Inventor在发动机翻转夹具设计中的应用

独居隐士

Inventor在发动机翻转夹具设计中的应用
                                     大连丰田工机创新汽车部件有限公司-王春山
公司简介：
日本丰田工机株式会社成立于1941年5月，其最大的股东是日本丰田汽车，主要产品是面向全球范围内的丰田汽车配套生产机床和汽车零部件，在日本本部设有6个工厂。在美国、巴西、泰国、韩国、英国、中国等许多国家设有工厂，2003年销售收入为16.21亿美元。大连创新公司与日本丰田工机株式会社自2003年11月开展技术援助合作以来，双方在汽车零部件领域进行了广泛合作，并取得了显著效果。新成立的“大连丰田工机创新汽车部件有限公司” 坐落在大连经济技术开发区第48号小区，总投资4700万元人民币。
项目背景：
本部件是为汽车发动机厂设计的组合机床生产线上的工件垂直翻转部分。其作用是一台机床对工件当前位置的上平面加工完毕后，将缸体进行180度翻转，为下一个机床加工提供有效的定位面。
用户挑战：
我们以往主流是二维设计，设计主要采用的软件是AutoCAD，基本上所有的设计及装配全都在平面中完成。平面设计的主要问题在于，直观性很弱。在设计动作部件及复杂部件时，要求设计者空间思维能力较高，同时需要考虑的因素很多，造成设计周期长，浪费了宝贵的人力资源，影响了交货期。
我们需要简化设计员的空间思考过程，直观准确地表示出零件及整个部件的关系，在零件还未生产出来之前，我们就要了解它的结构。所以此次设计，完全采用三维机械设计软件Autodesk Inventor进行。翻转部件，因其可动性，要求其总体重量尽可能小，动作轻便，同时要求强度高。所以用Inventor进行设计，正是得心应手，它的检查过盈、质量测量、驱动约束、应力分析功能恰好满足我们的要求。
解决问题：
此次设计的夹具特点是，液压马达作为动力；旋转度数由两个挡铁限位保证；工件缸体由滚道自动进入本翻转装置后，液压马达动作；通过齿轮啮合传动，将工件缸体翻转180度。
主要设计过程如下：
三维设计，都是从草图开始的，草图是特征的截面轮廓和创建特征所需的几何图元。Inventor的草图特点是自由，你可以中规中矩的画，你也可以随意自由的画，然后进行约束。可以有多余的线头，可以有重合线，只要某些线能够组成封闭的区域就可以用这个草图区域进行造型，这种容错性非常方便，同时可以插入dwg格式文件，在原有平面图纸的基础上，生成零件模型，节省重新测绘草图的时间。参考面、参考线、参考点的设置比较方便，可以随时在不同的地方做起点，画起图来，简便、易成型；
零件造型，就是特征的集合。Inventor可以进行参数化的零件造型，修改方便快捷，同时既可以编辑特征的基础草图，也可以修改创建特征时所用的数值。
在创建部件后，可以在位修改和编辑所装配的零件，达到在有所参考的情况下，改进我们的设计。由于水平转台上有重量的限制，所以夹具体及以上可动部分，总体重量必须严格控制。所以当所有零件用Inventor设计完成后，可以很简单的得出全部零件的质量。原本需要仔细计算三四个小时才能得出的数据，Inventor几秒钟就可以搞定,大大缩短了我们的设计时间，节约了成本。
机械设计中，最常见的问题就是过盈问题，因为原始的AutoCAD设计，难以展现出每个部件之间的联系，所以，很多时候只有等到产品加工出来组合后，才发现了一开始注意不到的过盈，而使用Inventor进行产品设计后，过盈检查、激活接触识别器都很好的解决了这个问题，为我们节省了很多的时间同时避免了不必要的资源浪费。
夹具部件要保证加工的精度，关键零件就是夹具体的设计，要考虑的因素，包括其重量、承载能力、方便加工等，而其中的承载能力尤为重要。我们设计机床加工工件的精度要求大多在0.1mm左右，考虑到诸多部件的配合及连接，要求夹具体精度得小于0.01mm。所以设计时既要考虑重量最小，而强度却要最高。Inventor的应力分析模块很简单的解决了我们耗时最长最难解决的问题。
软件配备了资源中心，许多标准件及通用件，直接插入即可使用，消除了重复建模，方便快捷，省时省力。iPart相当于系列件，对于我们公司建立企业自己的系列零件库非常有好处（一组系列件是一个模型文件，这个文件附带一个参数表，需要装配时可以通过参数表选用相对应的系列）。
让机构运动起来也很容易，定义实际的装配约束关系以后，通过约束的驱动就可以实现机构动作模拟，是否过盈，所设计的部件运动可否实现，一目了然。这种动画效果，可以作为我们投标的有利武器，提高了我们的行业竞争力。
作为一名机械设计人员，Inventor带给我的绝对是超值的享受。平常设计时我所使用的工具是同为Autodesk公司出品的AutoCAD，Inventor的介入，为我们的机械设计进入3D化提供了有利的条件。
成果展示：

开心宝

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