AUTO_DESK_INVENTOR_2008机械设计实战教程03_零件造型和特征相关技术(陈伯雄)

AIP2008 实战教程 – 03 第第第第 3 3 3 3 章章章章 零零零零件件件件造造造造型型型型和和和和特特特特征征征征相相相相关关关关技技技技术术术术 特征Feature 是构造模型的基本单元，模型是特征的集合。 特征造型的终极目标是表达完整的设计信息和工艺信息，建立和修改模型要求简便，也便于别 人理解，使之成为产品设计与分析、工艺、加工的联系，为 CAD/CAPP/CAM 集成系统创造条件。 这时，设计人员操作的对象不再是原始的线条和体素而是产品的功能要素，如孔、螺纹孔、轴、槽 等，将功能要素抽象出来就形成了实体造型的特征。所以，特征从设计需求来说，不仅是几何构成， 也是工艺构成。 在 Inventor 中， 有下列的特征分类 基础特征、 零件特征、 放置特征、 定位特征和草图特征等。 创建零件时，生成的第一个特征称为基础特征。然后在它的基础上，通过并、交、差的布尔运 算，顺序生成其他特征，逐步生成复杂的零件。这里有两点是很重要的，一是基础特征不能删除； 二是在基础特征上增加其他特征的顺序有讲究，将影响零件造型的可行性和效率。 有些特征依赖于现有特征的几何要素，称之为基于特征的特征。它们将随着所依附的特征而变 化，且所依附的特征删除后这种特征也随之删除，例如依赖于面、边、工作轴、工作面定义的草图 特征；依赖于面、边建立的工作平面；依赖于边的倒角、圆角；依赖于平面、工作点定位的孔等。 掌握特征的使用，关键是两点几何定义和可控参数。 在本章将介绍零件环境、定位特征、草图特征、放置特征、衍生和众多的应用实例等。 1 1 1 1. . . . 零零零零件件件件环环环环境境境境 图3-1，其中特征面板显示关闭了相关提示文字。 出提示文字来。这样工具面板将变得比较长， 参见 创建或编辑零件，都会激活零件造型环境。 其中包括特征面板；零件标准工具条 即零件环境下的Inventor标准工具条和浏览器。参见 如果“将图标与文本一同显示”，就是说要显示 图3-2；其中的细节将在后面陆续介绍。 特征面板 零件标准工具条 浏览器 图 3-1 零件造型环境之一 1 AIP2008 实战教程 – 03 在零件造型环境中，使用浏览器可以编辑草图或特征、显示或隐藏特征、创建设计注释、使特 征自适应以及访问特性。 2 2. . 定定定定位位位位特特特特征征征征位位位位 定位特征是用来创建与坐标系相关的特征工作面、工作轴 和工作点；它们分别对应于经典几何学概念中的坐标平面、坐标 轴和坐标原点。 Inventor 中自己带有这样的结构，在零件、装配、钣金环境 中，都有默认存在包括三个工作面、三个工作轴、一个工作点组 成的“原始坐标系” 。原始坐标系是“固定的” ，相当于 AutoCAD 中的 WCS。 在默认状态下，它们不显示。要设置它们显示在浏览器中 选定要显示的元素，在右键菜单中“可见V” 。参见图 3-3。 图 3-2 零件工具面板展开 2 2 2 2. . . .1 1 1 1 工工工工作作作作面面面面 2 2 2 2. . . .1 1 1 1- - - -1 1 1 1 几几几几何何何何定定定定义义义义 自定义的、可参数化的坐标平面。 工作面本身是这个自定义坐标系的 XY 轴所确定的面。 工作面可以显示或隐藏， 正面显示颜色是 淡黄色半透明、反面是淡绿色半透明；也可以修改它的名称。工作面没有边界，无限大。 2 2 2 2. . . .1 1 1 1- - - -2 2 2 2 工工工工作作作作面面面面的的的的作作作作用用用用 图 3-3 显示控制 2 AIP2008 实战教程 – 03 ♦ 创建依附于这个面的新草图、工作轴或者工作点 ♦ 作为特征的终止面 ♦ 作为装配的参考面 ♦ 作为装配状态下剖切观察的剖面 ♦ 工作面也可以向草图所在面上投影，作为其他草图的驱动基准。 2 2 2 2. . . .1 1 1 1- - - -3 3 3 3 创创创创建建建建工工工工作作作作面面面面的的的的方方方方法法法法 工作面是一个几何平面，实质就是用户坐标系的 XY 面。数学上三点确定一个平面，虽然创建它 有十分丰富的方法，但将遵循这个规律。具体操作中，一个工作面至少需要两个已知条件才能正确 构建，下面将详细介绍。 ♦ ♦ 基基基基于于于于““““原原原原始始始始坐坐坐坐标标标标系系系系””””的的的的工工工工作作作作面面面面 选定浏览器中“原始坐标系”下的坐标面，说明这是新工作 面的参照面；选定浏览器中“原始坐标系”下的坐标轴，说明这 是新工作面的通过的轴。输入与参照面的夹角（如果选定了不可 能有夹角的轴，将不出现这个输入框，工作面构建过程处于等待 状态） 。 例如作与原始坐标系的 XY 面，以 Y 为轴，夹角 32°的工 作面。 图 3-4 基于原始坐标系的工作面 在零件特征工具面板中点击“工作平面” ，之后在浏览器中先后选定 XY 面和 Y 轴，Inventor 将 弹出图 3-4 的编辑框，在其中输入角度值 32，按编辑框右边的绿对号，完成。 ♦ ♦ 基基基基于于于于已已已已有有有有的的的的工工工工作作作作面面面面或或或或者者者者坐坐坐坐标标标标面面面面的的的的平平平平行行行行工工工工作作作作面面面面 选定已有工作面或原始坐标系的面，说明这是新工作 面的平行参照面； 向期望的方向拖动， 再输入两面的间距。 例如 作与原始坐标系XY面的平行工作面， 间距20mm。 在零件特征工具面板中点击 “工作平面” ， 之后在浏览 器中先选定 XY 面，再在图形区拖动光标向希望的方向移 动，之后将弹出图 3-5 的编辑框，在其中输入距离值 20， 按编辑框右边的绿色符号，完成。