触配合。先选定大端外圆：要看准 Inventor 的反馈，不能在带有中心线显示的情况下选定。也可以稍等或者在右键

42、菜单中“选择其它”，点击“选择其它”标记上的箭头改变选择，直到出现“圆柱表面”的反馈显示，再单击提示中间的绿色方块，选定。选择其它图 6-51 装配操作示例之后，选定支架大孔的内壁（Inventor 会自动配对特征类型）。零件将自动约束到位，同时销轴大端直径也自动确定。当然，如果是大间隙配合，就要输入间隙值了。同样操作，装配销轴小端外圆与支架小孔表面接触配合，小轴径也就因此而确定了。装配销轴大端外端面与支架外端面“表面平齐”，确定轴向长度的一个基准。17装配销轴小轴径的外端面与支座小端外端面“表面平齐”并带有 2mm 的缩入，确定小端右端面轴向位置。这是为了避免加工误差大来的过定位的常见措施。

43、将 013-摇臂.IPT 零件装配到位。装配销轴大端的内端面与摇臂的结合面贴合，确定大端轴向长度。装入 013-螺母.IPT 到位，因为螺母的装配结果，完全在设计师意料之中，所以并不需要真的安装上，“”约束即可。装配螺母外端面与轴螺纹段外端面“表面平齐”并带有 2mm的凸出，完全确定了轴的各个尺寸。至此，销轴设计完了。最后结果参见 013.IAM 和相关模型，过程可察看 008.AVI。这样，上游设计的零件改变尺寸，销轴的形状和尺寸始终会在装配关系的约束下，得到可靠的关联变化。无论是零件模型还是零件工程图，都同样自动跟随变化。6.2 利用装配关系确定零件具体尺寸的要点：(1) 相关零件的几何形

44、状存在着相对应的结构例如：孔和轴、端面和端面这就是通常工程条件中的“装配”基础条件。在 Inventor 中，因为可以进行“虚装配”，因此，实际上这类“对应结构”也可以扩展到中心线、坐标面这样的，在实际装配中无法直接利用的几何要素，这无疑大大方便了设计构思的表达。因此，实际上装配对应结构，可以是“实-实”、“虚-实”、“”这样的各种配合关系。(2) 具有“自适应”的需要根据装配关系进行约束变化的零件，必需设置成“自适应”，与变化相关的特征和草图也设置成“自适应”，而且不要标注相关驱动尺寸。例如前边轴上的大小轴径和轴段长度。这种结果并不是“欠约束”，而是“缓约束”。某些零件上确定的，不需要依赖装

45、配约束而确定的结构，在草图或者特征中，就需要给出确定的尺寸，Inventor 就不会再根据装配约束计算它了。例如前边轴上的螺纹段直径和空刀槽。(3) 在装配模型中添加必要的约束对于具有自适应的、驱动尺寸“缓约束”的特征结构，在装配模型中添加合适的装配约束，这样就把曾经是“缓约束”的结构“完成约束”了，因此确定了这个结构的具体尺寸，达到确定最后参数的目的。6.3 装配的目的在任何 CAD中，装配都不是最终目的，实现基于装配的关联设计这种工设计思维的真实描述和表达，并实施缓约束零件的约束，实现基于装配的零件设计，这才是进行装配的最终目标。当然，对于相当复杂的装配关系，需要使用者自己要十分清醒，真正

46、地理解自己的设计究竟是怎么回事；掌握可 Inventor 中确切对应的装配约束技术方法。这对使用者的设计能力和 CAD能力，确实是一个考核过程，因为任何都不能像人一样做出“模糊”的事请。这样说，是因为实际上并不是每个工对自己正在做的设计都真正理解。而学习 Inventor 的过程，也是“规整”自己设计能力的过程。6.4 复杂装配时的操作技巧较复杂的装配关系设置中，Inventor 在纷繁的零件表达图线中不容易感应到所需要的装配要素，但是提供了“先选定零件”的功能，参见图 6-52。18这就能在选定装配基准要前，先给 Inventor 划定具体感应范围，可减少差错。也可以在浏览器中选定目前不参与

47、装配的内容，在右键菜单中“不可见”，以减少显示的复杂程度。6.5 理解“自适应”现在，回过头来看 Inventor 的“自适应”，就能够理解，这实际上就是“基于装配关系的关联”这种工了如指掌的基本概念。图 6-52 先选定零件所以，与其说“自适应”，还不如说“关联”更为贴切，更容易被中国用户接受。而这种关联，Inventor 只是提供了工具。要想有效地使用，并确实造成设计过程和要求的顺畅表达、设计数据的自动求解，其基础还是用户的设计能力。(1) 基于已有零件轮廓的跨零件投影，实现隐含装配关联这实际上是也是一种装配约束定义方法，只不过是“隐含”的操作而已。就是说，虽然并没有直接使用装配功能，In

