2.典型機械零件結構的創(chuàng)建

  在這一節(jié)，筆者想從典型的機械零件設計結構入手。作為機械設計工程師，這些結構是經常要 碰到的，應當研究最合理的構建過程，而前提條件是要考慮到整個設計過程的支持。

  這一節(jié)的相關文件在“\練習-2”。

     2.1 鍵槽

  這是軸類零件常用的結構，參見圖19-15。這里羅列了三種常見的鍵槽結構，它們有各自的創(chuàng) 建過程特點，基礎模型是3-01a.IPT；結果參見3-01.IPT和3-01.IDW。下面分別討論：
   

  (1)4mm鍵槽造型分析
   是安放止動墊圈彎爪用的槽子，按零件圖的尺寸造型。

 ◆做螺紋圓柱的切平面；

 ◆在這個面上建草圖，投影軸線和端面線；

 ◆繪制槽子草圖，約束最后的弧片段與第一根直線相切；

 ◆標注尺寸，將弧中心點約束到軸線投影上，這就保證了槽子的對中；

 ◆拉伸-切削，拉伸距離用計算表達式20-16.5。

  (2)8mm鍵槽造型分析
  這是安放圓頭平鍵用的槽子，按零件圖的尺寸造型。

 ◆做直徑25mm圓柱的切平面；

 ◆在這個面上建草圖，投影軸線；

 ◆繪制槽子草圖，將弧中心點約束到軸線投影上，這就保證了槽子的對中；

 ◆添加端面到弧的象限點的約束尺寸和槽長度的約束尺寸；

 ◆標出槽寬；

 ◆拉伸-切削，拉伸距離用計算表達式25-21。
  (3)5mm鍵槽造型分析

  這是安放半圓鍵用的槽子，按零件圖的尺寸造型。

 ◆在XZ面上建草圖，投影圓錐素線；

 ◆繪制草圖圓，標注直徑、標注尺寸15、標注尺寸6；

 ◆在這個面上建草圖，投影軸線和端面線；

 ◆拉伸-切削，拉伸距離用計算表達式。

  (4)點評
  在草圖繪制過程中，圓頭平鍵的槽子，最后片段不能自動添加相切約束，需要自己添加，否則

在標注驅動尺寸時會變形。槽長度驅動尺寸標注，要注意察看相切標注的光標出現(xiàn)之后再拾取，而不是標注槽子圓弧中心點的距離。

     2.2 孔

  這是零件常用的結構，參見圖 19-16。這里羅列了幾種常見的孔結構，它們有各自的創(chuàng)建過程 特點，基礎模型是3-02a.IPT；結果參見3-02.IPT和3-02.IDW。下面分別討論：
     

  (1)圓周均布孔造型分析（8×Φ3）

  這里有個規(guī)則問題。Inventor 在“打孔-貫通”的模式下，會將所有可能的部分都做成孔；而 “打孔-到”的模式下，工程圖中就不會標出“通孔”，因此造型過程需要注意這個規(guī)則，搞對打孔 方向。做內側面的草圖，繪制孔位草圖，標尺寸；做孔特征（貫通）；完成陣列。

  (2)沿圓柱軸線在端面打孔造型分析（Φ5-Φ3深22）
   可以直接利用孔特征中的“同心”方式完成。

  (3)垂直于圓柱軸線打孔造型分析（Φ3）
   需要做出孔草圖所依附的工作面。
   創(chuàng)建與圓柱相切的工作面；在這個面上建草圖，投影軸線，加入草圖點，標注尺寸；做孔特征。
  (4)斜孔打孔造型分析（Φ2.5  50°）