距离的正方向是 所参照面的 Z 方向。 3-5 XY图平行于面的工作面 图 3-6 平行于特征面的工作面 原始特征平面 ♦ ♦ 基基基基于于于于已已已已有有有有特特特特征征征征的的的的平平平平面面面面的的的的平平平平行行行行工工工工作作作作面面面面 选定已有特征上的平面，说明这是新工作面的 参照面；向期望的方向拖动，再输入两面的间距。 例如作与所指特征面的平行，间距为 5mm 的 新工作面。 打开 3-001.IPT” ；在零件特征工具面板中点击 “工作平面” ， 之后选定这个面， 再拖动光标向希望 的方向移动，将弹出图 3-6 的编辑框，在其中输入距 离值 5，按编辑框右边的绿色符号，完成。 图 3-7 与特征面夹角的工作面 原始特征平面 原始特征棱边 ♦ ♦ 基基基基于于于于已已已已有有有有特特特特征征征征平平平平面面面面并并并并成成成成一一一一定定定定夹夹夹夹角角角角的的的的工工工工作作作作面面面面 选定特征面的某了棱边，说明这是新工作面与现 有结构的交线；选定已有特征上的平面，说明这是新 工作面的参照面；之后输入与参照面的夹角。 例如作与所指特征面夹 10°角，交线为所指棱 3 AIP2008 实战教程 – 03 边的的新工作面。 先打开 3-001.IPT 在零件特征工具面板中点击“工作平面” ，之后先选定特征的棱边Inventor 将感应并醒目显示棱边线，再选定特征上的平面，将弹出图 3-7 的编辑框，在其中输入夹角值 10， 按编辑框右边的绿色符号，完成。正角度离开实体，负角度深入实体。 ♦ ♦ 基基基基于于于于已已已已有有有有特特特特征征征征的的的的圆圆圆圆柱柱柱柱面面面面并并并并相相相相切切切切的的的的工工工工作作作作面面面面 锥轴的草图可见，之后作工作面，先选定草图线、再选定锥面，参见图 3-9。 选定已有特征上的圆柱面，作为与新工作面相切的参照面，相切的位置接近所指处。 例如作与所指圆柱特征面相切，平行于原始坐标系的 XY 面的新工作面。先打开 3-002.IPT。 在零件特征工具面板中点击“工作平面” ，之后先选定指定的特征圆柱面，再在浏览器中选定 XY 面， 完成。参见图 3-8。 图 3-8 与圆柱特征面相切的工作面 相切的圆柱面 与圆柱面相切的面 XY 面 在圆锥面上作相切的工作面，需要先确定工作面与圆锥面的交线。例如打开 3-003.IPT，使圆 ♦ 草图线 圆锥面 样条线 指定点 图 3-10 线和点的工作面 图 3-9 锥面的切平面 ♦ 基基基基于于于于已已已已有有有有点点点点和和和和线线线线 后 选定 草图。做新的工作面，要经过样条线上指定 的控 要求的控制点，完成。 样创 选定已有线构造线、特征上的边或草图线，说明工作面的 Z 轴方向（垂直于线的法面） ，之 线上的某端点或控制点，说明工作面的通过点。 例如先打开 3-004.IPT，其中有一根样条线做的 制点，且工作面垂直于曲线在这一点上的切线而成为“法向平面” 。 在零件特征工具面板中点击“工作平面” ，之后先选定样条线，再指定 参见图 3-10，对于 3-005.IPT 中的空间三维样条线，也能够同 棱边 1 棱边 1 图 3-11 两线的工作面 建它的法向面。 ♦ ♦ 基基基基于于于于已已已已有有有有直直直直线线线线边边边边 两个同面棱边、或者同面工作轴，说明 工作 打开 3-006.IPT， 选定已有特征平面上的 面通过这两个边。如果所指的第二个边与第一个边不能共面， Inventor 就不会有“选定棱边”的反馈显示。 例如做图 3-11 中两个指定边的新工作面。 4 AIP2008 实战教程 – 03 在零 件特征工具面板中点击“工作平面” ，选定两条棱边线，完成。 ♦ ♦ 基基基基于于于于三三三三个个个个点点点点 交接处的三点，说明工作面通过这三点。注 意，棱边上的中间点也能被感应并拾取。另外，三维草图中“固定 选定已有特征棱边 工作点”也同样可用。 ♦ ♦ 基基基基于于于于已已已已有有有有点点点点和和和和面面面面 面、 板中点击“工作平面” ，先选指定的特征平面，再指定要求 的顶 图 3-12 点、 面的工作面 经过点 平行面 选定已有点，说明工作面通过这个点，之后选定已有面（特征 工作面） ，说明工作面与之平行。例如做图 3-12 中平行于指 定面，并经过指定点的新工作面。 打开 3-006.IPT，在零件特征工具面 点，完成。 基基 图 3-13 平行两面的对称面 基基于于于于平平平平行行行行两两两两面面面面的的的的对对对对称称称称面面面面 则， 而是 Inventor 自己 个与之平 行的 这不是经典几何学原理所列规 发展的规则，所以还不能直接借助几何学的概念 类理解。例如 3-007.IPT。参见图 3-13。 创建工作面，选定一个平面，再选定一 面 （否则不会感应选定） ， 将创建介于两个平行平 面之间的工作面；并与两个面的距离成动态关联。 2 2 2 2. . . .1 1 1 1- - - -4 4 4 4 工工工工作作作作面面面面与与与与所所所所依依依依附附附附的的的的对对对对象象象象的的的的关关关关系系系系 在几何学上“确定一个面”的概念的延续和使 用， 几何对象，是相互关联的。当依附对象发生参数改 变后 总之，这许多创建工作面的方法，绝大部分都是 所以实际上可能的创建方法还会有许多。 在 Inventor 中，工作面与它创建时所依附的 ，工作面也会相应改变；而且对于偏移型工作面，间距也是参数化的；有夹角的夹角也是参数 化的等等。 2 2 图 3-12 工作面的可操作项目 2 2. . . .1 1 1 1- - - -5 5 5 5 调调调调整整整整工工工工作作作作面面面面的的的的性性性性质质质质 到“可见” 、 “反 向” 、 过“自适应”或者“固定” 有效 态，只 好选 是“可参数驱动” 。 