文章来源：e-works    作者：吴刚 

在市场竞争日益激烈的今天，企业想要有更好的发展就必须更快地响应市场需求。在保证充足产能输出的情况下，产品的高效设计成为实现企业发展的重要砝码。产品设计的标准化、模块化以及每个模块的参数化、智能化，是助力企业产品设计准确性及高效性的有效途径。本文通过产品模块化应用实例讲述如何通过inventor软件的智能参数化三维建模功能实现产品的高效设计。

前言       

浙江吉宝智能装备股份有限公司是主要生产机床辅助排屑水处理供液系统、拖链、内外防护等工业母机辅机设备制造的国内知名生产企业。       

公司现有的产品模块建立规则为，每一种类产品为同一种类模块，每一种类模块又细分为不同模块，供选择使用。每个模块又分为可变性模块和非可变性模块，非可变性模块包含通用标准件、外购件、厂内自建标准件、厂内通用固定产品等；可变性模块为厂内常用产品，且可按照客户意愿进行选型和柔性化设计。客户需要的产品往往是通过上述的可变性模块与非可变性模块的组合应用、合理规划布局来得到的。例如，一套完整的排屑水处理供液系统一般包含：排屑机、水箱、过滤装置、除油装置、液位报警装置、水泵及需要配套的管路等等。其中：水泵为外购件，管路接头通常为非可变性模块中的通用标准件及少量的厂内标准件；液位报警装置和除油装置为非可变性模块中的厂内通用固定产品，可根据水箱的高矮选择不同规格；过滤装置包含过滤篮、过滤插网等可变性模块；水箱和排屑机为可变性模块，需要根据客户所提供的放置空间及容积需求进行准确的选型并进行柔性化的调整设计。       

本文所需要实现的目标为：通过调入上述所需非可变性模块和可变性模块来快速得到所需产品。上述非可变性模块为既定的，选型即可得到，而如何快速获得准确的可变性模块则为达成目标的关键所在。本文主要基于inventor软件的参数化三维建模方法来实现通过参数来控制上述的可变性模块。

Inventor软件智能绘图实用技巧

多实体的应用及inventor参数      

Inventor多实体是在单一零件文档中创建多个实体。整个零件包含了需要绘制的所有零件实体，也可包含一些辅助设计实体，最后可快速地提取所需零件及对应部件。通过多实体的应用可快速的得到需要绘制的产品，改变绘制多实体的某些参数也能快速的改变产品形态规格，从而达到快速的绘图与高效的改图。       

Inventor参数为inventor软件自带的fx参数表，表中记录了所有规则的参数替代值，以及所有命令需要用到的数值参数，包括长度、角度、个数等等。       

下面通过两个实例来详细讲解。

实例一：料斗的绘制       

通过辅助实体的方法进行料斗绘制，先按图1、2、3绘制一个料斗形状的实心体，即所需的辅助实体。料斗上口为600mm*400mm，拉伸50mm，下表面偏移300mm建立平面，下口350mm*250mm，相对上口偏移尺寸50mm和60mm进行放样。

图1 辅助实体绘制步骤一

图2 辅助实体绘制步骤二

图3 辅助实体绘制步骤三

图中所示的每一个数值都会在软件自带fx参数表中显示，见图4。以d0开始到d12分别对应了绘制图示实体所用到命令里面包含的参数，其中上述数值参数分别为：d0、d1、d2、d4、d5、d6、d7、d8，见图5所示。

图4 Inventor参数表中的参数

图5 数值参数在三维模型中的体现

绘制好实体以后，再以这个辅助实体为基本形状，利用实体外表面，按照钣金的拆分规则来绘制成钣金件。如图6所示，即为拆分成两块钣金的料斗钣金焊接件了。通过修改辅助实体对应的参数即可随意修改料斗的形状大小了。

图6 绘制好的料斗钣金件

实例二：过滤插网的绘制       

过滤插网为前言中所述过滤装置之一，在我公司的产品中时常会用到。过滤插网由两块钣金中间夹不锈钢丝网组成，通常制作方法为一块钣金攻牙，另一块钣金打沉孔，使用平机螺丝固定，来实现夹紧不锈钢丝网的目的。但由于水箱深度不一，过滤通道宽度也不一致，所用到的过滤插网横向和竖向的长度也会相差很多，为了保证不锈钢的强度韧性，保证水流通过时不会垮塌变形，夹板的镂空孔也会根据插网实际大小来布置合理的数量和大小，因此涉及到的螺丝孔位数量都会有变动，而通过下面的绘制方法可以非常智能的实现快速改变。       

