零件建模的总体规则、要求与流程概述

2023-06-28 理论教育版权反馈

【摘要】：《机械产品三维建模通用规则第2部分：零件建模》规定了零件建模的总体原则、总体要求、详细要求以及模型简化、检查、发布与应用。至于铸锻类、钣金类、管路类、线缆类零件，它们的加工方法各不相同，因此它们的建模原则和要求也不一样。图8-67零件建模流程

《机械产品三维建模通用规则第2部分：零件建模》（GB/T 26099.2—2010）规定了零件建模的总体原则、总体要求、详细要求以及模型简化、检查、发布与应用。下面以机加工类零件建模为例简单介绍。

机加工零件设计需考虑零件刚度、强度要求、工艺性要求、制造成本等方面，应考虑零件的装配、拆卸和维修。

1.零件建模的总体原则

（1）零件建模应能准确表达零件的设计信息，零件模型的信息表达应具备在保证设计意图的情况下可被正确更新或修改的能力。

（2）零件建模包含零件的几何要素、约束要素和工程要素（包括材料名称、密度、弹性模量、泊松比、屈服极限、折弯因子、热传导率、热膨胀系数、硬度、剖面形式等），它们之间要建立正确的逻辑关系和引用关系，应能满足模型各类信息实时更新的需要。

（3）不允许冗余元素存在，不允许含有与建模结果无关的几何元素。

（4）建模时应充分体现面向制造的设计准则，提高零件的可制造性；零件的建模顺序应尽可能与机械加工顺序一致；对于机加工零件，设计时应充分考虑工艺性（包括刀具尺寸和可达性），避免零件上出现无法加工的区域，对于铣削加工的零件应设计相对统一的圆角半径，以减少刀具种类和加工工序。

（5）在保证零件的设计强度和刚度要求的前提下，应根据载荷分布情况合理选择零件截面尺寸和形状。

（6）设计时应充分考虑零件耐疲劳性能，尽量使零件截面均匀过渡，尽量采用合理的倒圆，以减少应力集中现象。

2.零件建模的总体要求

（1）一般采用公称尺寸按GB/T 4458.5—2003中的规定进行建模，尺寸的公差等级可通过通用注释给定，也可直接标注在尺寸数字上；

（2）一般先建立模型的主体结构（例如框架、底座等），然后再建立模型的细节特征（例如小孔、倒角、倒圆等）；

（3）某些几何要素的形状、方向和位置由理论尺寸确定时，应按理论尺寸进行建模；

（4）推荐采用参数化建模，并充分考虑零部件及零部件间参数的相互关联；

（5）在满足应用要求的前提下，尽量使模型简化，使其数据量减至最少；

（6）采用自顶向下的方式设计零件时，零件的关键尺寸应符合上一级装配的布局要求；

（7）对零件进行详细建模时，可以把零件装配在上一级装配件中，利用装配件中的相对位置，对零件进行详细建模，也可以在零件建模环境下直接建构；

（8）为了获得较高的加工精度和较好的零件互换性，设计基准和工艺基准应尽量统一，避免加工过程复杂化；

（9）对于钻孔零件应充分考虑孔加工的可操作性和可达性，方孔、长方孔等一般不应设计成盲孔；

（10）需确定配合公差、几何公差和表面结构要求；

（11）对参与三维设计的机械零件应进行三维建模，这不仅包括自制件，还包括标准件和外购件等。

图8-66（a）所示的开槽圆锥销如果是自制件：它的加工分为三步，即车圆锥面、车倒角、铣开槽；它的建模过程如图8-66（b）所示，先用旋转功能生成开槽圆锥销的主体结构，再用倒角功能生成两端细节结构，最后用拉伸减功能生成开槽结构。

图8-66　开槽圆锥销

如果开槽圆锥销是标准件，应优先采用具有参数化特点的系列族表方法建立标准件模型。至于铸锻类、钣金类、管路类、线缆类零件，它们的加工方法各不相同，因此它们的建模原则和要求也不一样。请读者逐步积累经验，力求做到以与实际的加工过程基本匹配的方式建模，使其他用户能够方便、有效地再次使用模型。

3.零件建模流程

零件建模流程如图8-67所示。

由此可见，零件建模并不是看起来已经挺像，就算完成了造型，而应该考虑以上诸多要求。请读者自行练习。下面主要介绍Inventor中零件工程图的创建。

图8-67　零件建模流程