个工作面创建时所 依据 ”和“工作 点” ”中选定某工作面，右键菜单中会 看到 选定某工作面，在右键菜单中可见 “自适应” 、 “固定”和“显示输入”等这样一些可 操作的项目参见图 3-12。 前两个很容易理解。 如果对这个工作面设置 的操作，以后将不再可能有“可参数驱动”状态， 而只能在“自适应”或者“固定”之间切换。 如果想让这个工作面回到“可参数驱动”状 定这个工作面，在右键菜单中选定“重定义特征” 重新创建了。 默认的性质 而“显示输入”则是醒目显示这 的几何结构，将使用特殊的土黄色。 上述规则对于后边简要讨论的“工作轴 也是同样的。 在“原始坐标系 “自动调整尺寸A”的开关，默认是有效。这是一 5 AIP2008 实战教程 – 03 个显示模式控制开关，如果有效，将自动根据目前的模型，比模型大一圈地显示“原始坐标系”中 的坐标面。 2 2 2 2. . . .2 2 2 2 工工工工作作作作轴轴轴轴 2 2 2 2. . . .2 2 2 2- - - -1 1 1 1 几几几几何何何何定定定定义义义义 工作轴是一个几何直线，必须依附于一个几何实体（例如工作面、平面表面、圆柱表面、圆 环表面、点、草图线等） ，常用作设计基准轴。工作轴没有端点，无限长。工作轴定义了方向，并满 足一些特征造型或者装配的操作需要。与工作面相同，具有关联的性能。 工作轴也可以向草图所在面上投影，作为其他草图的驱动基准。 2 2 2 2. . . .2 2 2 2- - - -2 2 2 2 工工工工作作作作轴轴轴轴的的的的作作作作用用用用 ♦ 创建工作平面和工作点。 ♦ 投影到二维草图以创建截面轮廓几何图元或参考的曲线。 ♦ 为旋转特征提供旋转直线。 ♦ 为装配约束提供参考。 ♦ 为工程图尺寸提供参考。 ♦ 为三维草图提供参考。 ♦ 为环形阵列提供参考。 ♦ 创建对称的对称轴。 2 2 2 2. . . .2 2 2 2- - - -3 3 3 3 工工工工作作作作轴轴轴轴创创创创建建建建方方方方法法法法 ♦ ♦ 基基基基于于于于圆圆圆圆柱柱柱柱、、、、圆圆圆圆环环环环特特特特征征征征 选定圆柱、圆锥或者圆环形状的特征。 打开 3-008.IPT，创建弯曲处的工作轴。在零件特征工具面板中点击“工作轴” ，选定弯曲处圆 环状特征面，完成。参见图 3-13。它是环的中心线。 图 3-13 环的工作轴实例 工作轴 圆环状面 正交面 经过点 图 3-14 点-面工作轴实例 工作轴 ♦ ♦ 基基基基于于于于点点点点和和和和正正正正交交交交面面面面 选定点（草图中的点、工作点、实体上的棱边交点等） ，说明轴的通过点；再选定一个平面，说 明轴所垂直的正交面。 打开 3-006.IPT，使“草图点”可见，在零件特征工具面板中点击“工作轴” ，选定草图点，再 选定面，完成。参见图 3-14。它是过点的面的法线。 ♦ ♦ 基基基基于于于于两两两两平平平平面面面面的的的的交交交交线线线线 感应选定两个不平行的平面，说明轴是两面交线。用这方法可以方便的求两平面的交线。 ♦ ♦ 基基基基于于于于两两两两个个个个点点点点 感应选定两个点（草图中的点、工作点、实体上的棱边交点等） ，说明轴经过这两个点。另 6 AIP2008 实战教程 – 03 外，三维草图中的“固定工作点”也同样可用。 ♦ ♦ 基基基基于于于于草草草草图图图图线线线线 感应选定可见的一根草图直线，说明轴经过这条线。 2 2 2 2. . . .3 3 3 3 工工工工作作作作点点点点 2 2 2 2. . . .3 3 3 3- - - -1 1 1 1 几几几几何何何何定定定定义义义义 工作点是一个几何点，没有大小，只有三维位置。满足一些特征造型或者装配的操作需要。与 工作面相同，具有关联的性能。工作点也可以向草图所在面上投影，作为其他草图的驱动基准。 2 2 2 2. . . .3 3 3 3- - - -2 2 2 2 工工工工作作作作点点点点的的的的作作作作用用用用 ♦ 创建工作平面和工作轴。 ♦ 投影到二维草图以创建参考点。 ♦ 为装配约束提供参考。 ♦ 为工程图尺寸提供参考。 ♦ 为三维草图提供参考。 ♦ 定义坐标系。 2 2 2 2. . . .3 3 3 3- - - -3 3 3 3 工工工工作作作作点点点点创创创创建建建建方方方方法法法法 ♦ ♦ 直直直直接接接接使使使使用用用用现现现现有有有有点点点点 在零件特征工具面板中点击“工作点” ，指点一个 Inventor 可感应的点，将创建工作点。 ♦ ♦ 面面面面与与与与线线线线的的的的交交交交点点点点 指点一线一面，Inventor 将线自动延长到面（如果可能） 并创建线面交点。参见图 3-15，在 3-006.IPT 中，选定实体棱 边，在选定实体上的平面，Inventor 将创建线、面相交处的工 作点。 实体棱边 实体面 图 3-15 线-面工作点 延伸面上的工作点 用这方法可以方便的求面与线的交点。 ♦ ♦ 两两两两线线线线的的的的交交交交点点点点 指点共面的两线，Inventor 将自动将线相交（如果可能） ， 并创建线线交点。 ♦ ♦ 三三三三面面面面交交交交点点点点 指点三个面，Inventor 将自动将面相交（如果可能） ，并创 建面面交点。用这方法可以方便的求三个面的交点。 ♦ ♦ 草草草草图图图图线线线线的的的的端端端端点点点点 指可见草图线的端点，创建工作点。 3 3. . 基基基基于于于于草草草草图图图图的的的的特特特特征征征征 所谓 “基于草图” ， 是说这样的特征必须先创建草图， 之后启用相关的特征创建功能， 依照草图， 形成实体结构。