基于INVENTOR的紫菜加工調和機三維實體設計

樊繼環

摘 要：敘述了紫菜調和機的結構原理，利用INVENTOR軟件對調和機機架、原料桶、泵體、支座等零部件進行三維造型，利用設計加速器設計錐齒輪，生成錐齒輪副，并進行裝配和出工程圖。

關鍵詞：INVENTOR；調和機；三維設計

三維造型設計能夠使設計者的設計意圖得到直觀且全面的展示，對于合理控制設計周期，改善設計效率意義重大，已發展成為工業產品設計中的主方向之一。INVENTOR是美國AutoDesk公司推出的一款三維真正意義上的可視化實體模擬軟件AutoDesk Inventor Professional（AIP），在提高零部件三維造型設計質量方面有著重要意義。Inventor主要構成模塊包括五個方面，即零件造型模塊、鈑金模塊、表達視圖模塊、裝配部件模塊和工程圖模塊。在綜合應用以上各個模塊的條件下，能夠很好地完成對零部件的三維造型設計工作。

1 紫菜調和機作用和工作原理

紫菜調和機是全自動一次紫菜加工機組中較為重要的輔助設備之一，其作用就是對經過清洗、切碎、脫水以后的紫菜顆粒進行濃度調節調和，其濃度高低影響到加工以后紫菜片張的重量。

1.1 紫菜調和機結構

紫菜調和機主要由攪拌機構、90泵、混合室、機架、配電箱、附屬件等零部件組成，承擔完成對紫菜顆粒混合液的調和工序。該設備為全不銹鋼結構設計，傳動部件全部采用齒輪傳動，具有堅固耐用、性能穩定等特點。具體結構如圖1所示。

（a） （b）

圖1紫菜調和機結構原理圖

1.2 主要技術參數 紫菜調和機主要技術參數：

原料桶容積（m3）：0.05攪拌軸轉速（r/min）：47（50Hz時）（可調）分配泵轉速（r/min）：240（50Hz時）（可調）分配泵葉輪直徑（mm）：90調和機總裝機容量（Kw）：0.8脫水桶減速電機型號：GV-22-400-3-S（0.4Kw/500rpm/3P）調和攪拌減速電機型號：GH-22-400-10-S（0.4Kw/145rpm/3P）

1.3 紫菜調和機工作原理

紫菜調和機工作時，通過全自動機組中另一輔機--混成機的混成泵輸送的紫菜顆粒和水的混合液由脫水進料管進入脫水機構中進行脫水，然后紫菜原料經脫水出料嘴進入到調和機原料桶中。減速電機上裝有直齒輪和錐齒輪，分別與90泵軸和攪拌軸上的齒輪相傳動，帶動90泵和攪拌組件轉動。90泵將原料桶中的紫菜原料泵出至混合室內，與來自調和槽中潛水泵打出的水稀釋混合后，由出料管輸送至調和槽的菜槽中。減速電機的轉速由變頻器和濃度控制器控制，通過監測主機澆餅進料管中紫菜混合液的透光率來控制和實現調和濃度的自動補償。攪拌葉片組件的作用是在90泵工作的同時對紫菜原料進行翻轉攪拌，使原料均勻和充分的進入到90泵內。液位探針有高低兩根，分別監測原料桶內紫菜原料的滿、缺狀態，用以控制脫水桶、混成機的混成泵和混成機的洗凈裝置工作與否。具體見三維圖2所示。

圖2調和機三維圖

2 零部件三維造型設計

2.1 調和機機架

調和機機架有鈑金件、普通零件和標準型材焊接而成。造型時首先將鈑金件、普通零件做好，然后利用創建部件放置已經做好的鈑金件泵座板、雙頭進水接管、地腳等零件，再從資源中心裝入方管結構型材，后轉為焊合件。機架是所有零件安裝的基礎。另外也可以利用設計中心插入結構件的功能做好機架的框架體，再裝入其他的零件，完成機架的焊接。見圖3所示。

圖3調和機機架

2.2 原料桶

原料桶焊合主要是鈑金件，采用部件放置各零件，轉為焊合件；

前后左右活門、配電箱為鈑金件造型，利用鈑金面板的平板、凸緣、剪切、孔等工具完成造型。見圖4及圖5。

圖4原料桶 圖5配電箱

2.3 90泵體與90泵支座

90泵體與90泵支座采用零件造型，利用Inventor的旋轉、拉伸、孔、陣列、鏡像、圓角、加強筋等工具完成造型，由于它們是不銹鋼鑄造件，結構且比較復雜，因此造型的步驟很多，運用了零件造型的很多功能。具體見圖6、7。

圖6 90泵體 圖7 90泵支座

2.4 錐齒輪及錐齒輪副造型

設計時，利用設計加速器設計錐齒輪，生成錐齒輪副，然后分別對其進行編輯造型，添加直齒輪部分，完成整個零件造型；

被動直齒輪采用零件造型，利用小插件生成齒槽輪廓，然后拉伸、環形陣列生成整個齒部。如圖8所示。

3 裝配與工程圖

3.1 調和機裝配

首先放置機架作為固定件，加入各部件、零件、焊合件等，利用裝配面板的部件配合、角度、相切、插入、運動轉動等約束其位置和運動關系，確定正確的位置，利用設計加速器進行螺栓聯接裝配，同時調用資源中心裝配標準件，利用顏色設置零部件外觀顏色，在視覺上達到形象逼真效果。具體如圖9所示。

圖8錐齒輪副

圖9裝配局部

3.2 工程圖

Inventor出工程圖的功能也很強大，工程圖有dwg和idw兩種文件格式，利用基礎視圖、投影視圖、剖視圖，標注尺寸、中心線、焊接符號、引線標注、添加文本等，裝配圖手動引出序號，創建明細欄，對明細欄的調整等。見圖10所示。

圖10工程圖

4 結語

分析了調和機的結構和工作原理，運用了Invento的強大的三維造型功能，創建零部件的造型文件和造型圖，并生成工程圖。由于Invento軟件設計難度較低，設計質量可靠，因此在三維造型設計中應用前景廣闊。

參考文獻：

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[2] 張魁，范玉青，盧鵠，等.基于MBD制造體系的裝配工藝數據集成[J].機械工程師.2009（01）：55-58.