2.典型机械零件结构的创建

  在这一节，笔者想从典型的机械零件设计结构入手。作为机械设计工程师，这些结构是经常要 碰到的，应当研究最合理的构建过程，而前提条件是要考虑到整个设计过程的支持。

  这一节的相关文件在“\练习-2”。

     2.1 键槽

  这是轴类零件常用的结构，参见图19-15。这里罗列了三种常见的键槽结构，它们有各自的创 建过程特点，基础模型是3-01a.IPT；结果参见3-01.IPT和3-01.IDW。下面分别讨论：
   

  (1)4mm键槽造型分析
   是安放止动垫圈弯爪用的槽子，按零件图的尺寸造型。

 ◆做螺纹圆柱的切平面；

 ◆在这个面上建草图，投影轴线和端面线；

 ◆绘制槽子草图，约束最后的弧片段与第一根直线相切；

 ◆标注尺寸，将弧中心点约束到轴线投影上，这就保证了槽子的对中；

 ◆拉伸-切削，拉伸距离用计算表达式20-16.5。

  (2)8mm键槽造型分析
  这是安放圆头平键用的槽子，按零件图的尺寸造型。

 ◆做直径25mm圆柱的切平面；

 ◆在这个面上建草图，投影轴线；

 ◆绘制槽子草图，将弧中心点约束到轴线投影上，这就保证了槽子的对中；

 ◆添加端面到弧的象限点的约束尺寸和槽长度的约束尺寸；

 ◆标出槽宽；

 ◆拉伸-切削，拉伸距离用计算表达式25-21。
  (3)5mm键槽造型分析

  这是安放半圆键用的槽子，按零件图的尺寸造型。

 ◆在XZ面上建草图，投影圆锥素线；

 ◆绘制草图圆，标注直径、标注尺寸15、标注尺寸6；

 ◆在这个面上建草图，投影轴线和端面线；

 ◆拉伸-切削，拉伸距离用计算表达式。

  (4)点评
  在草图绘制过程中，圆头平键的槽子，最后片段不能自动添加相切约束，需要自己添加，否则

在标注驱动尺寸时会变形。槽长度驱动尺寸标注，要注意察看相切标注的光标出现之后再拾取，而不是标注槽子圆弧中心点的距离。

     2.2 孔

  这是零件常用的结构，参见图 19-16。这里罗列了几种常见的孔结构，它们有各自的创建过程 特点，基础模型是3-02a.IPT；结果参见3-02.IPT和3-02.IDW。下面分别讨论：
     

  (1)圆周均布孔造型分析（8×Φ3）

  这里有个规则问题。Inventor 在“打孔-贯通”的模式下，会将所有可能的部分都做成孔；而 “打孔-到”的模式下，工程图中就不会标出“通孔”，因此造型过程需要注意这个规则，搞对打孔 方向。做内侧面的草图，绘制孔位草图，标尺寸；做孔特征（贯通）；完成阵列。

  (2)沿圆柱轴线在端面打孔造型分析（Φ5-Φ3深22）
   可以直接利用孔特征中的“同心”方式完成。

  (3)垂直于圆柱轴线打孔造型分析（Φ3）
   需要做出孔草图所依附的工作面。
   创建与圆柱相切的工作面；在这个面上建草图，投影轴线，加入草图点，标注尺寸；做孔特征。
  (4)斜孔打孔造型分析（Φ2.5  50°）

