1 參數(shù)化設(shè)計的必要性
CAD(計算機(jī)輔助設(shè)計)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)由傳統(tǒng)的二維平面繪圖逐步向三維立體設(shè)計過渡。三維立體設(shè)計與二維平面繪圖技術(shù)相比,具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)能使客戶更早地看到產(chǎn)品,參與協(xié)同,有利于商業(yè)成功;
(2)提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量。全三維設(shè)計可以完全解決設(shè)計中的干涉問題,為仿真分析提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù);
(3)大大縮短了設(shè)計、制造周期。三維設(shè)計的表達(dá)方式直觀明了,可視化的零件幾何信息和制造信息,有利于制造人員工作的開展。無需花費(fèi)大量時間來讀懂零件的幾何形狀、裝配關(guān)系和制造信息等,制造人員便可直接使用三維信息模型和相關(guān)文檔開展相關(guān)工作。
三維設(shè)計相比二維繪圖雖然有較大的優(yōu)勢,但是在新產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計過程中,仍然有許多重復(fù)性勞動。因此為提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量、縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期,有必要將各零部件標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化。本文以NX為平臺,結(jié)合參數(shù)化設(shè)計在聯(lián)軸器設(shè)計中的應(yīng)用實例,介紹了基于NX三維參數(shù)化設(shè)計的應(yīng)用。聯(lián)軸器設(shè)計中非常重要的一個問題就是更改設(shè)計麻煩。有時產(chǎn)品只是做了一處小的修改,而整個結(jié)構(gòu)尺寸卻產(chǎn)生較大變動,需要重新設(shè)計很多零部件。原有的很多設(shè)計資料也很難被有效的利用。根據(jù)以往的設(shè)計經(jīng)驗,利用三維軟件開發(fā)出參數(shù)化的零部件結(jié)構(gòu)并建立標(biāo)準(zhǔn)零件庫,可以大大減少重復(fù)性勞動,從而提高設(shè)計的效率,縮短設(shè)計周期。
2 NX的參數(shù)化設(shè)計方法
所謂參數(shù)化設(shè)計就是將設(shè)計要求、原則、方法和結(jié)果等用靈活可變的參數(shù)來表示,以便在人機(jī)交互的過程中根據(jù)實際情況隨時加以更改。
在NX中實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計的主要方法有3種:
(1)表達(dá)式法
表達(dá)式在參數(shù)化設(shè)計中占有非常重要的地位,不僅可以用表達(dá)式控制同一零件上不同特征間的關(guān)系,還可以用它控制一個裝配中不同零件之間的關(guān)系。比如用一個表達(dá)式來建立聯(lián)軸器軸孔直徑和軸孔長度之間的關(guān)系。當(dāng)聯(lián)軸器的軸孔長度改變后,它的軸孔直徑會自動更新。表達(dá)式的功能非常強(qiáng)大,它使NX實現(xiàn)了參數(shù)化設(shè)計。表達(dá)式的使用,方便了用戶對模型的編輯和修改;用戶還可以通過更改表達(dá)式,來改變實體模型的特征尺寸或?qū)μ卣髦匦露ㄎ弧?/p>
使用表達(dá)式還可以產(chǎn)生一個零件族。通過改變表達(dá)式的值,可以將一個零件轉(zhuǎn)為一個帶有同樣拓?fù)潢P(guān)系的新零件。表達(dá)式法有數(shù)學(xué)表達(dá)式法、條件表達(dá)式法和幾何表達(dá)式法。
(2)電子表格法
在NX建模應(yīng)用中,可以將電子表格法看做是高級的表達(dá)式編輯器。把部件的信息抽取到電子表格里后,在更新部件前進(jìn)行手工處理。事實上,電子表格法是為參數(shù)化設(shè)計提供了方便有力的工具。
