1 參數(shù)化設(shè)計的必要性

    CAD（計算機輔助設(shè)計）技術(shù)的應用已經(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：

    （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準化、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)計中的應用實例，介紹了基于NX三維參數(shù)化設(shè)計的應用。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)并建立標準零件庫，可以大大減少重復性勞動，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）表達式法

    表達式在參數(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。比如用一個表達式來建立聯(lián)軸器軸孔直徑和軸孔長度之間的關(guān)系。當聯(lián)軸器的軸孔長度改變后，它的軸孔直徑會自動更新。表達式的功能非常強大，它使NX實現(xiàn)了參數(shù)化設(shè)計。表達式的使用，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>

    使用表達式還可以產(chǎn)生一個零件族。通過改變表達式的值，可以將一個零件轉(zhuǎn)為一個帶有同樣拓撲關(guān)系的新零件。表達式法有數(shù)學表達式法、條件表達式法和幾何表達式法。

（2）電子表格法

    在NX建模應用中，可以將電子表格法看做是高級的表達式編輯器。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。下面就重點介紹表達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)軸器的標準件庫，這種方法只需要指定關(guān)鍵變量作為表達式，然后利用電子表格（Excel）管理表達式并輸入零件的數(shù)據(jù)，即可完成標準件庫的建立。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)國家標準中的數(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，并進入裝配應用環(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。這種方法無需學習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性的工作，提高工作效率，而且也有利于后期產(chǎn)品庫的擴展和維護；

    （3）缺點是有一定的局限性。這2種方法必須依賴于NX系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。

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本文標題：NX參數(shù)化設(shè)計在聯(lián)軸器設(shè)計中的應用

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