一、引言
隨著計算機技術的不斷發(fā)展，CAD已成為工程設計最重要的技術之一。標準零部件的設計是一項費時費力和重復性的工作，要提高產品研發(fā)效率，就有必要建立符合我國國標或行標的標準件庫。
二、汽車標準件庫總體方案設計
1.方案簡述
建立標準件庫的方法一般有以下四種。
(1)關系表達式法
關系表達式法是指將新創(chuàng)建的零件改名存儲，并且對照標準件手冊修改表達式參數值，最后將該零件轉換成裝配圖的方法。該方法對復雜模型的建模很有幫助，經常應用于模具二次開發(fā)和各種類型的齒輪的設計，可方便地進行用戶化封裝特征集、定義特征變量、設置缺省值、提示輸入關鍵值，可控制參數取值，實現(xiàn)參數化驅動。
(2)用戶自定義特征法
用戶自定義特征法是指對新建立的具體零件的參數表達式進行用戶化命名和編輯，最后生成、定義、存儲為“.udf”文件。在要求重復應用一個單一特征時，如該特征的形狀較簡單，或者在必須限制特征的形狀以滿足企業(yè)標準時，可以使用該功能。
用該方法建庫時可控制參數取值，實現(xiàn)參數化驅動。其優(yōu)勢在于特征集的導出與調入的重新組合，對于有共同特征的不同零件，可將類似特征封裝，再重新調用組合建模，避免很多重復工作。
(3)電子表格法
電子表格法是指在建立零件模板的基礎上，對用于確定零件尺寸的參數表達式進行用戶化命名，并添加到電子表格參數表內，然后填寫族內所有零件對應的參數值。標準件調用時，通過選擇一組參數來修改零件模板的尺寸變量，得到相應的標準件模型。
該方法提供了一個用電子表格進行標準件的參數設置和局部特征處理，并建立標準件庫系統(tǒng)的標準模式，能通過直觀的圖形界面調入裝配體；可以使標準件具有子裝配功能，并可以封裝到IMAN(teamcenter)和NX/Manager中，是建立NX標準件庫系統(tǒng)的通用方法。缺點是由于數據存在于主模板零件的prt文件中，不利于數據庫的統(tǒng)一管理。
(4)程序設計法
分析同系列標準件的各種特點，使用NX/Open編寫標準件庫是一般商用標準件庫的創(chuàng)建方法。其優(yōu)點是利于控制模型的生成和建立專用CAD系統(tǒng)，利于對庫加密，占用磁盤空間小，但需要熟悉程序語言，還需要購買相應的開發(fā)模塊和運行許可證。
上述幾種方法中程序設計法占用外存最�。磺叭N方法直觀、容易，不需要過多的計算機軟件開發(fā)專業(yè)知識，但它們所創(chuàng)建的并非真實意義上的數據庫，而是圖庫，因而不需要專業(yè)人員就可以對圖庫擴充。程序設計法是真正意義上的數據庫，可以利用數據平臺對數據進行管理，但是擴充則需要專業(yè)人員來操作。
綜上所述，本文選擇使用關系表達式法創(chuàng)建零件模板，再利用NX/Open模塊技術進行二次開發(fā)，設計用戶調用標準件庫的界面。
2.汽車標準件三維零件族模板的建立
下面以大半圓頭方頸螺栓GB14-88為例，簡述零件族模板創(chuàng)建過程。
首先創(chuàng)建新的“.prt”文件，進入建模應用，點擊“工具”→“表達式”，出現(xiàn)如圖1所示對話框。根據GB14-88標準中的某一尺寸的一組數據，在對話框中添加建模所需表達式和相應的數值，完成表達式的編輯。然后進行GB14螺栓的建模，如圖2所示。
圖1 表達式對話框
圖2 大半圓頭方頸螺栓模型圖
接著選擇“工具”→“部件族”，出現(xiàn)如圖3的對話框，根據圖4將出現(xiàn)過的尺寸添加到列表里，添加完畢后，創(chuàng)建excel表格，填寫相應的尺寸數據，完成part family列表，如圖5所示。填寫完畢后，可選擇某一組零件數據，點擊excel菜單欄中的“部件族”→“生成部件”，來生成某一尺寸的零件，以確認參數的選擇和填寫是否正確。核對正確后，選擇保存族，完成零件族模板的創(chuàng)建。
圖3 組件族創(chuàng)建對話框
圖4 大半頭方頸螺栓工程圖
圖5 part family零件族列表
3.零件庫界面設計
下面使用NX/Open的相關模塊對零件庫進行二次開發(fā)，介紹詳細的開發(fā)方法和步驟。
(1)系統(tǒng)環(huán)境設置