   參見圖19-17，需要做出孔軸線草圖，并據(jù)此完成孔草圖所依附的工作面。
        

  ◆做合適的軸截面草圖；投影軸線和曲軸素線；

  ◆做出孔軸線草圖，一端到主軸線上，約束50°；

  ◆做孔軸線上“孔打入點”開始的輔助線，與軸線垂直，另一點落在曲軸素線投影上，約束 直徑2.5mm尺寸。

  ◆在軸線與曲軸素線投影交叉處繪制草圖點，約束點的位置尺寸為4mm

  ◆標注孔軸線實際長度的計算尺寸，作為未來孔深度的控制參數(shù)；

  ◆結束草圖。

  ◆做孔軸線的垂直工作面，過孔打入點；

  ◆做這個工作面的草圖，投影孔打入點；

  ◆按尺寸（包括引用孔深度計算尺寸）創(chuàng)建孔特征；

  (5)點評

   孔的創(chuàng)建基本上與制造過程一致。唯一不同的是孔特征的“到”方式，Inventor不認為在這種條件下把孔鉆透應當算做“貫通”，而認為是定深度孔。

   很常見的中心孔、錐孔，因為直到目前的Inventor仍然沒有提供直接的創(chuàng)建方法，只好自己用旋轉-切削特征完成。

   但是，這種“孔”卻不符合Inventor自己的孔特征的概念，因此不能實施孔標注。要想自定義特征而能使用孔標注，需要用“拉伸”特征才行。

     2.3 圓柱螺紋

   這是零件常用的結構，參見圖19-18。這里羅列了幾種常見的螺紋結構，它們有各自的創(chuàng)建過 程特點，基礎模型是3-03a.IPT；結果參見3-03.IPT和3-03.IDW。
      

  (1)普通外螺紋
   需要做出基礎的圓柱結構，并符合標準螺紋的公稱外徑尺寸。用螺紋特征即可。

  (2)普通內螺紋

   可以直接用孔特征完成，注意：Inventor默認的底孔尺寸和倒角角度如果不符合我們需要，必須重新設置參數(shù)。

  (3)特殊螺紋

   例如GB/T5796.2-1986標準的T型螺紋，目前Inventor的螺紋特征還不能支持，可以創(chuàng)建真實的螺牙模型。注意筆者是怎樣利用這段螺紋基礎特征中的參數(shù)，定義螺旋特征的參數(shù)的。

  (4)點評

   因為Inventor目前還不具備完整的螺紋連接功能，所以沒有必要真的做出螺牙形狀。目前的“示 意螺紋”已經可以滿足在Inventor中繼續(xù)設計的需要了。

     2.4 圓錐管螺紋

   這是管路設計的零件上的常用結構，參見圖19-19。這里列出了GB/T7306-1987 標準下的1”錐管螺紋結構，結果參見3-04.IPT和3-04.IDW。
       

  (1)造型分析

   需要做1:16的圓錐面，之后添加螺紋特征。但是直到目前的2008版本，Inventor 仍不支持GB標準的圓錐管螺紋，目前只好用ISO標準替代，參見圖19-20的參數(shù)設置。
     

   參見圖19-21。至于完全真實的錐管螺紋模型，在設計中沒必要作出，但是Inventor可以完成。有興趣的讀者可參見3-04.IPT中的模型。這段螺紋分成三個結構完成：螺牙、外徑和螺尾。

   (2)點評

   目前，對于錐管螺紋，Inventor 還不會在螺紋特征中處理螺尾構造，因此在管路設計自動創(chuàng)建的管段正常旋入管接頭之后，外邊將看不到真實結果中露出的螺紋；也不會像對待普通螺紋那樣檢 查現(xiàn)有圓柱特征的尺寸，得出相配的螺紋規(guī)格，而是可以任意設定。

   這當然是兩個漏洞，需要我們自己注意…

     2.5 花鍵

   這是軸類零件或者相配零件上的常用結構，參見圖19-22。這里列出了GB/T1143-1987標準下的8×32×36×6的結構，結果參見3-05.IPT和3-05.IDW。
         

  (1)造型分析

   按制造的過程，是先有軸，后切削掉花鍵的槽子，這也是造型的指導過程。打開3-05a.IPT， 基礎條件已經準備好了。

  ◆在端面做草圖，繪制參照用的直線和圓；

  ◆繪制花鍵的溝槽草圖，添加幾何約束、添加尺寸約束，注意筆者是怎樣找到60°角度不能 順利添加的原因，并刪除無用的平行約束的；

  ◆倒角；

  ◆拉伸-切削-貫通成形。

  (2)點評

   按以后的設計應用需求，鍵底的空刀可以不必做出。
   草圖陣列之后拉伸切削、做出底徑圓柱，長出花鍵，也可以完成這個模型，筆者認為特征陣列更為合理和順利。這是考慮到草圖陣列特有的幾何約束丟失的缺陷。至于花鍵套的模型，一般是基 于花鍵軸進行設計，用“衍生裝配-去除”的方法，可完成基于花鍵軸的相關花鍵孔設計。