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当三维软件中工程图的创建与技巧1

发布时间:2021-09-10 22:55:06 阅读: 来源:发热管厂家
当三维软件中工程图的创建与技巧1

三维软件中工程图的创建与技巧(1)

一、 基本情况

二维工程图,是机械设计的最后一步,出工程图是必须完成的,因为工程图是设计意图实现(零部件制造)中,设计信息的最主要携带和表达者。Inventor已经提供了创建二维工程图(零件图、装配图)的功能,而且可以做到二维与三维相关联更新…

据笔者的了解,目前的三维软件都不能很完美地出工程图。从三维模型开始,按照平行正投影规则得到的结果图线,这是软件能把握和重现的规则。可是这些规则与实际工程图要求规则并不是完全一致的。原因很简单:工程图中有大量的人为规定。例如:简化画法、筋不剖、过渡线的规定… 这些规则不要说不同国家的设计标准,就是在我国,不同行业、甚至同行业的不同设计部门,也有区别。这种纷繁复杂的、各国习惯也不一致的、与三维模型的真实投影结果不完全相同的规定,要想利用一个软件的自身功能完全解决,实在是一件相当困难的事情。

但是,从三维的零件甚至装配模型开始,几乎自动地、正确地、可关联更新地得到需要的工程图,则是三维CAD软件才能做到的事情,这可望解决80%以上的工程图绘制自动化的问题。这里将以最新的Inventor R10版本为环境,讨论工程图相关的问题。对于较老的版本,其中绝大多数方法和技巧都是可用的。

Inventor在解决上述问题上,作了大量的努力,目前的功能在同类软件中应当算是比较好的一个了,参见图1,其中列出的主要功能。

图1 主要功能

二、 体验工程图视图创建的过程

这里我们以现有的三维零件模型“\013\013-螺母.IPT”进行介绍。

2.1 零件视图创建

☆ 在菜单中“文件(F)”-〉“新建(N)”,在模板选定界面(参见图2)的Metric选项卡中,双击“W”,进入Inventor提供的中国标准的工程图环境;

图2 开始新图的界面局部

☆ 在“工程视图面板”工具面板上启用“基础视图”功能,在接着弹出的“工程图视图”界面中,点击“路径”按钮,然后在“打开”界面中“\013\013-螺母.IPT。最后按下“打开(O)”按钮。整个过程参见图3。

图3 找到要生成工程图的零件

☆ Inventor将自动回到“工程图视图”界面,在“方向(O)”中选定第一个视图的表达方向(右视图);在“比例(S)”栏目中点击右侧黑三角,拉下比例列表,从中选定合适的比例(1:1);在“样式(T)”栏目中设置成“消隐”… 结果见图4;

图4 确定第一视图的各项参数

☆ 这时Inventor将动态显示未来的结果。拖动光标,确定这个视图在图纸上的位置,在合适的条件下按下拾取键。结果如图5。

图5 第一个视图结果

☆ 在这个视图中,本想将螺纹孔放在上边,而现在是在左边,完成这个要求可以使用旋转视图方向的功能。方法是,先将光标放在这个视图的区域中,Inventor将感应到它,并用红色点线方框圈出;这时单击右键,在接着弹出的菜单中选定“旋转(R)”功能。

接着将弹出“旋转视图”界面,在“依据”栏目选定使用“角度”方式,并输入视图转过的角度90°和转动放方向。参见图6的过程。

图6 旋转视图方向的操作

☆ 从工程图总体看来,图形显得很小,可见图纸太大了,可以调整图纸大小。先将光标放在视图上,当Inventor感应出移动标记后,拖动到图纸的中心位置;之后在浏览器中选定“图纸:1”,在右键菜单中“图纸(E)…”,在“格式”栏目拉出“大小(S)”列表,将工程图规格改成A4幅面(参见图7),以适应这个零件。

图7 调整图纸大小

2.2 零件剖视图创建

☆ 现在创建零件的全剖视图。在“工程图视图面板”工具面板上启用“剖视图”功能。先将光标放在主视图上悬停,会出现视图的红色点线边框。单击选定(图8左1);再把光标放在螺母圆心上,等待Inventor感应到中心点(图8左2),会出现绿色圆心点;向上移拉动光标到期望的剖切符号位置(图8左3),拾取,这是剖切线的第一个点;竖直向下移动光标,确定剖切线的第二个点(图8左4),拾取;

☆ 在右键菜单中“继续”,将弹出相关的“剖视图”对话框(参见图9左),在其中设置好相关的参数(例如剖面符号“A”、比例“1”…),拖动剖视图预览到合适的位置,按下拾取键确定,创建剖视图,如图9右侧。

图9 创建剖面图最后两步

2.3 零件图辅助线

☆ 自动添加中心线

选定视图,在右键菜单中启用“自动中心线…”功能,将弹出图10的界面,在其中设置需要的参数和状态,“确定”之后Inventor将按设置的条件,自动创建可能的中心线。建完成的中心线,可以在选定时看到几个亮绿色的点,拖动这些点可以调整中心线的长短。

