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| 草图技术（7） |
| 7. 草图的驱动尺寸约束 在Inventor中，除了工程图视图中手工标注的尺寸之外，无论是草图、特征或者装配中的尺寸，都是起“驱动”的作用，是所标注对象的几何数据库的基本内容，而不是对所标注的对象的一个“注释”。驱动尺寸的驱动作用和机制，与AutoCAD中的标注尺寸很不同，虽然它们看起来挺像。这是个极为重要的概念。 这些驱动尺寸，是在几何关系已经充分确定的基础上，定义那些无法用几何约束表达的、或者是设计过程中可能需要改变的模型参数。 这些驱动尺寸与工程图上应当标出的制造尺寸有密切的关系。一些设计尺寸，可以借助于许多设计基准进行定义，例如对着中心线标直径；还可以使用计算表达式，例如某尺寸是某已有尺寸的1/2；这些尺寸也可能是某设计数据表中的某项已有数据（后面专题讨论）；驱动尺寸在最终的工程图中可能直接使用，也可能不出现；驱动尺寸将始终与标注对象关联。 目前Inventor提供了两种驱动尺寸标注模式. 7.1 自动标注尺寸 这是个很“有趣”的功能，打开02-004.IPT，之后双击“草图0”，并且在草图工具面板中点击“自动标注尺寸”，将会弹出图2-61的界面。其中： 曲线：实际上，这是要求选定要标注驱动尺寸的图线，多数并不是曲线。 尺寸和约束：是否对所选图线自动添加相关尺寸和几何约束。 所需尺寸：计算并显示出目前草图中要完全约束草图，还欠缺的几何约束和尺寸约束数量。 应用：对所选图线添加约束尺寸和几何约束。 删除：删除这个功能添加的约束尺寸和几何约束。 结束：完成，退出。  试着选定所有的图线，“应用”，结果如图2-62所示。这样的结果，是按照“Inventor认为应当如何”，而不见得是“设计者认为应当如何”的规则完成的。结论是：基本上不可用。 但是，这个功能能够显示欠缺的约束数量，在“所需尺寸”栏目中显示。这多少会协助我们统计约束的状况。在一般情况下，如果显示“所需尺寸”数量为2，就是具有完整的草图自身约束了。这个“2”，是指草图轮廓相对于原始坐标系的约束还少两个，整个图形的相对位置还未确定。 最简单的办法是将草图上某点约束到原始坐标系的原点投影上、或将某点约束为“固定”。上例中“结束”后，再点击“自动标注尺寸”就会显这种情况。 7.2 通用尺寸 在草图工具面板中单击“通用尺寸”或者按“D”键启动，随着操作的不同，Inventor将自动推理按用户选择要标注的图形，以相应的方式做出响应。这是绝大多数驱动尺寸标注所使用的机制。 ◆单个直线的线性水平、垂直尺寸： 选定单个直线，将以直线的两个端点作为尺寸界线的原点；移动光标，Inventor将以光标点作为尺寸线的经过点，依据点位置的不同，动态拉出水平或者垂直的尺寸；在合适的位置拾取，创建这个驱动尺寸；单击这个尺寸，弹出编辑框，可修改尺寸数据。参见图2-63。，修改后确定。  ◆两点间的线性水平、垂直尺寸： 选定两个可感应到的点，将以这两个点作为尺寸界线的原点；移动光标，Inventor将以光标点作为尺寸线的经过点，依据点位置的不同，动态拉出水平或者垂直的尺寸；在合适的位置拾取，创建这个驱动尺寸。 ◆线性对齐尺寸： 参见图2-64左，在建立任何一种线性尺寸过程中，单击右键，在菜单中选定“对齐(A)”，；Inventor将根据尺寸界线原点联线的平行方向测量和创建尺寸线；移动光标，Inventor将以光标点作为尺寸线的经过点，在合适的位置拾取，创建这个驱动尺寸。参见图2-64右。  ◆平行线间距： 选定两平行的线（平行直线、同心圆或弧、等距线…），将用线间的法线测量和确定尺寸线的方向；以光标点作为尺寸线的经过点，在合适的位置拾取，创建这个驱动尺寸。