如果有多个封闭草图，在创建特征时需要逐个指定这些草图。 零件的第一个特征，即基础特征总是草图特征。 3 3 3 3. . . .1 1 1 1 拉拉拉拉伸伸伸伸 7 AIP2008 实战教程 – 03 3 3 3 3. . . .1 1 1 1- - - -1 1 1 1 几几几几何何何何定定定定义义义义 将一个草图中的一个或多个轮廓，沿着草图所在面的法向（正向、反向、双向）生长出特征实 体，沿生长方向，可控制收缩角。可以创建曲面结果。 3 3 3 3. . . .1 1 1 1- - - -2 2 2 2 ““““形形形形状状状状””””选选选选项项项项卡卡卡卡中中中中的的的的可可可可控控控控参参参参数数数数参见图 3-16 与现有实体的关系 终止方式 轮廓草图 拉伸方向 图 3-16 拉伸参数设置-形状 曲面结果类型 ♦ ♦ 轮轮轮轮廓廓廓廓草草草草图图图图 草图对于“实体”输出结果，必须是封闭的草图；对于“曲面”输出结果，可以是开放草图。 ♦ ♦ 拉拉拉拉伸伸伸伸方方方方向向向向（（（（正正正正向向向向、、、、反反反反向向向向、、、、双双双双向向向向对对对对称称称称）））） 方向的正反，以草图所在面的正向为准；调整方向，Inventor 将动态显示结果。 ♦ ♦ 与与与与现现现现有有有有实实实实体体体体的的的的关关关关系系系系（（（（并并并并、、、、差差差差、、、、交交交交）））） 这是三种布尔运算的结果，参见图 3-17。 图 3-17 不同的布尔运算结果 现有实体 新特征草图 左为原始草图和原有实体；再后，由左至右依次为并运算（添加） 、差运算（切除） 、交运算（共 有的部分）的结果。在图 3-16 界面中对应的是自上而下的图标按钮。 ♦ ♦ 结结结结果果果果类类类类型型型型（（（（特特特特征征征征实实实实体体体体、、、、曲曲曲曲面面面面）））） 对于封闭的草图，可以创建实体或者曲面结果；对于不封闭的草图，只能创建曲面结果。如果 选定曲面结果，默认的显示方式为半透明。 终终终终止止止止方方方方式式式式 8 图 3-18 终止方式 AIP2008 实战教程 – 03 参见图 3-18，点击终止方式框右边的黑“∨” ，可展开全部可能。其中有“距离” 、 “到表面或平 面” 、 “到” 、 “从表面到表面”和“贯通”几种可能，详细规则如下 距离 距离 默认方式，拉伸的总距离。 到表面或平面 到表面或平面 在选定的拉伸方向上，将使用可能完整地将轮廓投影到达的、并首先到达的现有的实体表面或 平面，作为拉伸的终止条件。对基础特征，由于尚无已存在的面而不出现这种可能。 操作中，仅需要确认方向，Inventor 将自己探索可能的终止条件。如果草图的投影不能、或者 不完全能落在现有的表面上，会弹出图 3-19 的提示。 图 3-19 问题的提示 如果用户选择“接受” ，Inventor 就创建“空的”实体；以后若进一步整理草图，使得结果满 足了“完全落在现有表面上”的条件，Inventor 将自动重建特征实体。 打开 3-009.IPT，可见圆形草图，用“到表面或平面”方式拉伸，结果没有实体产生。编辑草 图 3，将尺寸 3 改为 5，会自动出现结果实体部分。 到 到 在选定的拉伸方向上，穿过指定的面与草图之间的所有特征，将草图投影到指定的面上，创建 特征实体。 参见图 3-18 所示， “终止方式”栏目中，左边的按钮是“选定到达面，并且完整投影” 。默认条 件下， 草图轮廓必须能够完整投影到选定面上， 才可创建特征实体。 在选定了到达面之后， Inventor 会自动显示出右边的复选框，打开这个开关，允许延伸投影。 如果草图不能完全投影到指定的面上，处理规则同上。 从表面到表面 从表面到表面 重新确定拉伸特征开始和终止面。 这种条件下， 特征实体就不一定从草图所在面开始。 也有 “到” 方式中的完整投影和延伸投影两种可能。对基础特征，由于尚无已存在的面而不出现。 例如打开 3-010.IPT，拉伸现有草图，参见图 3-20。两个表面分别指定梯形结构的上下面。结 果将重新确定拉伸特征开始和终止面在这个结构上切削出草图的轮廓， 而不是在草图所依附的面上， 参见图 3-21。 表面 1 表面 2 图 3-20 从表面到表面参数设置实例图 3-21 结果 延伸投影开关 贯通 贯通 从草图所在面，沿指定方向，穿过所有已存在的结构，一直到达最后的面，是很常用的功能。 9 AIP2008 实战教程 – 03 3 3 3 3. . . .1 1 1 1- - - -3 3 3 3 ““““更更更更多多多多””””选选选选项项项项卡卡卡卡中中中中的的的的可可可可控控控控参参参参数数数数（参见图 3-22） 类推 iMate 图 3-22 拉伸参数设置-更多 ♦ ♦ 替替替替换换换换方方方方式式式式 “替换方式”与通常概念中的“替换”并没有什么关系。这是在控制“拉伸方向”的参数，只 有当终止方式为“到”或者“从表面到表面” ，这种拉伸方向需要进一步确认的状态下有效。 ♦ ♦ 最最最最短短短短方方方方式式式式 在 “到”终止方式下， 可能的结果会不确定。 当 “最 短方式”有效时，将拉伸到最先碰见的面上，如图 3-23 左边。参考 3-011.IPT 中的“椭圆柱”特征相关参数。 ♦ ♦ 拉拉拉拉伸伸伸伸斜斜斜斜角角角角 在拉伸方向上，截面轮廓的变化是正角度扩张、负角度收缩。用以形成锥体。角度为零是柱。 图 3-23 最短方式的效果 ♦ ♦ 类类类类推推推推 i i i iM M M Ma a a at t t te e e e 如果“类推 iMate”开关打开，Inventor 会自动创建 iMate 到完整圆形棱边上。为将来进入装 配做出准备。 