   参见图19-17，需要做出孔轴线草图，并据此完成孔草图所依附的工作面。
        

  ◆做合适的轴截面草图；投影轴线和曲轴素线；

  ◆做出孔轴线草图，一端到主轴线上，约束50°；

  ◆做孔轴线上“孔打入点”开始的辅助线，与轴线垂直，另一点落在曲轴素线投影上，约束 直径2.5mm尺寸。

  ◆在轴线与曲轴素线投影交叉处绘制草图点，约束点的位置尺寸为4mm

  ◆标注孔轴线实际长度的计算尺寸，作为未来孔深度的控制参数；

  ◆结束草图。

  ◆做孔轴线的垂直工作面，过孔打入点；

  ◆做这个工作面的草图，投影孔打入点；

  ◆按尺寸（包括引用孔深度计算尺寸）创建孔特征；

  (5)点评

   孔的创建基本上与制造过程一致。唯一不同的是孔特征的“到”方式，Inventor不认为在这种条件下把孔钻透应当算做“贯通”，而认为是定深度孔。

   很常见的中心孔、锥孔，因为直到目前的Inventor仍然没有提供直接的创建方法，只好自己用旋转-切削特征完成。

   但是，这种“孔”却不符合Inventor自己的孔特征的概念，因此不能实施孔标注。要想自定义特征而能使用孔标注，需要用“拉伸”特征才行。

     2.3 圆柱螺纹

   这是零件常用的结构，参见图19-18。这里罗列了几种常见的螺纹结构，它们有各自的创建过 程特点，基础模型是3-03a.IPT；结果参见3-03.IPT和3-03.IDW。
      

  (1)普通外螺纹
   需要做出基础的圆柱结构，并符合标准螺纹的公称外径尺寸。用螺纹特征即可。

  (2)普通内螺纹

   可以直接用孔特征完成，注意：Inventor默认的底孔尺寸和倒角角度如果不符合我们需要，必须重新设置参数。

  (3)特殊螺纹

   例如GB/T5796.2-1986标准的T型螺纹，目前Inventor的螺纹特征还不能支持，可以创建真实的螺牙模型。注意笔者是怎样利用这段螺纹基础特征中的参数，定义螺旋特征的参数的。

  (4)点评

   因为Inventor目前还不具备完整的螺纹连接功能，所以没有必要真的做出螺牙形状。目前的“示 意螺纹”已经可以满足在Inventor中继续设计的需要了。

     2.4 圆锥管螺纹

   这是管路设计的零件上的常用结构，参见图19-19。这里列出了GB/T7306-1987 标准下的1”锥管螺纹结构，结果参见3-04.IPT和3-04.IDW。
       

  (1)造型分析

   需要做1:16的圆锥面，之后添加螺纹特征。但是直到目前的2008版本，Inventor 仍不支持GB标准的圆锥管螺纹，目前只好用ISO标准替代，参见图19-20的参数设置。
     

   参见图19-21。至于完全真实的锥管螺纹模型，在设计中没必要作出，但是Inventor可以完成。有兴趣的读者可参见3-04.IPT中的模型。这段螺纹分成三个结构完成：螺牙、外径和螺尾。

   (2)点评

   目前，对于锥管螺纹，Inventor 还不会在螺纹特征中处理螺尾构造，因此在管路设计自动创建的管段正常旋入管接头之后，外边将看不到真实结果中露出的螺纹；也不会像对待普通螺纹那样检 查现有圆柱特征的尺寸，得出相配的螺纹规格，而是可以任意设定。

   这当然是两个漏洞，需要我们自己注意…

     2.5 花键

   这是轴类零件或者相配零件上的常用结构，参见图19-22。这里列出了GB/T1143-1987标准下的8×32×36×6的结构，结果参见3-05.IPT和3-05.IDW。
         

  (1)造型分析

   按制造的过程，是先有轴，后切削掉花键的槽子，这也是造型的指导过程。打开3-05a.IPT， 基础条件已经准备好了。

  ◆在端面做草图，绘制参照用的直线和圆；

  ◆绘制花键的沟槽草图，添加几何约束、添加尺寸约束，注意笔者是怎样找到60°角度不能 顺利添加的原因，并删除无用的平行约束的；

  ◆倒角；

  ◆拉伸-切削-贯通成形。

  (2)点评

   按以后的设计应用需求，键底的空刀可以不必做出。
   草图阵列之后拉伸切削、做出底径圆柱，长出花键，也可以完成这个模型，笔者认为特征阵列更为合理和顺利。这是考虑到草图阵列特有的几何约束丢失的缺陷。至于花键套的模型，一般是基 于花键轴进行设计，用“衍生装配-去除”的方法，可完成基于花键轴的相关花键孔设计。