图10 自动中心线参数设置

☆ 手工添加中心线

如果Inventor没能自动创建我们所需要的中心线,工程图要求又必须有这条中心线,可以手动添加。例如启用“工程图标注”工具面板中的“对分中这些相容剂中大部份含有羧基或酐基心线”(就是“对称线”的意思)功能,参见图11,再先后选定视图中两个对称的图线,即可创建完成的中心线。

图11 中心线功能

在Inventor的中心线上,可以在选定时看到几个亮绿色的点,拖动这些点可以调整中心线的长短。结果参见W。

三、 体验零件图尺寸标注

尺寸标注,实在是考验工程师绘制工程图和设计水平的主要指标之一。也就是说,即使是人,在设计能力不太好的条件下,尺寸标注也难以做到完美、正确。而Inventor在做这件事的时候,却有可能比不太好的工程师表现得更好。当然,在工程图尺寸标注的创建上,最后还是要靠工程师的能力和后期的润色、修饰和增删。

不过,在Inventor中,一旦建立了尺寸标注,就能与三维模型建立起自动的关联关系,在模型修改后,相关尺寸将自动修改。这是Inventor十分优秀的工程图处理性能,也是在设计支持的功能中,十分重要而又有实用价值的。

Inventor目前可提供两类标注方法:自动的、手动的,而且都能与图线双向关联。

3.1 自动尺寸标注

这是自动引用某视图方向可用的、全部模型上的约束尺寸,包括草图尺寸和特征尺寸,并将其转变成工程图的标注尺寸。操作如下:

☆ 在“工程图标注”面板上启用“检索尺寸”,按界面中的要求选定要处理的视图,或者选定视图,在右键菜单中“检索尺寸(R)…”;

☆ 之后会在浏览器中将展开这个视图相关的零件结构特征,并在界面中提示“选择特征”。在浏览器中选定、或者在视图中选定特征,如果有可以借用的尺寸,将会显示出来。例如图中选定了“打孔1”特征(参见图12);

图12 借用模型尺寸

☆ 按下“选择尺寸”按钮,在视图上选定准备留下来的模型尺寸,“应用”。

接着可以继续这样操作,完成其它的模型尺寸饮用,最后以“确定”结束。这样的尺寸标注多数是不能直接使用的,需要进行位置调整和修饰。调整方法是:将光标放在尺寸文字附近,当Inventor感应反馈出四个小箭头的标记时,按下拾取键,拖动到满意的位置。也可以在工程图中隐藏不需要的模型尺寸,操作方法是:选定尺寸,再右键菜单中“删除(D)”。说“删除”,其实这个尺寸还存在,仅是藏起来了。

对于工程图上的来自模型的尺寸,可以修改它的值,并逆向关联修改相关的模型(如果在安装Inventor中确定了这种功能)。但是笔者认为这样的操作永远不应当进行。因为仅仅在工程图上修改,还不能确定对整个设计的影响到底怎样。

3.2 标注孔

对于“打孔”特征,Inventor有专门的标注工具(参见图13)。启用“孔/螺纹孔标注”,可以在这个特征的相关投影图线上标注。但是如果不是“孔特征”做的结构,即便我们认为应当是“孔”,而且确实很像(例如用圆截面拉伸切割成的孔),Inventor也不能用这个功能标注,这就是规则的差异。

图13孔特征标注功能和实例

如果读者在标注孔的时候不能实现图13的效果,可以试着改变尺寸参数。选定一个孔标注,在右键菜单中“尺寸样式(S)…”,在如图14的界面中,切换到“注释和指引线”选项卡,调整“指引线样式”下面的文字位置呈水平即可。

图14 修改指引线文字位置参数

3.3 手工尺寸标注

Inventor的尺寸标注是一种“智能”的工具,随着所选定的图线的不同,会自动切换标注类型;但是,具体的细节,还是需要操作者确认。

参见图15,选2.安置仪器的工作环境应保持清洁定外径的投影圆弧(图中箭头指定的线),想标直径尺寸30,拉出尺寸,可见Inventor自动加上R前缀,因为被标注的是一段弧;这时,可在右键菜单中讲“尺寸类型(T)”改成“直径(D)”。

图15 手工标注实例

特殊地,Inventor的相关规则是,所有不是圆面的投影线,就不是圆柱相关,因此就没有直径标记。参见“003.IDW”,其中的尺寸30就是对着圆柱结构的两条投影直线标注的,Inventor没有加上直径标记。这时,需要我们自己进行修饰。想在前面加上“ф”,具体过程是:先选定这个尺寸,在右键菜单中“文本(T)…”,在接着弹出的对话框中,将光标放在“>”号的左边,再在符号栏目中选定“ф”(参见图16),之后确认。