iMate 定义称为 iMate 的约束对， 它告诉零件和子部件在插入到装配中如何自动连接。 详见后。 3 3 3 3. . . .1 1 1 1- - - -4 4 4 4 拉拉拉拉伸伸伸伸特特特特征征征征中中中中的的的的““““匹匹匹匹配配配配形形形形状状状状”””” 这是一种基于草图创建特征过程中、为开放的草图自动匹配目标生成封闭草图的处理模式 在现有特征结构基础上，开口的截面轮廓草图，用怎样的可能创建特征结构。当选择开放的截 面轮廓时，如果此选项可用，则说明现在的草图和特征结构适用于具有“匹配形状”的条件。以 3-012.IPT 为基础说明。 ♦ ♦ 不不不不匹匹匹匹配配配配 参见图 3-24。关闭“匹配形状”功能，草图中不封闭的曲线将在自身所在平面上寻找最外部的 边界，然后延长或者修剪自身、与边界相交而形成封闭轮廓供特征使用。 如果选定的草图不可能延长至边界而形成封闭结果，将弹出图 3-25 的提示。 图 3-24 “不匹配”的例子 不封闭的拉伸曲线 10 AIP2008 实战教程 – 03 图 3-25 草图不能延长并 ♦ ♦ 匹匹匹匹配配配配 这个特征的现有结构相关。这 可 定的封闭 方式 如果打开“匹配形状”功能，将先估算出零件模型的最大包容矩形，作为草图延长或者修剪的 因此，可能的结果轮廓，就不仅仅受草图本身的制约，而，可能的结果轮廓，就不仅仅受草图本身的制约，而 边界，而不仅仅限于当前草图所依附的面内。参见图 3-26。 封闭 图 3-26 “匹配”的例子 且还与 能形成三种不同结果都是匹配有效的设置，但拉伸高度不同。2mm 高，没超过圆角（参见 3-013.IPT） ； 6mm 高， 没超过矮墙 （参见 3-014.IPT） ； 12mm 高， 超过矮墙而低于高墙 （参见 3-015.IPT） 。 可以这样理解结果模型的可能性 形成三种不同结果都是匹配有效的设置，但拉伸高度不同。2mm 高，没超过圆角（参见 3-013.IPT） ； 6mm 高， 没超过矮墙 （参见 3-014.IPT） ； 12mm 高， 超过矮墙而低于高墙 （参见 3-015.IPT） 。 可以这样理解结果模型的可能性 假定不封闭轮廓与 Inventor 自己内假定不封闭轮廓与 Inventor 自己内 组成了一个虚拟的 “围堰” ， 原有的模型结构是 真实围堰；准备创建出特征结构的材料是“水” 。于 是，可能形成的结果就按照常识中“灌水”的机制 完成。 图 3-27 或者 3-016.IPT 就是测试验证上述推 测的。 从模型中可见，“红水” 通过了弯弯曲曲的 “管 子” ，流动填充了虚、实围堰所限定的空间；只要水 面高于管口，这种现象就会出现。 ♦ ♦ 评评评评论论论论 关的作用解释了。 持中被使用呢尤其是，在机械设计的领域中，会有什么样 的表 的草图的时候，没有提供用户确实介入的可能，这就使最后的结果轮 廓处 与 几何 默认拉伸方向，多数条件下是反的， 而且 且还与这个特征的现有结构相关。这 可能 定的封闭 方式 上边对这个开上边对这个开 关键是这个功能会怎样在设计支关键是这个功能会怎样在设计支 达需求，不能确定封闭的草图轮廓而一定要使用这种不封闭的草图呢依我们的经验，设计者 一定能唯一确定地创建一个封闭的、 每个细节都在自己掌控之中的草图轮廓， 而不会需要这个机制。 下面是几条总结性的描述 1 因为延长或修剪原来 达需求，不能确定封闭的草图轮廓而一定要使用这种不封闭的草图呢依我们的经验，设计者 一定能唯一确定地创建一个封闭的、 每个细节都在自己掌控之中的草图轮廓， 而不会需要这个机制。 下面是几条总结性的描述 1 因为延长或修剪原来 于基本上不可控的状态。从现在的结果看，延长的部分都是直线片段而没有可选择类型； 2 打开开关后，特征本身的数据将直接导致结果在零件形状控制中的不同作用，而其规则 于基本上不可控的状态。从现在的结果看，延长的部分都是直线片段而没有可选择类型； 2 打开开关后，特征本身的数据将直接导致结果在零件形状控制中的不同作用，而其规则 学和工程上的习惯都不相同；但是很符合老百姓的常识。 3 对于旋转特征，也同样有此功能，具体特性相同。 学和工程上的习惯都不相同；但是很符合老百姓的常识。 3 对于旋转特征，也同样有此功能，具体特性相同。 4 在这种对于不封闭草图的操作中，拉伸特征界面中的4 在这种对于不封闭草图的操作中，拉伸特征界面中的 默认的方式是“到面” ，这需要注意。 默认的方式是“到面” ，这需要注意。 组成了一个虚拟的 “围堰” ， 原有的模型结构是 真实围堰；准备创建出特征结构的材料是“水” 。于 是，可能形成的结果就按照常识中“灌水”的机制 完成。 图 3-27 或者 3-016.IPT 就是测试验证上述推 测的。 从模型中可见，“红水” 通过了弯弯曲曲的 “管 子” ，流动填充了虚、实围堰所限定的空间；只要水 面高于管口，这种现象就会出现。 ♦ ♦ 评评评评论论论论 关的作用解释了。 持中被使用呢尤其是，在机械设计的领域中，会有什么样 的表 的草图的时候，没有提供用户确实介入的可能，这就使最后的结果轮 廓处 与 几何 默认拉伸方向，多数条件下是反的， 而且 图 3-27 测试结果 11 AIP2008 实战教程 – 03 5 对于回转特征，使用不封闭草图时，最好在这个草图中同时做出回转轴线来，通常回转特 征创建中可以作为回转轴被选定的工作轴，在这种条件下可能不可用。 3 3 3 3. . . .1 1 1 1- - - -5 5 5 5 应应应应用用用用提提提提示示示示 轴类零件，是错误的（除非是无台阶的光轴） ，因为不符合设计思维表达的要 ， 、锻零件造型，需要用双向拉伸并加上拉伸斜角，表达铸、锻造零件的平面分型和 拔模 关系实现关联设计的表达。 