丁　剛，趙讓乾

(1.濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，河南濟(jì)源459000；2.河南工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，河南鄭州451191)

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合理運(yùn)用NX表達(dá)式加速產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)程

丁剛1，趙讓乾2

(1.濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，河南濟(jì)源459000；2.河南工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，河南鄭州451191)

為提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率，在使用軟件過程中，應(yīng)結(jié)合自身企業(yè)產(chǎn)品的特點(diǎn)及軟件功能進(jìn)行一些有針對(duì)性的定制。本文結(jié)合廣泛使用的法蘭零件，說明運(yùn)用NX表達(dá)式進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)定制的方法，運(yùn)用此方法可通過修改幾個(gè)參數(shù)來靈活高效地設(shè)計(jì)不同類型及規(guī)格的產(chǎn)品，從而大大提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率。

NX表達(dá)式參數(shù)化設(shè)計(jì)效率

0　引言

在當(dāng)今企業(yè)激烈競爭的環(huán)境下，現(xiàn)代企業(yè)要在同行業(yè)中保持競爭力并占有市場份額，就必須加速產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)及生產(chǎn)進(jìn)程，不斷地開發(fā)出新產(chǎn)品，并快速推向市場，滿足多變的市場需求。

產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造需要有強(qiáng)大的軟件支撐，西門子PLM的NX軟件是集計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造和工程分析(CAD/CAM/CAE)于一身的全面綜合軟件產(chǎn)品，功能強(qiáng)大，能全面提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造環(huán)節(jié)的靈活性，從而有效地減少用戶設(shè)計(jì)及加工過程中的工作量，縮短產(chǎn)品的上市時(shí)間[1-3]。

但因?yàn)楦鱾€(gè)行業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品千差萬別，要求各異，NX作為一款通用集成軟件系統(tǒng)，致力于實(shí)現(xiàn)一般設(shè)計(jì)性軟件通用的功能，而不可能面面俱到滿足每個(gè)行業(yè)及每個(gè)公司所有個(gè)性化的需求。所以，用戶在使用NX軟件過程中，根據(jù)自身企業(yè)產(chǎn)品的特點(diǎn)進(jìn)行一些有針對(duì)性的定制對(duì)提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期具有重大意義，是必不可少的。本文結(jié)合在多個(gè)領(lǐng)域廣泛使用的法蘭零件，說明運(yùn)用NX關(guān)系式進(jìn)行設(shè)計(jì)定制的方法，運(yùn)用此方法可通過修改幾個(gè)參數(shù)來靈活高效地設(shè)計(jì)不同類型及規(guī)格的法蘭產(chǎn)品，從而大大提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)及后續(xù)加工的效率。

1　產(chǎn)品設(shè)計(jì)的參數(shù)化方法

法蘭，又叫法蘭凸緣盤或突緣，在機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備中使用廣泛，被大量用于化工、電力、石油管道、高樓建設(shè)、煤礦、焦化、輸水管道等領(lǐng)域的管道及管件之間的相互連接，也可用于兩個(gè)設(shè)備之間的連接，如減速機(jī)法蘭，用于減速機(jī)與電機(jī)的連接[4]。法蘭連接或法蘭接頭，是指由法蘭、墊片及螺栓三者相互連接成的可拆連接。法蘭的型號(hào)及結(jié)構(gòu)參數(shù)多變，如圖1所示示例，各個(gè)法蘭的內(nèi)、外徑尺寸、法蘭孔數(shù)、孔徑及凸緣的直徑、高度等參數(shù)都經(jīng)常變化，如果在設(shè)計(jì)及加工過程中采用傳統(tǒng)的交互式操作方法，則工作量大而效率低。

圖1　型號(hào)多變的法蘭

分析法蘭零件，可看出雖然其結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù)多變，但形狀具有相似性，可采用參數(shù)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行處理。參數(shù)化設(shè)計(jì)方法是利用零件結(jié)構(gòu)形狀上的相似性,以合適的基本參數(shù)為變量,利用軟件的參數(shù)化設(shè)計(jì)功能以及編寫一定的程序來對(duì)模型進(jìn)行定義，設(shè)計(jì)時(shí)賦予參數(shù)不同的值，模型即可快速實(shí)現(xiàn)變化更新。通過采用合理的模型樣板及參數(shù)變量，可使一個(gè)模型樣板生成較多的零件, 大大提高系列產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率[5]。