参见图2-65。 ◆圆、弧的半径或直径： 如果选定的图线是圆或者弧，Inventor将推理决定创建直径或半径尺寸，移动光标，Inventor将以光标点作为尺寸线的经过点，在合适的位置拾取，创建这个驱动尺寸。 想改变直径标注为半径，在建立尺寸过程中，可以在右键菜单中选择半径，参见图2-66。  ◆角度： 选定两条不平行的直线，Inventor将推理决定创建角度尺寸；接着移动光标，Inventor将以光标点作为尺寸线弧的经过点，并根据所在位置不同，决定标注锐角还是钝角；在合适的位置拾取，创建这个驱动尺寸。 选定三个点也可以创建角度尺寸，选择次序是：边端点1、角顶点、边端点2。不太常用。 ◆轴向截面的直径： 选定两条平行直线，可标注线性直径。如果其中一条是“中心线”的线形，Inventor将自动推理标注直径；如果该线不是中心线形的线，标注过程中，可以在右键菜单中选“线性直径(L)”，效果一样,参见图2-67。这里说的“线性直径”，确切的概念应当是“轴对称尺寸”。  ◆标注到圆或弧的象限点尺寸： 打开02-004.IPT，双击“草图2”，可见尺寸12和35.481的标法，这是很常见的设计思维表达。在Inventor中的操作过程是：启用“通用尺寸”；选定线，再将光标放在圆或者弧的象限点附近，Inventor会感应到这样的点，并显示图2-68 中那样的反馈图标，拾取。 7.3 尺寸显示设置 因为Inventor是个“参数化-变量化”的设计软件，所有的尺寸实际上都是模型未来的“参数”，因此，Inventor会自动给尺寸命名，一般是“dxxx”。 既然是这样，就可能在添加尺寸时借用现有的参数并进行计算处理。但是，默认状态下，Inventor只显示尺寸的数值。 调整显示的方法是：在没有启用任何草图功能的条件下，光标放在空白处，再在右键菜单中操作，参见图2-69,这是直接的操作方法。 若选择了“显示表达式”方式，所有的尺寸将按照“dxx=xxx.xxx”的格式显示；而在输入新尺寸或修改老尺寸时，就可以根据设计表达的需要，键入表达式，来描述两者之间的关联关系了。  7.4 引用本草图内的其他尺寸 可以在输入驱动尺寸数据时，双击现有某尺寸，将直接使用它的参数名作为这个尺寸的值表达式。例如打开02-004.IPT，双击编辑“草图1”，标注圆与边的中心距： ◆启用“通用尺寸”。 ◆选定圆，再选定边线，拉出尺寸。 ◆单击尺寸，弹出编辑框； 点击圆的直径尺寸，可见d18变量已经被直接引用为圆的直径，参见图2-70；  ◆单击编辑框右侧的绿对号，完成。 这样的结果，也可以在尺寸显示“表达式”的条件下，看到参数名，键入到相关尺寸之中。 7.5 引用本草图之外的其他尺寸 可以在输入驱动尺寸数据时，引用现有特征或者其他草图的某尺寸，将直接使用它的参数名作为这个尺寸的值表达式。 这需要在尺寸输入框中点击黑三角，并启用“显示尺寸”功能。参见图2-71。  7.6 尺寸数据引用的计算表达式 可以在尺寸数据编辑框中，使用计算表达式。Inventor可理解许多计算符号，常用的是：+、-、*、/、()等。表达式能使用的计算功能后面将详述。 例如打开02-004.IPT，双击“草图1”，切换到尺寸的表达式显示，参见图2-72。例如其中的d19尺寸，使用了d17*0.5的表达式。这样，一旦d17的参数发生变化，d19将按照表达式计算新值并关联变化。 7.7 计算尺寸 在某些情况下，尺寸标注产生了“重复约束”，例如在标注了三角形三个边的长度，又标注某个角的角度，别的角度标注就是重复的。这种条件下，Inventor将弹出图2-73的提示。  按下“接受”按钮，Inventor将创建在显示时用圆括号包起来的“计算尺寸”，参见图2-75右图左。