3 3 3 3. . . .2 2 2 2 用拉伸特征来创建 求未来设计调整将十分别扭。但是还是有许多人在这样用，因为他们不是在进行设计构思的表达， 仅仅是建模。 对于许多铸 斜度结构。 可以基于装配 旋旋旋旋转转转转 3 3 3 3. . . .2 2 2 2- - - -1 1 1 1 几几几几何何何何定定定定义义义义 一个或多个轮廓，以选定的直线 做轴 将同一个草图中的 线，回转而成特征实体。可创建曲面结果。 3 3 3 3. . . .2 2 2 2- - - -2 2 2 2 可可可可控控控控参参参参数数数数（参见图 3-28） ♦ ♦ 截截截截面面面面轮轮轮轮廓廓廓廓草草草草图图图图 对于“须是封闭的草图；对于“曲面” 结果 实体”结果，必 ，可以是开放的草图。草图中应当包含旋转轴线， 也可以借用原始坐标系的轴充当旋转轴。 ♦ ♦ 旋旋旋旋转转转转轴轴轴轴 的直线，也可以使轮廓外的直线。如 果用中心线形绘制未来的轴线，而草图又有惟一的封闭轮廓，Inventor 将能够自动识别轴线。 图 3-28 旋转特征参数 可以是轮廓中 ♦ ♦ 终终终终止止止止方方方方式式式式 廓旋转 360 度，即旋转整周。 类似。 3 3 3 3. . . .2 2 2 2 全部，全部，将截面轮 角度，角度，使截面轮廓旋转指定的角度。 到面，到面，与拉伸类似。 到表面或平面到表面或平面，与拉伸 从表面到表面从表面到表面，与拉伸类似。 - - - -3 3 3 3 应应应应用用用用提提提提示示示示 的零件形状。 对于回转体 草图 论的是如果轴中心有孔，这孔的内部 表面 回转特征中也包括了它们， 将来的结构特征分析，将不会明确地得到“孔加工”的工艺数据结构。所以，还是按制造的实际情 回转体是极为常见 图 3-29 草图直径标注 ，常常希望直接标注直径驱动尺寸，如果标 注时有中心线形的轴线参与，将自动标注直径； 否则可以在标尺寸时， 先选中心线、 后选轮廓线， 然后在右键菜单中选择“线性直径” （参见图 3-29） 。 值得讨 究竟怎样做 如果在轴外圆的 况，旋转创建轴的外观，用专门的打孔特征处理轴中心的孔。对于特种孔，例如工具锥孔，也同 样是单独做出这个孔的特征，而不是一次性草图形成所有的轴上的回转结构。 这也是“你怎么制造、我怎么建模”的原则体现。 12 AIP2008 实战教程 – 03 这样做的唯一目的，是准备给设计数据的继续使用（例如 PDM/CAPP）准备充要条件，如果做了 大量 装配 关系 3 3 的、数据结构错误的设计，在将来 CAD 或相关系统完善、升级的过程中，将追悔莫及。 不封闭的草图在回转特征下只能创建曲面，封闭的草图也可以创建为曲面；可以实现基于 的关联设计表达。 3 3. . . .3 3 3 3 打打打打孔孔孔孔 孔特征界面见图 3-30，可以创建光孔、螺纹孔等特征等。 3 3 3 3. . . .3 3 3 3- - - -1 1 1 1 控控控控制制制制孔孔孔孔位位位位 ““““放放放放置置置置尺尺尺尺寸寸寸寸””””栏栏栏栏目目目目 在点上。典型的已知条件下，使用这个机制的方法是 ♦ ♦ 草草草草图图图图中中中中的的的的点点点点 。 者其他可用端点，定位孔中心，见图 3-31 左。如果草图中已经有了几 个孔 可能的类型有从草图、线性、同心和 类型名“从草图” 利用草图中的孔中心点或 中心点类型的草图点，将自动全部选中，这可以一次打出多个孔；如果其中有不想被选择的点， 可以按下 Ctrl 键选择要去掉的那些点。 ♦ ♦ 基基基基面面面面和和和和边边边边距距距距 准备草图，利用现有特征上打孔的基础平面和与两个棱边的距离定位孔 心。 。 孔中心的一条直线棱边，确定尺寸。 类型名“线性”。 不必在打孔前为孔特征 见图 3-31 左二，其中 面面选定孔钻入的基础平面 引用 1 引用 1 选定在这个面上、定位 引用 2 引用 2 选定在这个面上、定位孔中心的另一直线棱边，确定尺寸。 要确定尺寸的方向，可用方向按钮调整。 ♦ ♦ 端端端端面面面面和和和和圆圆圆圆柱柱柱柱 类型名 “同心” 。 孔类型 图 3-30 打孔特征参数设置-类型 孔口类型 详细尺寸 孔位控制类型 孔底类型 终止方式和方向 图 3-31 控控制制孔孔位位 13 AIP2008 实战教程 – 03 不必在打孔前为孔特征准备草图，利用现有圆柱特征的端面和轴线定位孔心。见图 3-31 右二， 其中 平面平面选定孔钻入的基础端面。 同心引用 同心引用 选定与孔同心的圆柱面，可以直接选定圆柱面、圆形棱边等可能确认轴线的几何 要素。 ♦ ♦ 过过过过空空空空间间间间点点点点 类型名 “在点上” 。需要一个控制孔位置的工作点；利用这个工作点和另一个方向控制条件， 确认孔位。见图 3-31 右，其中 点点选定要放置孔的工作点。 方向方向选定任何可以控制打孔方向的要素，平行方向控制，例如棱边、工作轴；垂直方向控 制例如平面、工作面。注意目前还不能正确处理斜孔钻入的结构。 3 3 3 3. . . .3 3 3 3- - - -2 2 2 2““““孔孔孔孔口口口口类类类类型型型型””””和和和和““““详详详详细细细细尺尺尺尺寸寸寸寸””””的的的的可可可可控控控控参参参参数数数数 根据选定的孔类型在孔预览图像上指定尺寸。单击箭头从列表中选择，或使用“测量”、“显示尺 寸”或在“公差”对话框中设置“公差”。也可在预览图像的参数框中输入值。 （参见图 3-32） ♦ ♦ 直直直直孔孔孔孔 图 3-32 孔口类型和详细尺寸 孔与平面齐平，并且具有指定的直径。 ♦ ♦ 沉沉沉沉头头头头孔孔孔孔 孔具有指定的直径、沉头孔直径和沉头孔深度。 