48、ventor 却能根据操作过程，自动产生对应的装配约束。例如：将新建零件的草图所在面放置在原有零件的某面上，就自动产生了一个“表面平齐”的装配约束。而跨零件轮廓投影，将产生在投影轮廓上的装配约束，这种约束比装配功能产生的约束要复杂，但性质是相近的，都是建立装配关联，并能在原始零件相关轮廓改变后，自动基于装配关联，在新零件上产生相关改变。由于这样的装配约束，并不是通过启用具体的某种装配功能所造成的，因此笔者就称之为“隐含的装配关系定义”。这种技术方法是 Inventor 的特色功能，很符合工在实际设计中使用。这是典型的“变量化”模型算法。的设计思维过程，而且有许多的技巧可以典型的设计规则是，零件

49、相互连接的部分，在形状和尺寸上也是相互关联的。就是说，两零件的连接部形状相同、尺寸相关。下面体验一下：设计 014a.IPT 零件相配合的新零件，要求两者的连接部分形状与尺寸能够一致并关联：开始新装配。引入 014a.IPT创建新零件 014b，并用这两个零件的接合面为新草图所依附的面。利用“投影几何图元”功能，将光标放在接合面轮廓，等 Inventor 感应到全部轮廓，拾取，投影到新草图上。参见图 6-53。这样的草图一定是“自适应”的。以这个投影后的草图，拉伸创建新零件的基础特征，再创建建定心配合的圆柱部分，参见图 6-54 左图和014T。图 6-53 投影结果图 6-54 零件关联结果

50、实例保存这个装配到 014.IPT，打开 014T，作详细设计。19究竟会有怎样的关联结果？可以做下面的验证实验：编辑 014a.IPT，更改外圆直径 32 改变到 50mm。新零件将自动跟随（参见图 6-54 右图）。(2) 基于跨零件投影的几点注意投影过程在这种技术方法下，要经常地利用 Inventor 的感应功能取得需要投影的其他零件上的棱边，而自动感应将随着光标的移动自动进行。如果当前显示中的棱边较多而且复杂，这种自动感应将很不容易操作；如果要感应投影的零件从显示上看，与草图所依附的面之间隔着较多的其他零件，可能感应不出来；Inventor 在这种条件下不能像装配功能那样，可以先指定零

51、件。因此，设法化简可能被感应的内容，就是必须的做法了。具体方法是：将无关的零件或子装配，设置成“不可见”、甚至干脆“不启用”。其实，这也正是工在设计中原来的做法，而 Inventor 提供了这种可能操作。对于有关的子装配，可能的条件下，可以使用衍生功能，大幅度减少相关的棱线，是投影感应变得成最简结果（详细关联与非关联见下边的“子装配的衍生”条目）。并不是所有的这类投影（包括指点棱边、投影剖切边）都能建立装配关联。如果投影结果不是黑线，而是粉红线，就说明这个投影是“非关联的”。如果想建立关联，就不能用粉红色的投影线。为什么会有“非关联”呢？笔者不能解释。关联的有效性图 6-55 草图参见 014

52、-1.IAM，这是个简单的模拟模型，014-1a 零件是基于 014-1 的跨零件投影确定结构位置的，参见图 6-55。如果将 014-1 零件的尺寸 50 改成 80，结果能够正确关联。关于投影“回路”的数量在 014.IAM 中，如果改变 014a.IPT 的环形阵列数量，014T 外观上的结构能够顺利跟随变化，甚至改变相关草图的结构也没有问题；但是会出问题。如果减少阵列数量，Inventor 报错,参见图 6-56；而增加阵列数量，将缺少新增加的孔。分析原因，笔者认为这里有一个“投影回路数量”的规则问题：在跨零件投影时，Inventor 记得所有投影的回路数量，这个例子是 8 个回路，也

53、就是内圈、外圈加上 6 个孔。在更新过，Inventor 将按照原来记得的这 8 个回路进行关联，所以阵列数量修改后没问题，因为回路数量不变；但不会计算新加入的回路，所以，没有新的孔；而缺少回路将导致出错。(3) 关于尺寸公差的处理问题基于装配的关联设计，从结构关系上图 6-56 出错实例20很好地表现了工的设计思维，这是一个很有意义的功能，是 Inventor 的优点之一。但是，因为Inventor 作者对机械设计规则还不是很清楚，这种模式下有个明显的功能配合的处理规则，现状如下：，这就是关于公差与如果在模型中确定了约束尺寸，就能添加这个尺寸的公差；但是这不是“缓约束”的状态，也不能利用装配

54、关系进行相关件的公称尺寸的关联。如果模型的这个特征是“缓约束”，则不能给定驱动尺寸，因此也就不能添加公差，这是“自适应”要求的规则。在给“自适应”零件添加装配约束的时候，实际上相当于确认了这个特征的驱动尺寸（公称尺寸）；但不能按配合方式和精度，给这个尺寸添加公差。因此，自适应零件的相关尺寸和公差，只能在其工程图中，手工交互操作进行添加。公称尺寸可以直接继承装配带来的大小，而公差则只能硬性设置。实际上，Inventor算法中的装配功能，已经具有了“配合间隙”的概念和处理能力了，只不过写程序的时候，没想到需要这样写，更没想到根据配合方式中也应当能确定装配参数，并进一步将这个数据传递给零件和装配工程

