Inventor零件參數(shù)化設(shè)計(jì)方法研究

摘 要：本文探討了如何利用內(nèi)嵌Excel表格與Inventor零件模型進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，在此基礎(chǔ)上，提出了利用Excel-VBA和iLogic編程功能實(shí)現(xiàn)Inventor零件參數(shù)化設(shè)計(jì)，深入研究了數(shù)據(jù)庫(kù)文件的編寫并給出了程序示例，最終實(shí)現(xiàn)快速的零件參數(shù)化三維建模，極大地提高了零件設(shè)計(jì)效率。

關(guān)鍵詞：Inventor；參數(shù)化設(shè)計(jì)；數(shù)據(jù)庫(kù)；自動(dòng)建模

1 概述

隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，產(chǎn)品投放市場(chǎng)的速度要求也越來(lái)越高，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、虛擬仿真裝配到最終工程圖和BOM表，這一過程往往占據(jù)了整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期的很大比例。而如今同一行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，往往是在某一相似結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品上進(jìn)行設(shè)計(jì)修改，修改其中幾個(gè)關(guān)鍵的尺寸參數(shù)，就可以產(chǎn)生新零件的設(shè)計(jì)。

本文對(duì)Inventor零件參數(shù)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了深入研究，通過將設(shè)計(jì)參數(shù)存放于Excel文件中，利用Excel強(qiáng)大的數(shù)學(xué)計(jì)算能力并配以VBA編程，然后將Excel文件內(nèi)嵌到Inventor中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，最終實(shí)現(xiàn)利用Inventor強(qiáng)大的三維功能進(jìn)行快速建模，以達(dá)到提高零件和產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率之目的。

2 Inventor軟件fx參數(shù)功能表

fx參數(shù)功能表是Inventor軟件參數(shù)化設(shè)計(jì)的核心部分，它相當(dāng)于Inventor數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和交互的一個(gè)容器，顯示并定義模型的參數(shù)，從而達(dá)到對(duì)模型形態(tài)及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的全參數(shù)控制。當(dāng)修改任何一個(gè)參數(shù)功能表中的數(shù)值時(shí)，都可以改變?nèi)S模型的表現(xiàn)。

所以通常情況下可以選取零件的關(guān)鍵參數(shù)，并且在參數(shù)表中設(shè)置它們?yōu)橛脩魠?shù)，這樣每當(dāng)需要生成新的零件時(shí)，我們只需修改這些關(guān)鍵參數(shù)，Inventor就會(huì)自動(dòng)計(jì)算數(shù)值和生成新的模型。但是在具體的應(yīng)用過程中，還存在很多尚待解決的問題，例如：

①哪些參數(shù)不能隨便修改；

②能修改參數(shù)的取值范圍為多少；

③遇到用戶參數(shù)比較多的零件，使用者是否知道從哪個(gè)參數(shù)入手進(jìn)行修改等等。而這些問題用Inventor的fx參數(shù)功能表的現(xiàn)有功能是難以解決的。

我們利用Excel強(qiáng)大的數(shù)字處理能力并結(jié)合VBA編程，把Excel文件內(nèi)嵌到fx參數(shù)功能表中從而有效解決這些問題。

3 內(nèi)嵌Excel參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)流程

內(nèi)嵌Excel參數(shù)化設(shè)計(jì)的過程如下。

3.1 建立通用的Excel電子表格。創(chuàng)建參數(shù)表格時(shí)，針對(duì)零件的幾個(gè)需要修改的關(guān)鍵尺寸，要分別進(jìn)行自定義命名，以便后期容易區(qū)分，這也是建立模型的依據(jù)，如圖1所示。

3.2 創(chuàng)建基礎(chǔ)零件模型。利用Inventor的3D模型功能（如拉伸，旋轉(zhuǎn)等）等基本命令生成三維實(shí)體。在具體建模過程中，應(yīng)確定合理的建模順序和盡量考慮到與Excel數(shù)據(jù)鏈接的方便性和可行性。比如，如果零件有倒角特征，應(yīng)采用拉伸-切除功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，而不是直接使用Inventor自帶的倒角命令。

3.3 對(duì)剛剛建立的Excel表格進(jìn)行VBA編程，使之具有我們希望的數(shù)字處理功能，比如自動(dòng)計(jì)算、鎖定數(shù)值、非法輸入警告等。

3.4 將調(diào)試好的Excel表格嵌入到Inventor fx參數(shù)功能表當(dāng)中，并且確保零件模型的關(guān)鍵尺寸命名與Excel中的同一尺寸名稱相同。

3.5 這樣就可以允許用戶在內(nèi)嵌的Excel中輸入設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和修改參數(shù)，而此參數(shù)又與Inventor相關(guān)聯(lián)，從而快速準(zhǔn)確的得到用戶所需的新三維零件模型。

