Inventor零件参数化设计方法研究

摘 要：本文探讨了如何利用内嵌Excel表格与Inventor零件模型进行数据关联，在此基础上，提出了利用Excel-VBA和iLogic编程功能实现Inventor零件参数化设计，深入研究了数据库文件的编写并给出了程序示例，最终实现快速的零件参数化三维建模，极大地提高了零件设计效率。

关键词：Inventor；参数化设计；数据库；自动建模

1 概述

随着市场竞争的加剧，产品投放市场的速度要求也越来越高，从产品设计、虚拟仿真装配到最终工程图和BOM表，这一过程往往占据了整个产品设计生产周期的很大比例。而如今同一行业的产品设计，往往是在某一相似结构的产品上进行设计修改，修改其中几个关键的尺寸参数，就可以产生新零件的设计。

本文对Inventor零件参数化设计方法进行了深入研究，通过将设计参数存放于Excel文件中，利用Excel强大的数学计算能力并配以VBA编程，然后将Excel文件内嵌到Inventor中实现数据关联，最终实现利用Inventor强大的三维功能进行快速建模，以达到提高零件和产品设计效率之目的。

2 Inventor软件fx参数功能表

fx参数功能表是Inventor软件参数化设计的核心部分，它相当于Inventor数据存储和交互的一个容器，显示并定义模型的参数，从而达到对模型形态及运动状态的全参数控制。当修改任何一个参数功能表中的数值时，都可以改变三维模型的表现。

所以通常情况下可以选取零件的关键参数，并且在参数表中设置它们为用户参数，这样每当需要生成新的零件时，我们只需修改这些关键参数，Inventor就会自动计算数值和生成新的模型。但是在具体的应用过程中，还存在很多尚待解决的问题，例如：

①哪些参数不能随便修改；

②能修改参数的取值范围为多少；

③遇到用户参数比较多的零件，使用者是否知道从哪个参数入手进行修改等等。而这些问题用Inventor的fx参数功能表的现有功能是难以解决的。

我们利用Excel强大的数字处理能力并结合VBA编程，把Excel文件内嵌到fx参数功能表中从而有效解决这些问题。

3 内嵌Excel参数化设计实现流程

内嵌Excel参数化设计的过程如下。

3.1 建立通用的Excel电子表格。创建参数表格时，针对零件的几个需要修改的关键尺寸，要分别进行自定义命名，以便后期容易区分，这也是建立模型的依据，如图1所示。

3.2 创建基础零件模型。利用Inventor的3D模型功能（如拉伸，旋转等）等基本命令生成三维实体。在具体建模过程中，应确定合理的建模顺序和尽量考虑到与Excel数据链接的方便性和可行性。比如，如果零件有倒角特征，应采用拉伸-切除功能来实现，而不是直接使用Inventor自带的倒角命令。

3.3 对刚刚建立的Excel表格进行VBA编程，使之具有我们希望的数字处理功能，比如自动计算、锁定数值、非法输入警告等。

3.4 将调试好的Excel表格嵌入到Inventor fx参数功能表当中，并且确保零件模型的关键尺寸命名与Excel中的同一尺寸名称相同。

3.5 这样就可以允许用户在内嵌的Excel中输入设计数据和修改参数，而此参数又与Inventor相关联，从而快速准确的得到用户所需的新三维零件模型。

具体流程如图2所示。

4 开发实例

通过一个普通的导向零件，对如何运用内嵌Excel到Inventor中实现快速的零件参数化设计过程进行详细介绍。

4.1 零件实体建模

如圖3所示的导向块，中间导槽的宽度、深度和多个孔的大小都会根据实际通过产品的不同而进行改变。所以这里需要根据实际零件的外形特征，决定合理的建模顺序，使用正确的Inventor高效功能来创建特征对象。值得注意的是，后期与Excel数据表有联动关系的特征（如此处的导槽），应使此类特征的尺寸数量和完成的步骤尽可能少，特征结构尽可能简单，这样在将来的尺寸驱动时效率会更高，出现错误的几率也会降低。

4.2 建立Excel参数表

在Inventor中嵌入Excel表格实际上相当于一个小型的数据库被依附在零件文件中，所以在建立Excel参数表时，要做到关键参数明晰，需要修改的设计尺寸要尽可能排列在一起，这样可以为以后的编程带来方便。但值得注意的是，填写在Excel中的数据项可以按行或按列进行输入，不过还是必须按照正确的顺序，否则嵌入到Inventor fx参数表中后，软件会读取失败。所以，在这里还是建议从Excel的A1单元格开始输入数据，且自左向右按照如下顺序：参数名称、值或表达式、度量单位、备注等，如图4所示。

4.3 编写程序代码

现以图4为例，对创建好的Excel数据表格进行VBA编程，并且希望完成后的表格有如下功能：①灰色高亮显示可供修改的数据，其余数据全部锁定，不允许设计使用者进行数据输入；②填入新的参数后，在Excel中可以自动生成零件描述；③Excel中的零件描述可以自动更新到Inventor中。

要把内嵌Excel表格中的数据自动更新到Inventor中，这里需要用到Inventor自带的iLogic模块。iLogic是自Inventor2011被正式列为Inventor功能序列的，它实际上类似于一个简化功能版的Inventor API，可以用它进行简单的二次开发。关于iLogic的功能与使用在这里就不再叙述。

在iLogic编辑框中，输入如图5所示的代码，就会自动把如，零件描述、设计者姓名、设计时间等自动更新到Inventor中，在设计者生成二维图纸时这些信息都会被自动读取，设计者无须手动填入。

[图5 iLogic程序]

5 结束语

本文以Autodesk Inventor 2014为基础平台，通过将Excel内嵌到Inventor三维零件文件中，并基于VBA编程实现Inventor零件参数化设计，以一个简单导向零件为例介绍了零件参数设计实现流程，包括建立标准实体，创建和内嵌Excel数据库文件，以及利用Excel-VBA和Inventor自带的iLogic模块对数据库进行开发，经过调试和运行，达到了预期的目的和效果，使得内嵌数据库的Inventor在参数化、标准化、简单化方面都有了很大的提高。同时也给设计人员带来了极大的便利，大大提升了设计效率。

参考文献：

[1]李爱平，胡永亮，刘雪梅.基于Inventor的三维参数化部件库系统的开发方法[J].计算机工程与应用，2007，43（3）：84-86.

[2]叶晓乐，王毅刚.基于InventorAPI的家具三维造型设计[J].计算机工程与设计，2008，29（2）：496-499.

[3]Autodesk，Inc.AutodeskInventor2011进阶培训教程[M].北京：电子工业出版社，2011.

[4]杜峰坡，穆希辉.基于Inventor的三维实体造型设计[J].湖北汽车工业学院学报，2003，17（4）：8-10.

作者简介：

朱献悦（1984-），男，江苏苏州人，工程硕士，研究方向为虚拟装配，CAD/CAM技术。

杨宏兵（1977-），男，苏州大学机电工程学院副教授、博士，研究领域为控制理论和控制工程，（E-mail）yanghongbing@suda.edu.cn。