注意 不能将锥角螺纹孔与沉头孔结合使用。 ♦ ♦ 锪锪锪锪平平平平孔孔孔孔 孔具有指定的直径、锪平面直径和切入深度。孔 和螺纹深度从沉头平面的底面测量。 ♦ ♦ 倒倒倒倒角角角角孔孔孔孔 孔具有指定的直径、倒角孔直径和倒角孔深度。 3 3 3 3. . . .3 3 3 3- - - -3 3 3 3 孔孔孔孔底底底底 参见图 3-33 所示，设置孔底是平底还是锥底，以及锥底的角度。 图 3-33 配合孔 14 AIP2008 实战教程 – 03 3 3 3 3. . . .3 3 3 3- - - -4 4 4 4 终终终终止止止止方方方方式式式式 选择下列终止类型之一 ♦ ♦ 距距距距离离离离 定义孔的终止方式。用一个正值来定义孔的深度。深度是沿与平面或工作平面垂直 的方向测量的。 ♦ ♦ 贯贯贯贯通通通通 孔穿透所有面。 ♦ ♦ 到到到到面面面面 类似拉伸的同样选项。 3 3 3 3. . . .3 3 3 3- - - -3 3 3 3 简简简简单单单单孔孔孔孔类类类类型型型型 创建不带螺纹的光孔。 3 3 3 3. . . .3 3 3 3- - - -5 5 5 5 配配配配合合合合孔孔孔孔类类类类型型型型 创建与选定的紧固件配合的孔，企图解决螺栓、螺钉的安装孔创建需求，参见图 3-33 所示。 ♦ ♦ 相相相相关关关关标标标标准准准准紧紧紧紧固固固固件件件件类类类类型型型型 从列表中选择紧固件的标准。随着所选定孔的类型不同，会关联列出不同的“紧固件类型”供 选择，这些类型目前还没有译成中文，而标准件库中的相关类型已经译成中文，两者的对应会有些 麻烦。 另外，列出的所有标准件类型，并不是都能被一般设计作为正确的结构使用的。 ♦ ♦ 孔孔孔孔的的的的深深深深度度度度 作为与螺钉、 螺栓的 “配合孔” ， 绝不会有不通孔的可能性。 所以， 需要自己注意， 要将 Inventor 默认的“终止方式”由“距离”设置成为“贯通” 。 ♦ ♦ ““““配配配配合合合合””””方方方方式式式式 需要将 Inventor 现有的模式与设计需要的模式对应如下 “普通”➤ 标准间隙； “闭合”➤小 间隙； “不精确”➤大间隙。参见图 3-33 底部。 ♦ ♦ 关关关关于于于于公公公公差差差差设设设设置置置置 孔特征界面中所有的尺寸输入框，都能设置公差，但穿过螺钉光孔，一般不必设置。 3 3 3 3. . . .3 3 3 3- - - -6 6 6 6 圆圆圆圆柱柱柱柱螺螺螺螺纹纹纹纹孔孔孔孔 创建圆柱螺纹孔，螺纹通过以下选项指定 （参见图 3-34） 图 3-34 螺纹孔尺寸设置方法 15 AIP2008 实战教程 – 03 ♦ ♦ 螺螺螺螺纹纹纹纹类类类类型型型型 展开类型列表，选择标准和类型。如选 GB 标准。 ♦ ♦ 尺尺尺尺寸寸寸寸大大大大小小小小 根据所选的螺纹类型，Inventor 提供一个公称尺寸列表，其中并未按一般标准的习惯，分出不 同的序列，而是掺杂在一起了。 ♦ ♦ 规规规规格格格格 其实是在选择螺距。每个公称尺寸都可能有一个或多个可用的螺距。 ♦ ♦ 系系系系列列列列 螺纹选择配合的精度系列。 ♦ ♦ 直直直直径径径径 正确的名称是“低孔直径”。也就是在攻丝前孔径的大小。这个数据值只能在“文档设置”中 进行更改，孔直径将基于文档设置中的设置。方法是“菜单”-〉“工具”-〉“文档设置”-〉“造 型选项卡”-〉“螺纹孔直径”。 可选的有“小径”、“螺距”、“大径”、“攻丝底孔”。 对于普通的螺纹选用“攻丝底孔”作为螺纹孔底径是合理的、符合一般习惯的；而精密螺纹孔 的设计尺寸，底孔直径则可能使用“小径” 。除此之外的其它设置，绝少会在实际设计中被使用；例 如绝少将底孔做成螺纹中径（文档设置中错译成了“螺距” ）尺寸，因为这将只有一少半牙齿。当上 述到 Inventor 弹出提示说 是这种设置下，将把锥管螺纹的底孔按 照圆柱孔而非圆锥孔造型了，工程图中并无错误发生。 设置中，如果将螺纹底孔设置成最常用的“攻丝底孔” ，将看 仅当“螺纹孔直径”被设置为“小径”时，才能正确生成工程图管理器螺纹表达。 但是 Inventor 所说的情况并没有发生，会发生的情况 ♦ 方方♦方方向向向向 左旋或右旋。 3 3 3 3. . . .3 3 3 3- - - -7 7 7 7 锥锥锥锥管管管管螺螺螺螺纹纹纹纹孔孔孔孔 目前还没能直接支持 GB 标准的锥管螺纹， 但 ISO 标准与 GB 在这个数据上充分一致， 可以替代。 默认的“终止方式”是“距离”而将创建不通孔，这对于锥管螺纹是极其罕见的。 创建锥管螺纹孔，参见图 3-35。 图 3-35 锥管螺纹孔 16 AIP2008 实战教程 – 03 因为原始数据有些错误，造成某些规格的锥管螺纹在螺纹终止处于底孔之间有个小环带，参见 3-017.IPT 中红色的环带，1/4”管螺纹，环状平台宽 0.089mm。 3 3 3 3. . . .4 4 4 4 扫扫扫扫掠掠掠掠 3 3 3 3. . . .4 4 4 4- - - -1 1 1 1 几几几几何何何何定定定定义义义义 通过沿选定的一个路径，扫掠一个或多个截面轮廓来创 建特征。路径可以是开放回路，也可以是封闭回路，但是必 须穿透截面轮廓平面。即它用两个以上的不共面、也不平行 的草图作为基础， 其中一个是截面轮廓， 另一个是扫掠路径， 轮廓沿路径全长“移动” ，终止于路径的两个端点。其轨迹的 全体包缝形成特征实体。 还有其它附加控制条件。参见图 3-36。 可以创建曲面结果。 3 3 3 3. . . .4 4 4 4- - - -2 2 2 2 截截截截面面面面、、、、路路路路径径径径与与与与结结结结果果果果 ♦ ♦ 截截截截面面面面轮轮轮轮廓廓廓廓草草草草图图图图 图 3-36 扫掠特征参数设置 对于“实体” ，必须是封闭的草图；对于“曲面”结果，可以是开放的草图。