(3)程序設(shè)計法
程序設(shè)計法需要采用專門的二次開發(fā)工具進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計。NX常用的二次開發(fā)工具有NX/Open、NX/Open API和NX/Open GRIP等。表達(dá)式法和電子表格法的設(shè)計過程比較簡單、方便,不需要使用專門的軟件進(jìn)行編程,操作人員可以方便地實現(xiàn)產(chǎn)品的系列化參數(shù)化設(shè)計。但是這2種方法必須依賴于NX系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫,所以有一定的局限性。而程序設(shè)計法不需要依賴NX系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫,但缺點(diǎn)是對設(shè)計人員的編程能力有較高要求。一般情況下,在實際設(shè)計中企業(yè)的技術(shù)人員常使用表達(dá)式和電子表格2種設(shè)計方法,而且經(jīng)常將二者結(jié)合起來使用,而程序設(shè)計法較少使用。下面就重點(diǎn)介紹表達(dá)式法和電子表格法參數(shù)化設(shè)計在聯(lián)軸器設(shè)計中的應(yīng)用。
3 聯(lián)軸器的參數(shù)化設(shè)計
由于同一型號不同規(guī)格的聯(lián)軸器,只是尺寸不同,外形是完全相同的,因此只需要完成其中一個產(chǎn)品的建模,然后使用NX的“部件族”功能創(chuàng)建聯(lián)軸器的標(biāo)準(zhǔn)件庫,這種方法只需要指定關(guān)鍵變量作為表達(dá)式,然后利用電子表格(Excel)管理表達(dá)式并輸入零件的數(shù)據(jù),即可完成標(biāo)準(zhǔn)件庫的建立。通過HL型彈性柱銷聯(lián)軸器(GB)模型庫的建立來說明參數(shù)化建模方法。操作步驟如下:
(1)通過分析聯(lián)軸器零件模型來提取特征參數(shù),建立三維模型,如圖1所示;
圖1 HL型彈性柱銷聯(lián)軸器
(2)使用“表達(dá)式”功能定義變量;
(3)定義部件族變量,啟動“部件族”工具:選擇【工具】→【部件族】。添加變量到“選定的列”中,單擊“添加列”按鈕將它們添加到“部件族”列表中;
(4)點(diǎn)擊“部件族”對話框中的“創(chuàng)建”按鈕,彈出創(chuàng)建“部件族”的Excel電子表格,根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)據(jù)向電子表格的工作表中添加數(shù)據(jù),完成結(jié)果如圖2所示;
圖2 創(chuàng)建“部件族”電子表格
(5)選擇Excel電子表格的菜單命令“【部件族】→【保存族】”,系統(tǒng)保存并退出電子表格,并返回到NX,“部件族”對話框中的“編輯”按鈕被激活。點(diǎn)擊部件族對話框中的“確定”按鈕,保存部件,完成“部件族”的創(chuàng)建。并保存零件,完成部件族的建立。
(6)調(diào)用。新建一個公制的部件,并進(jìn)入裝配應(yīng)用環(huán)境。選擇【裝配】→【組件】→【添加組件】,選擇上一步完成的部件族零件后點(diǎn)擊“確定”。系統(tǒng)打開圖3中的“選擇族成員”對話框,在對話框中選中需要的值(如HL6),點(diǎn)擊確定。創(chuàng)建完成的聯(lián)軸器系列部件族如圖3所示。
圖3 聯(lián)軸器系列部件族
4 結(jié)語
(1)方法簡單,易學(xué)。這種方法無需學(xué)習(xí)專門的編程軟件開發(fā),只要熟悉NX的建模操作,一般的企業(yè)技術(shù)人員都可以完成產(chǎn)品的參數(shù)化設(shè)計;
(2)效率高、實用。企業(yè)的技術(shù)人員可以建立屬于自己企業(yè)的系列化產(chǎn)品庫,這樣不僅可以避免大量重復(fù)性的工作,提高工作效率,而且也有利于后期產(chǎn)品庫的擴(kuò)展和維護(hù);
(3)缺點(diǎn)是有一定的局限性。這2種方法必須依賴于NX系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。
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