NX提供了參數(shù)化建模的方法，其表達(dá)式編輯器可用于建立及編輯條件、幾何及算術(shù)表達(dá)式，從而定義及改變零部件的尺寸與性能。在建立草圖，標(biāo)注草圖尺寸時(shí)，系統(tǒng)將對(duì)草圖的尺寸建立相應(yīng)的表達(dá)式。當(dāng)用戶創(chuàng)建一新特征時(shí)，系統(tǒng)會(huì)為該特征的參數(shù)自動(dòng)產(chǎn)生表達(dá)式，除了系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生的表達(dá)式外，用戶也可以自己來創(chuàng)建及編輯所需表達(dá)式，利用表達(dá)式來定義及控制草圖、特征、部件及其它幾何對(duì)象之間的相互關(guān)系(包括各個(gè)特征之間的相互尺寸和位置關(guān)系及裝配圖中各個(gè)部件之間的位置約束關(guān)系)。

2　利用NX表達(dá)式進(jìn)行法蘭設(shè)計(jì)

針對(duì)法蘭零件的特點(diǎn)，利用NX的表達(dá)式進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計(jì)，具體方法如下：

圖2　建立草圖

1)啟動(dòng)NX8.0程序，新創(chuàng)建一模型文件，命名為“FALAN”；在建模環(huán)境下，在XY基準(zhǔn)面內(nèi)建立如圖2所示的草圖。

2)點(diǎn)擊“工具”菜單，點(diǎn)擊“表達(dá)式”，則進(jìn)入如圖3所示的“表達(dá)式”編輯器對(duì)話框。建立表達(dá)式D1=250(法蘭外徑)、D2=215(孔分布圓直徑)、D3=150(法蘭內(nèi)徑)、DTT=180(凸緣直徑)、H1=20(法蘭厚度)、KS=24(法蘭孔數(shù))、RK=10(法蘭孔直徑)、TYH=10(凸緣厚度)。

3)將設(shè)置的參數(shù)變量賦予對(duì)應(yīng)的草圖尺寸及拉伸特征參數(shù)，則系統(tǒng)即可按照要求生成如圖4所示的24個(gè)孔的法蘭模型。

圖3　建立表達(dá)式　　　　圖4　模型實(shí)例

4)改變參數(shù)及運(yùn)行結(jié)果 為設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)及尺寸的法蘭零件，只需在圖4所示的界面中根據(jù)實(shí)際需要改變相應(yīng)參數(shù)的數(shù)值，模型結(jié)構(gòu)便會(huì)隨之改變。比如設(shè)置各參數(shù)為D1=250(法蘭外徑)、D2=175(孔分布圓直徑)、D3=100(法蘭內(nèi)徑)、DTT=120(凸緣直徑)、H1=20(法蘭厚度)、KS=6(法蘭孔數(shù))、RK=35(法蘭孔直徑)、TYH=50(凸緣厚度)，即可相應(yīng)生成圖5所示的零件模型。若改變參數(shù)并令TYH=0(凸緣厚度)，則會(huì)生成圖6所示的無凸緣的平板法蘭零件。

圖5　改變參數(shù)的運(yùn)行實(shí)例　　　　圖6　平板法蘭

3　結(jié)語

本文介紹的方法使設(shè)計(jì)變得方便快捷，通過幾個(gè)參數(shù)的驅(qū)動(dòng)來靈活高效地實(shí)現(xiàn)不同類型及規(guī)格的一系列產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，此方法也可用于其它產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，可極大提升設(shè)計(jì)效率[6]。

在利用表達(dá)式進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)充分考慮產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合理選擇建模的關(guān)鍵參數(shù)來建立表達(dá)式，必要時(shí)給出恰當(dāng)?shù)淖⑨屨f明，保證快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的參數(shù)化驅(qū)動(dòng)。

[1]朱光力,等.UGNX8.0產(chǎn)品造型及注塑模具設(shè)計(jì)實(shí)例教程[M].北京：人民郵電出版社，2013.

[2]展迪優(yōu).UG NX 8.0快速入門教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[3]劉昌麗等.UG NX 8.0完全自學(xué)手冊(cè)中文版[M].北京：人民郵電出版社，2012.

[4]許欣宇. 一種減速機(jī)用的新型易裝卸法蘭連接結(jié)構(gòu)[J].機(jī)械工程師，2013(7)：175-176.

[5]丁剛. 軸類零件的參數(shù)化繪圖[J]. 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造,2001(9)：71-73.

[6]丁剛. 基于Pro/Program方法及族表的產(chǎn)品參數(shù)化設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械工程師，2008(5)：151-152.

Using NX expressions to accelerate the process of product design

DING Gang，ZHAO Rangqian

In order to increase the efficiency of product design, specific customization should be done to the designing software based on the characteristics of the product. In this paper, we elaborated the method of product design using NX expressions combined with the widely used flanges. Such method enables designers to effectively design products of different types and sizes by modifying parameters, thus greatly increasing the efficiency of product design.

NX，expression，parameterization，design，efficiency

TP391.7

B

1002-6886(2016)04-0094-03

丁剛(1972-)，男，河南信陽人，副教授，碩士，研究方向CAD/CAM。

2016-02-24