NX系統(tǒng)的環(huán)境變量設置有兩種方法：
1)修改NX安裝目錄下的NXII_env.dat文件，并在相應目錄下建立對應的子目錄。
2)在“我的電腦”→“高級”→“環(huán)境變量”中，加入變量“NXII_USER_DIR”，并在其相應路徑下建立application、startup、udo目錄。
對于NX2.0，上述兩種方法都可適用。但對于其他版本的NX，安裝目錄下NXII_env.dat文件已更名。因此本文推薦使用第二種方法，此方法操作簡單，適用范圍廣泛。用戶也可根據不同情況選擇不同的設置方法。
(2)菜單設計
要在NX主菜單界面上添加用戶自定義菜單按鈕，需要使用NX/Open MenuScript模塊。本文開發(fā)的菜單如圖6所示，使用該按鈕可以方便查找所需調用的零件是否在次標準件庫中，或在庫中的哪個位置。
圖6 零件庫菜單
(3)對話框的設計
要使用菜單觸發(fā)對話框，則要使用NX/Open UIStyler創(chuàng)建編輯對話框文件，并根據自己需要添加Label、Single Selection List、String、Push Button、Bitmap等控件。本文創(chuàng)建的對話框如圖7所示，是由圖6菜單中的“GB14”觸發(fā)的。
圖7 對話框設計
(4)對話框調用程序
若要通過對話框調用相應的零件，則需使用NX/Open API模塊和Visual C++6.0編寫相應的調用程序，程序編寫步驟如下。
1)打開Visual C++6.0，新建Win32 Dynamic-Link Library工程，在Location文本框中輸入工程路徑并在Project name文本框中輸入工程名稱后單擊OK。
2)選擇菜單“工程”→“設置”，將Setting For的值設為Win32DebNX。在Link選項卡中的Output file name文本框中輸入“.dll”文件的輸出路徑和文件名。在Object/library modules文本框中加入NX庫文件libufun.lib和libNXopenint.lib。在DebNX選項卡的Execuable for debNX session文本框中輸入NXraf.exe文件的全路徑。
3)選擇菜單“工具”→“選項”，在彈出的對話框中選擇Directories選項卡，分別在“Show directories for”下拉菜單的兩個選項Library files和Include files中添加NX根目錄下NX Open文件夾路徑。
4)將保存對話框時生成的后綴名為“c”的文件后綴名改為“cpp”。在新建的工程中完成接口設置并將“.h”和“.cpp”文件分別加入到工程的Header files和Source files中，在“.cpp”中將#include<××.h>改為#include“××.h”，其中“××”代表的是相應的程序名稱，然后注釋掉其中的“#ifdef MENUBAR_COMMENTED_OUT”和“#endif*MENUBAR_COMMENTED_OUT*/”語句。
5)根據對話框添加的控件和要實現(xiàn)的操作，使用API函數結合C語言編程的規(guī)則和方法，在“.cpp”文件中編寫相應調用程序，編寫完成后，編譯、連接即可。
4.零件族的調用
一般調用零件族都是在裝配的環(huán)境下，直接點擊添加組件按鈕，選擇需要調用的零件族模板將其打開，會出現(xiàn)如圖8所示對話框，選擇所需的標準件代號，即可生成相應尺寸的標準件。若要保存該組件，需將新生成零件另存為其他部件，才能使用該尺寸的零件到裝配環(huán)境中。
圖8 添加零件族組件對話框
三、結束語
本文使用零件族創(chuàng)建標準件庫，可以大量節(jié)省磁盤空間，庫中包含零件越多，磁盤空間節(jié)省得越明顯，這對于優(yōu)化汽車設計工作有重要作用。根據某公司內部使用的汽車標準件手冊完善了之前只含有部分國家標準的零件庫，并利用二次開發(fā)模塊開發(fā)了相應的菜單和對話框，方便用戶查找。
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