这种尺寸可以被引用，但不能修改数据。这很类似机械设计中的“参考尺寸”。 这是一种对设计过程很有用的机制。 7.8 测量尺寸 双击现有尺寸，按下数据编辑框右边的“>”，可见“测量(M)”操作项。参见图2-74。  选定这一项，Inventor将按照现有尺寸的类型，提示选定测量的对象；选定图中测量对象之后，将动态显示测量结果，确认后将测量结果填入数据编辑框。 按说这应当是个很有意义的功能，也就是“按这条线的长度”、“按这个圆的直径”或者“按这两条线的夹角”等，建立这个尺寸的值。 但是非常遗憾，按Inventor现有的规则，这种方法建立的尺寸，与“测量对象”之间没有关联，就是说，测量对象的变化，不会影响到这样的尺寸。这使实际作用受到了很大的限制。 7.9 公差： 公差是机械设计特有的设计数据和概念，实际上也属于几何参数，在Inventor中可以从草图创建过程中就引进公差参数，并一直延续使用到模型和零件工程图之中；同时，还能控制这个草图所创建的实体的大小，也就是按照何种极限尺寸造型。 这样，在装配模型中，就可能更为精确地判断机构的工程条件设计是否合理，进行空间装配尺寸链的测试和求解。 这无疑是一种很好的功能。这说明Inventor的驱动尺寸已经细致到了公差级别。添加公差的操作过程是： 双击现有尺寸，在图2-74的界面中点击右面的 “>”，将展开详细操作列表；在其中选定“公差…”，将弹出图2-75的界面。在其中展开“类型”列表，并选定“极限值-平铺”前缀的模式；  之后在图2-76左边 (为图2-75的下部) 所示的界面中展开“轴”或“孔”（根据设计需要）列表，选择配合类型和精度等级，结果如图2-76右边。  这样，由于公差的存在，决定了草图具有了极限尺寸；而草图的极限尺寸，决定了未来三维模型的可能大小；未来模型的大小，决定了这个零件在装配中的表现。 ◆关于“估算大小” 这里的设置与“估算”并无瓜葛。这是设置结果模型按照何种实际尺寸构造，也就是“模型实际大小”。图2-75中已经标注了四个开关的作用，它们是： 用平均尺寸创建模型；用最大极限尺寸创建模型和用最小极限尺寸创建模型。如果使用了非公称尺寸，Inventor将在驱动尺寸中显示下划线以示标记。 ◆公差值的自动关联 对于从公差表中选定的公差（不是手工键入的），Inventor将会依据公称尺寸的大小和配合类别、精度等级，自动产生偏差值，并与公称尺寸的变化自动关联。 ◆关于“自由公差” 这又是机械设计所特有的概念，并非常识所能理解。那就是：没有标记公差的尺寸并不是没有公差，而是“非配合类自由公差”；依照行业的不同，可能在12级精度左右，是最粗糙的尺寸公差。但是值得注意的是，Inventor尚未完全表现出这个概念，详细的讨论在后边进行。 8. 草图约束完整性监控 前边说过，Inventor的“自动尺寸标注”可能提示我们是否全约束，或者缺少几个约束；但不能告诉我们是哪条线缺少约束。实际上，Inventor已经具备一个随时报告我们约束现状的功能，这就是草图颜色的反馈显示。 Test.IPT为测试环境，已经列出了各种不同身份的图线，测试的目标是：找到一个各种身份的图线颜色最为醒目的配色方案，使约束反馈成为最明显。而设置了图形区背景图案，使得看着比较舒服。对于不同的图形区底色，草图颜色的反馈显示的结果并不是相同的，而且所有的可能方案都不太令人满意，再加上目前草图颜色可以单独设置，并因此不会有是否完全约束的颜色反馈，造成了更多的不确定性。推荐使用“冬日”方案设置可以得到相对更清晰一些的表达结果。 |
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