图16 添加前缀符号

3.4 粗糙度和形位公差符号标注

启用工程图标注面板上的“形位公差”和“表面粗糙度”功能,按提示进行操作即可。结果参见W和图17。

图17 粗糙度和形位公差

3.5 其它注释

启用工程图标注面板上的“文字”功能,按提示进行操作,写入技术要求。参见W。

3.6 零件图线宽度调整

在Inventor中,图线的宽度、颜色、线形等特征,是在“层”中设置和控制的,默认状态下,图线在那个层中,就具有了这个层设置的特征;也可以交互操作,设置选定图线的相关特征。而默认的轮廓线宽是0.5mm,而GB的一般习惯是0.7mm,设置修改的方法是,在菜单中“格式(O)”-〉“样式器(E)…”,之后“样式和标准器”界面中展开“图层”列表,选定并修改其中的“可见(ISO)”层的线宽设置,结果将立即在工程图中表现出来。结果参见W。

注意:这种修改的效果,仅是控制当前图样中的线条,不是Inventor全局的控制结果。对于大多数层的参数设置,Inventor默认值是符合GB规则的。

四、 零件图小结

看来,工程图的标注,仍然是创建过程中的“瓶颈”。这种连人也不能轻易搞好的事情,软件自动实现当然更有困难。工程图的标注总是在考验着工程师的设计能力。作为支持软件的Inventor,已经提供了相当充分的支持功能。

4.1 关于双向关联

在Inventor中工程图处理结果,是“二、三维数据双向关联更新”的模式。也就是说,在相关工程图创建完成之后,三维零件模型的修改,会引发工程图的自动更新;而对于工程图尺寸的修改也会逆向造成三维模型的关联修改。这种逆向修改有两个需要注意的事情:

1) 不要轻易这样做,因为这样的结果可能造成在装配中相关零部件的问题…

2) 只有直接引用自模型的尺寸才可能实现这个效果(参见图18坐),交互操作所标注的尺寸,没有这种操作可能(参见图18右)。

图18 尺寸的更新

4.2 关于截交与相贯

至于从三维模型投射得到相关的二维工程图,因为Inventor的算法中完全包含了平行正投影的机制,比较完整地包含了机械图表达中人为制定的规则,所以,一个并不熟悉机械制图线绘制基本技术和规则的人,如果是在Inventor的支持下,占全球总产销的95%一样能做出漂亮的结果,参见图19和W。

图19 复杂投影结果

这就是CAD技术在这个局部大幅度地替代了人需要进行的、繁重的绘图过程,进而提高质量和效率的典型表现。这也是三维CAD软件给工程师们带来的新的设计支持机制,甚至因此,我们的大学机械制图教学,可能会有一些调整…

4.3 以三维模型为基础的工程图

从机械工程图的原理上说,是以三维模型为基础的。在CAD软件尚未提供相关支持的时代,也是如此。与现在不同的仅在于“谁”来进行三维模型与工程图的转换、关联。

显然,传统的方法是软件操作者进行。模型只存在于人的大脑中,转换过程是人利用大学的机械制图教育确定的规则,图线是人利软件描绘而成。因为模型构造数据不在软件的数据库中,关联改变也就只能通过人的头脑进行处理,然后修改相关图线。而用三维模型投射得到相关的二维工程图的过程,则是软件管理模型数据、软件在使用我们在大学机械制图教育确定的规则、软件在产生我们需要的相当复杂的处理结果。

因此,结果虽然类似,这个“谁”的角色转变,成为主要的变化,带来新的效能。

从这个意义上说,我们宁可先作三维模型再转动调焦手轮,然后据此创建二维工程图;也不会去直接绘制二维工程图。因为这可能更快捷。例如一个简单的方块:

直接绘制工程图,我们需要绘制三个矩形、关心三个视图的“长对正、高平齐、宽相等”、关心比例、关心几个视图在图纸上的位置… 在原始设计改变后,所有的变化都要一一处理。从三维模型开始,我们需要绘制一个矩形草图,做拉伸特征;之后的工程图创建将是极其简单的事情,与机械图基本概念完全一致。而且不必关心视图之间关系、比例、位置等问题,也不必关心原始设计改变之后的关联更新。因为这些规则Inventor知道,并能够自动处理。可见,即便是在如此简单的工程图,从三维模型开始,也会简化过程、提高效率,而对于复杂的工程图,这种效果将更为明显。

4.4 Inventor工程图数据结构的特点

值得注意的是,Inventor的工程图与AutoCAD的同类结果,在数据架构上有着本质不同。

AutoCAD下的工程图,在创建时绝大多数是独立的一根根图线,相互没有直接的关联;创建后每一根图线都可能单独修改,与其他图线也没有关联关系…

而Inventor的工程图图线,并非单独的图线,而是三维模型在指定方向上、向指定平面、按平行正投影(或者其他)规则、根据机械制图的规定(轮廓线、中心线、隐藏线等处理规定)得到的“投射结果”,所以是自动关联的,所以是不可能直接修改结果图线的形状和位置的。这才是真正符合机械设计中工程图的原理和实际结果要求的。

总之,Inventor中这种以三维模型为基础的工程图创建功能和全过程,完全符合经典的设计成和规则,能大大减轻工程师的劳动量,保证质量,提高效率。

三维软件中工程图的创建与技巧(下)(end)

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