具體流程如圖2所示。

4 開發(fā)實(shí)例

通過一個(gè)普通的導(dǎo)向零件，對(duì)如何運(yùn)用內(nèi)嵌Excel到Inventor中實(shí)現(xiàn)快速的零件參數(shù)化設(shè)計(jì)過程進(jìn)行詳細(xì)介紹。

4.1 零件實(shí)體建模

如圖3所示的導(dǎo)向塊，中間導(dǎo)槽的寬度、深度和多個(gè)孔的大小都會(huì)根據(jù)實(shí)際通過產(chǎn)品的不同而進(jìn)行改變。所以這里需要根據(jù)實(shí)際零件的外形特征，決定合理的建模順序，使用正確的Inventor高效功能來(lái)創(chuàng)建特征對(duì)象。值得注意的是，后期與Excel數(shù)據(jù)表有聯(lián)動(dòng)關(guān)系的特征（如此處的導(dǎo)槽），應(yīng)使此類特征的尺寸數(shù)量和完成的步驟盡可能少，特征結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單，這樣在將來(lái)的尺寸驅(qū)動(dòng)時(shí)效率會(huì)更高，出現(xiàn)錯(cuò)誤的幾率也會(huì)降低。

4.2 建立Excel參數(shù)表

在Inventor中嵌入Excel表格實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)小型的數(shù)據(jù)庫(kù)被依附在零件文件中，所以在建立Excel參數(shù)表時(shí)，要做到關(guān)鍵參數(shù)明晰，需要修改的設(shè)計(jì)尺寸要盡可能排列在一起，這樣可以為以后的編程帶來(lái)方便。但值得注意的是，填寫在Excel中的數(shù)據(jù)項(xiàng)可以按行或按列進(jìn)行輸入，不過還是必須按照正確的順序，否則嵌入到Inventor fx參數(shù)表中后，軟件會(huì)讀取失敗。所以，在這里還是建議從Excel的A1單元格開始輸入數(shù)據(jù)，且自左向右按照如下順序：參數(shù)名稱、值或表達(dá)式、度量單位、備注等，如圖4所示。

4.3 編寫程序代碼

現(xiàn)以圖4為例，對(duì)創(chuàng)建好的Excel數(shù)據(jù)表格進(jìn)行VBA編程，并且希望完成后的表格有如下功能：①灰色高亮顯示可供修改的數(shù)據(jù)，其余數(shù)據(jù)全部鎖定，不允許設(shè)計(jì)使用者進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入；②填入新的參數(shù)后，在Excel中可以自動(dòng)生成零件描述；③Excel中的零件描述可以自動(dòng)更新到Inventor中。

要把內(nèi)嵌Excel表格中的數(shù)據(jù)自動(dòng)更新到Inventor中，這里需要用到Inventor自帶的iLogic模塊。iLogic是自Inventor2011被正式列為Inventor功能序列的，它實(shí)際上類似于一個(gè)簡(jiǎn)化功能版的Inventor API，可以用它進(jìn)行簡(jiǎn)單的二次開發(fā)。關(guān)于iLogic的功能與使用在這里就不再敘述。

在iLogic編輯框中，輸入如圖5所示的代碼，就會(huì)自動(dòng)把如，零件描述、設(shè)計(jì)者姓名、設(shè)計(jì)時(shí)間等自動(dòng)更新到Inventor中，在設(shè)計(jì)者生成二維圖紙時(shí)這些信息都會(huì)被自動(dòng)讀取，設(shè)計(jì)者無(wú)須手動(dòng)填入。

[圖5 iLogic程序]

5 結(jié)束語(yǔ)

本文以Autodesk Inventor 2014為基礎(chǔ)平臺(tái)，通過將Excel內(nèi)嵌到Inventor三維零件文件中，并基于VBA編程實(shí)現(xiàn)Inventor零件參數(shù)化設(shè)計(jì)，以一個(gè)簡(jiǎn)單導(dǎo)向零件為例介紹了零件參數(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)流程，包括建立標(biāo)準(zhǔn)實(shí)體，創(chuàng)建和內(nèi)嵌Excel數(shù)據(jù)庫(kù)文件，以及利用Excel-VBA和Inventor自帶的iLogic模塊對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行開發(fā)，經(jīng)過調(diào)試和運(yùn)行，達(dá)到了預(yù)期的目的和效果，使得內(nèi)嵌數(shù)據(jù)庫(kù)的Inventor在參數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化方面都有了很大的提高。同時(shí)也給設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了極大的便利，大大提升了設(shè)計(jì)效率。

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作者簡(jiǎn)介：

朱獻(xiàn)悅（1984-），男，江蘇蘇州人，工程碩士，研究方向?yàn)樘摂M裝配，CAD/CAM技術(shù)。

楊宏兵（1977-），男，蘇州大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院副教授、博士，研究領(lǐng)域?yàn)榭刂评碚摵涂刂乒こ?，（E-mail）yanghongbing@suda.edu.cn。