支持同时选定多个 截面轮廓。 ♦ ♦ 扫扫扫扫掠掠掠掠路路路路径径径径草草草草图图图图 个路径草图与截面轮廓草图应是 。 3.4-3.4- 可以是开放的、或者封闭的草图线；也可以是三维草图线。这 两个草图；不应当共面，而且应当在空间相交。路径只有一条 ♦ ♦ 与与与与现现现现有有有有实实实实体体体体的的的的关关关关系系系系（（（（并并并并、、、、交交交交、、、、差差差差）））） 与前面的特征以以相同。 3.4-33.4-3 3 3 关关关关于于于于““““方方方方向向向向””””参参参参数数数数 ♦ ♦ 路路路路径径径径 关系，如果路径弯曲，截面轮廓也随 扫掠创建中的所有瞬间，轮廓与路径 截面轮廓始终保持与路径线之间的、在原始草图中确定的 之改变角度。例如原始截面轮廓草图与路径具有正交关系，在 始终呈正交。 ♦ ♦ 平平平平行行行行 3 3 3 3. . . .4 4 4 4- - - -4 4 4 4 关关关关于于于于““““类类类类型型型型”””” 完整地类 型” ， 径和引导曲面。 截面轮廓始终保持与原始草图中确定的位置，因此在扫掠创建中的所有瞬间，截面都平行。 说应当是“控制 有三种类型路径、路径和 引导轨道、路 图 3-37 扫掠草图关系实例 ♦ ♦ 路路路路径径径径 图应 而不 控制扫掠结果的草图线，可 以是二维或三维草图线。两个草 当具有 “相交” 的位置关系， 是相互离开。 参见 3-018.IPT， 两草图的关 17 AIP2008 实战教程 – 03 系参见图 廓草图上，这样结果特征完全与现有草图相关；如果给定的条件与规则相差很多，Inventor 可能会 发出提示，如“凑合”截面轮廓，结果常常是以扫掠路径线的等距曲线做实际路径，因此结果特征 可能会有意外象或者不能成功。 应的关系，而将有变形的现象。 3 路径可以是封闭的、也可以是开口的；截面轮廓草图也是如此。开口的截面草图扫掠结果 4 扫掠斜角，图中的“锥度”设置。设置垂直于草图平面的扫掠的扫掠斜角（不适用于“平 行”）。扫掠斜角将显示在实体扫掠预览中。对于封闭的路径不可用。正扫掠斜角使扫掠特征沿离 开起扫掠角度使扫掠特征沿离开起点方向的截面面积减小。 嵌套的截面 用在嵌套截面轮廓的外回路；内回路的符号相反。 3-37。 选“控制类型”为“路径” 。这是成形铣刀沿曲线路径开槽的造型, 典型的正确条件是 1 路径草图到达或者穿过截面轮廓草图所在面，相交点落在轮廓草图围成的区域之内或者轮 2 应当将截面轮廓创建在过路径线的某点的“法向面”上，否则结果特征的实际截面形状与 原始草图之间将不是直接对 为曲面，当然封闭的截面草图也可以创建为曲面。如果路径是二维的，结果模型上各截面轮廓不会 扭转；如果路径是三维的，需要有第三个附加控制条件才能唯一稳定住这种扭转。 点方向的截面面积增大。 负 轮廓扫掠斜角的符号（正或负）应 路路路路径径径径 引引引引导导导导轨轨轨轨道道道道 制扫掠截面轮廓的比例和扭曲，这种类型除了截面轮廓和路径外， 多了一条“引导轨道”，图中“引导轨道”按钮就是用来选择它的。参见 3-019.IPT。 “XY” 截面轮廓将在所有方向上成比例变化； 廓扭曲。 像路径线一样，引导线也可以是三维线，引导轨道也必须穿透截面轮廓平面。引导轨道可以控 随着路径与引导线的距离而变化。 3-38 图 3-38 引导线的实例 截面轮廓的比例有三种可能的处理规则 和 “X” 只在两线相连的方向上变化； “无” 扫掠进行过程中，使截面轮廓保持固定的形状和大小。使用此选项，轨道仅控制截面轮 ♦ ♦ 路路 路路径径径径 引引引引导导导导面面面面 图 3-39 引导面的实例 18 AIP2008 实战教程 – 03 参见图 3-39 和 3-020.IPT，这是另一种控制扫掠扭转的方法，引导曲面用曲面的法向控制扫掠 截面轮廓的扭曲。其中，引导面可以是平面也可以是曲面。再如而 3-021.IPT，用了端面做引导面， 各个位置的截面轮廓都相对于端面呈确定的角度（这里是平行），这已经符合机械设计的需要了。 3 3 3 3. . . .5 5 5 5 螺螺螺螺旋旋旋旋扫扫扫扫掠掠掠掠 3 3 3 3. . . .5 5 5 5- - - -1 1 1 1 几几几几何何何何定定定定义义义义 这个功能创建各种截面、沿着圆柱形、圆锥形或者平面的螺旋线扫掠而成的几何模型。这是一 种类弹簧的螺旋造型；是一种比较狭义的扫掠。弹出图的界面，它有三个选项卡 “螺纹形状”选项 卡； “螺纹尺寸”选项卡； “螺纹端部”选项卡。参见图 3-40。 图 3-40 螺旋扫掠设置界面 3 3 3 3. . . .5 5 5 5- - - -2 2 2 2 ““““螺螺螺螺旋旋旋旋形形形形状状状状””””选选选选项项项项卡卡卡卡可可可可控控控控参参参参数数数数 ♦ ♦ 截截截截面面面面轮轮轮轮廓廓廓廓 若创建实体的结果，草图必须是封闭的草图。 ♦ ♦ 旋旋旋旋转转转转轴轴轴轴 按下旋转轴选择按钮，选定轴线；旋转轴方向按钮可以设置螺旋沿轴线的正向还是反向创建。 注意旋转轴与截面轮廓可以不是一个草图、可以不依附在同一个面上；工作轴（包括原是坐标系 的轴）只要它们可见都可以用。 ♦ ♦ 旋旋旋旋转转转转方方方方向向向向 作为熟悉机械设计与制造的笔者，会直接使用“右边高右旋、左边高左旋”的 简明判断方法；但 Inventor 的作者不见得了解这些，所以界面中的图标可能看不明白。 、右边是右旋”也就清楚了，以设置是螺纹旋向。 3 3 3 3. . . .5 5 5 5 参见图 3-40 左。 不过“左边是左旋 - -