首先，在软件中设置相应板料的钣金规则，inventor软件钣金规则包含了：材料、板料厚度和展开规则，且每一项都可根据实际的板料进行相应的调整，见图7。

图7 钣金规则设置图框

过滤插网的绘制需要用到2.0t的冷板两块和不锈钢丝网一块，按需求建立两种钣金规则。首先新建一个零件文档，绘制草图，起始设定过滤插网大小为600mm*400mm，建立平面，分别对应的参数为d0和d1。在画好的平板面上重新建立草图，同样按600mm*400mm来新建实体绘制不锈钢丝网，新建实体时选择不锈钢丝网为这个实体的钣金规则，然后再以不锈钢丝网另一侧面建立草图，绘制另一块2.0t钣金，设定这块钣金尺寸为600mm*480mm，下边缘平齐，上边缘超出80mm，在此80mm处绘制建立草图用剪切功能绘制提手，进行倒圆美化，绘制好后如图8所示。

图8 过滤插网整体外观

通常设定的镂空孔大小在200mm*200mm左右，按600mm*400mm来算，为横排3个，竖排2个分布。在正面的平板面上建立草图，来绘制镂空孔，设定边框宽度20mm，提取参数d13，则楼空孔横向和竖向长度分别为：（d0-4*d13）/3和（d1-3*d13）/2，分别用这两个参数式代入所需输入的数值来绘制左上方镂空孔，提取孔长宽参数d15和d16，即d15=（d0-4*d13）/3，d16=（d1-3*d13）/2，在草图中对镂空孔中心点建立矩形阵列，个数为横向3，竖向2，间距则为横向d21=d15+d13，竖向d24=d16+d13，如图9所示。

图9 参数化实现镂空孔绘制的效果展示

然后对绘制的镂空孔进行剪切，选择贯穿剪切，剪切时实体选择两块2.0t冷板，中间的不锈钢丝网不选中，剪切后将所用到的草图可见性设为可见。再将剪切命令进行整列，阵列数横向填入3，竖向填入2，整列间距填入先前草图整列中的横向d21，竖向d24，实体选取两块2.0t冷板，提取此阵列横向阵列数3参数d30,竖向阵列数2参数d33，最后重新进入原先阵列镂空孔中心点的草图，将原阵列数改为横向d30和竖向d33，将原阵列间距横向的（d0-4*d13）/3改为（d0-（d30+1）*d13）/d30，竖向的（d1-3*d13）/2改为（d1-（d33+1）*d13）/d33。       

完成以上全部步骤后，只要改变d0（插网宽度）、d1（插网高度）、横向阵列数d30、竖向阵列数d33，即可得到所需大小的长宽，以及调整镂空孔数量。绘制好镂空孔后再进行固定孔的绘制。具体方法如下：首先以一块钣金面建立草图，确定左上方第一个固定孔的位置为横竖边框的中心位置，即d13/2；提取参数d37=d13/2，绘制孔大小M4底孔Φ3.2mm，剪切只选中这块钣金为需要剪切的实体，然后在第二块钣金面上建立草图将Φ3.2mm孔投影到草图，以这个孔的圆心绘制沉孔的底孔Φ4.5mm，只剪切第2块钣金为需要剪切的实体，再将这两个剪切命令同时整列，整列实体选取2块2.0t冷板，横向阵列数为d30+1，竖向阵列数为d33+1，横向整列间距为d21，竖向阵列间距为d24，这样就完成了我们智能过滤插网的绘制；最后只要改变d0过滤插网宽度，d1过滤插网高度，横向阵列数d30，竖向阵列数d33，即可获得所需要的符合设计要求的过滤插网了。见图10、11。过滤网篮的绘制方式也跟过滤插网类似，只是需要考虑前后左右和底面5个面的参数关系，相对更加复杂一些，然而只要一次考虑到位，后面都可以直接拿来使用，对于设计效率的提升是跨越式的。

图10 更改参数d30和d33的界面

图11 过滤插网最终效果展示

如何通过Excel表单关联驱动inventor三维模型       

inventor软件还能与excel表单进行关联操作，继而由excel表单里的参数来驱动inventor三维模型。excel包含非常丰富的函数，将excel表单与inventor三维建模建立起联系，能更好的利用excel函数的强大功能来解决一些在inventor软件里比较难以解决的难题。下面介绍两者建立联系的方法和一个利用excel函数关联驱动三维建模的实例。       