55、图，完成完整的设计数据传递过程。(4) 草图和特征的“自适应”区别对于轮廓草图：设置成“自适应”，只有呈欠约束的、未被标注驱动尺寸的图线，能够在装配约束下补全约束，达到全约束。对于特征：设置成“自适应”，则可以给定驱动尺寸，达到全约束；但是，在这样的条件下，也能根据装配关系计算并为这个驱动尺寸重新赋值（例如拉伸特征的长度、旋转特征的角度）。这是 Inventor 对不同数据的不同处理规则。7. 子装配与、合件同一个装配中，完成上千零件的装配关系描述，不仅是相当麻烦的，也完全不是必要的。实际的设计过，装配总是分级完成的。这就是“子装配”的概念。也就是传统设计构思中、合件一类的概念的模拟。一个子装

56、配，常常是百十个零件的装配，而其中也并不全是基于装配关系而设计的零件。对操作体验：装配，Inventor 将它也作为一个“零件”在装配环境中处理。打开 015-1.IAM，将光标放在红色的 015-1b 上，按住拾取件拖动，可见零件能绕着安装孔旋转新建装配，引入 015-1.IAM;015-1T再引入 015-1因为只是T，用“”装配成图 6-57 的样子。约束，015-1b 可以在选定后，拖动着绕安装孔转动；而在 015-1 合件中的 015-1b 此时则不能拖动旋转了。在浏览器中双击 015-1，再试验，又可以转动了图 6-57 装配结果可见。默认状态下，虽然从子装配自身来说是可能相对于运

57、动的，但是进入上一级装配之后，则可能会成为不可运动的。原因是装配中的各个级别之间数据传递的限制所致。将子装配的可动零件性能带到上一级装配中，并继续使用，需要进行各级装配的数据传递和关联。而解决的方法也很简单：将这个需要做数据关联的子装配 015-1 定义为“自适应”，使这个子装配也成为基于总装配的关联设计的数据传递模式，在总装环境中就成为可动的了。21例如图 6-58 的设计。按照设计师的想法，法兰、销轴、油缸、活塞和油缸盖自成一组装配油缸合件；装配到总装中，并与壳体配合；与夹紧杆通过销子配合；在夹紧动作模拟中实现活塞杆的伸缩和油缸的摆动。具体操作是：如实表达这种装配层次，并且装入，再将油缸合

58、件定义为“自适应”状态。至此，子装配与总装配之间的数据传递关系、表达设计构思的方法等已经完全解决。而对于不必传递可能的动作到总装配的情况，就没有必要将这个子装配设置成“自适应”，这可以减少 Inventor 数据处理的工作量，加快效率；而且这也是设计构思的正确表达。图 6-58 夹具设计实例8. 焊接合件装配设计焊接件，是一种多个零在焊接的工艺下进行组装的合件，Inventor 为此提供了相关功能。一种的，为焊接结构合件的装配设计而用模板。应当用的模板名是：Wemdlent(GB).IAM。以这样的模板新建的装配，Inventor 环境界面上有些特殊的内容，这里了一些项目，例如：准备、焊接、加

59、工。参见图 6-59。作为焊接结构设计，必然要求有型材的功能，Inventor 的能，单独提供了型材库。自 Inventor R6 开始，库就是自动在安装过加入了。型材库的使用这是 Inventor 提供的标准库成员，随着 Inventor 的安装而自动装入。型材库只能在装配环境中使用。例如使用角钢型材的过程：在浏览器上沿，点击“模型”右边的三角，将弹出菜单，在其中选定“库”，按图 6-60 的过程操作；图 6-59 焊接件环境界面图 6-60 选定型材库最后浏览器将切换成图 6-60 右边的样子。一般需要拉宽浏览器的宽度，才能出现完整的界面。界面上沿的按钮从左至右分别是：后退、上一级、前进、

60、显示模式切换（列表/图标）、图 6-61 型材参数22搜索、收藏夹、历史和标准过滤器。例如使用 GB9788-88 不等边角钢，在图 6-60 最右边的界面中选定了规格，会切换到图 6-61的界面。在其中指定详细参数，之后在带有“笔”的框格中按下拾取键，将“笔”标记拖放到图形区。接着 Inventor 将要求指定这个零件文件的名称和存放位置。整个过程参见 009.AVI。(1) 关于型材文件名的处理：上，零件文件名与装配中的零件名搞成相同的，这便于管理。文件名可以在型材文件的界面中自定义；而这个装配浏览器中的零件名，默认为这个零件的“代号”，例如： “GB9787-88-20 x20 x4-5