Excel表单与inventor软件建立联系的方法：       

首先新建一个excel表单并命名，比如：参数表。然后打开此参数表，在第一列输入参数名称，从A1开始，分别为长、宽、高；在第二列输入数值，从B1开始，分别为100、80、30；在第三列输入单位，从C1开始，分别为mm，mm，mm（inventor对应的表单单位：mm对应长度毫米、deg对应角度°、ul对应个数）。表格填好后，新建一个零件文档，点击inventor软件参数表fx，点击对话框左下角链接，然后找到开始建立的excel文件：参数表，默认开始单元A1,直接选择打开即可。如图12，已经将excel表格与inventor软件进行了链接。之后绘制草图，如矩形，长和宽分别输入“长”和“宽”，退出草图，执行拉升命令，拉伸距离输入“高”，就绘制成了一个长宽高分别为100*80*30的长方体。最后修改excel表格里的长宽高数值，并对excel表格进行保存，再点击inventor软件里的闪电标识更新图标，长方体的三维模型就会根据excel表格里的数值进行变化。

图12 与excel软件建立联系的参数表

利用excel的if函数和TRUNC取整函数，将前面绘制的过滤插网阵列数做自动化判定：       

首先建立判定依据：每个镂空孔平均占有的横向长度和竖向长度超过200mm，则超过的方向阵列数+1。然后建立excel参数表，分别输入参数：插网宽、插网高、横列数、竖列数、孔横长、孔竖长、实际横列数、实际竖列数，数值行B1和B2，分别输入随意值650mm和420mm，横列数B3输入取整函数=TRUNC(B1/200)，竖列数B4输入取整函数=TRUNC(B2/200)，孔横长B5输入if函数=IF(B1/B3<=200,B1/B3,B1/(B3+1))，孔竖长B6输入if函数=IF(B2/B4<=200,B2/B4,B2/(B4+1))，实际横列数B7输入if函数=IF(B5=200,B3,B3+1),实际竖列数B8输入if函数=IF(B6=200,B4,B4+1)；单位列：C1、C2、C5、C6输入长度单位mm，C3、C4、C7、C8输入个数单位ul。以横向为例，这些函数表达的意义为：650mm/200mm=3.25ul，取整数3ul，if函数，当650/3大于200时，B5=650/（3+1）=162.5，也就是不能被整除等于200mm时，实际整列数都会是横列数的取整值+1，假如650mm改为600mm，取整数B3为3ul，而600/3=200，当600/3小于等于200时，B5等于600/3=200,实际阵列数B7=B3。利用excel的函数关系理清各数值关系后，再将excel表格与inventor过滤插网多实体零件文档建立联系，将原先的d0由插网宽代替，d1由插网高代替，d30由实际横列数代替，d33由实际竖列数代替，最后使用时只要修改插网宽和插网高的数值，三维模型就会自动按要求确定镂空孔的数量了。

较复杂产品实例应用展示       

链板式排屑机为我公司主要可变性模块产品。整台排屑机包含了机体焊接总成、机身安装封板、机头盖板等可变性模块，链板、扭力轮、电机、倒顺开关等非可变性外购件模块，也包含了传动轴、传动链轮、机尾固定滑轮等非可变性厂内标准件模块。现主要展示可变性模块的实际应用效果，首先定义参数表，如图13所示。

图13 excel表中排屑机需要控制的变量

然后建立排屑机多实体，按参数表中所定义的参数，结合实际产品，选用最简单有效的绘图命令将一台排屑机所包含的所有钣金零件进行绘制，绘制好所有的可变性模块，然后装入需要的标准件外购件等，值得注意的是并不是所有的零部件都必须在三维中体现，只要在清单BOM中有列入即可。实际绘制完成三维效果如图14所示，参数表中参数对应的数值如图15所示，其中带括号的数值为随动数值。

图14 排屑机三维效果展示

图15 excel表中变量在排屑机中的定义

绘制好三维模型以后，就可以对整个产品出装配图，对每个部件出焊接图，对每个零件、钣金出折弯焊接图，对每块下料钣金出展开图，清单方面可以对每种选型的产品出详细的BOM清单。一个较为复杂的可变性模块就基本完成了。       

应用时，只要将准确选型的排屑机模块调入到总装图中，按具体需求尺寸变更excel表单进行保存更新就能得到想要的排屑机三维模型，同时工程图也会同步更新，稍微调整尺寸标注就可以得到完整的工程图。当然，钣金展开图也会同步更新，只需导出下料图为CAD格式就可进行激光下料了，清单方便也只需做少量调整，批量更换一下图号就可以完成了。通过这种方式进行二次设计可以大大提高图纸准确性，有效降低出错率。

结论       

基于inventor软件的智能参数化三维建模能够飞跃式地提高公司的设计效率，同时有效的降低产品设计出错率。将公司所有产品模块化能更快地响应客户需求，提高公司自身在客户心里的定位，也能为更多客户解决燃眉之急。