合理運用NX表達式加速產品設計進程

丁　剛，趙讓乾

(1.濟源職業技術學院機電工程系，河南濟源459000；2.河南工程學院機械工程學院，河南鄭州451191)

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合理運用NX表達式加速產品設計進程

丁剛1，趙讓乾2

(1.濟源職業技術學院機電工程系，河南濟源459000；2.河南工程學院機械工程學院，河南鄭州451191)

為提高產品設計效率，在使用軟件過程中，應結合自身企業產品的特點及軟件功能進行一些有針對性的定制。本文結合廣泛使用的法蘭零件，說明運用NX表達式進行產品設計定制的方法，運用此方法可通過修改幾個參數來靈活高效地設計不同類型及規格的產品，從而大大提高產品設計效率。

NX表達式參數化設計效率

0　引言

在當今企業激烈競爭的環境下，現代企業要在同行業中保持競爭力并占有市場份額，就必須加速產品開發設計及生產進程，不斷地開發出新產品，并快速推向市場，滿足多變的市場需求。

產品的設計制造需要有強大的軟件支撐，西門子PLM的NX軟件是集計算機輔助設計、制造和工程分析(CAD/CAM/CAE)于一身的全面綜合軟件產品，功能強大，能全面提升產品設計和制造環節的靈活性，從而有效地減少用戶設計及加工過程中的工作量，縮短產品的上市時間[1-3]。

但因為各個行業領域的產品千差萬別，要求各異，NX作為一款通用集成軟件系統，致力于實現一般設計性軟件通用的功能，而不可能面面俱到滿足每個行業及每個公司所有個性化的需求。所以，用戶在使用NX軟件過程中，根據自身企業產品的特點進行一些有針對性的定制對提高產品的設計效率，縮短產品設計周期具有重大意義，是必不可少的。本文結合在多個領域廣泛使用的法蘭零件，說明運用NX關系式進行設計定制的方法，運用此方法可通過修改幾個參數來靈活高效地設計不同類型及規格的法蘭產品，從而大大提高產品設計及后續加工的效率。

1　產品設計的參數化方法

法蘭，又叫法蘭凸緣盤或突緣，在機械生產設備中使用廣泛，被大量用于化工、電力、石油管道、高樓建設、煤礦、焦化、輸水管道等領域的管道及管件之間的相互連接，也可用于兩個設備之間的連接，如減速機法蘭，用于減速機與電機的連接[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。法蘭的型號及結構參數多變，如圖1所示示例，各個法蘭的內、外徑尺寸、法蘭孔數、孔徑及凸緣的直徑、高度等參數都經常變化，如果在設計及加工過程中采用傳統的交互式操作方法，則工作量大而效率低。

圖1　型號多變的法蘭

分析法蘭零件，可看出雖然其結構及尺寸參數多變，但形狀具有相似性，可采用參數化設計方法進行處理。參數化設計方法是利用零件結構形狀上的相似性,以合適的基本參數為變量,利用軟件的參數化設計功能以及編寫一定的程序來對模型進行定義，設計時賦予參數不同的值，模型即可快速實現變化更新。通過采用合理的模型樣板及參數變量，可使一個模型樣板生成較多的零件, 大大提高系列產品設計效率[5]。

NX提供了參數化建模的方法，其表達式編輯器可用于建立及編輯條件、幾何及算術表達式，從而定義及改變零部件的尺寸與性能。在建立草圖，標注草圖尺寸時，系統將對草圖的尺寸建立相應的表達式。當用戶創建一新特征時，系統會為該特征的參數自動產生表達式，除了系統自動產生的表達式外，用戶也可以自己來創建及編輯所需表達式，利用表達式來定義及控制草圖、特征、部件及其它幾何對象之間的相互關系(包括各個特征之間的相互尺寸和位置關系及裝配圖中各個部件之間的位置約束關系)。

2　利用NX表達式進行法蘭設計

針對法蘭零件的特點，利用NX的表達式進行了參數化設計，具體方法如下：

圖2　建立草圖

1)啟動NX8.0程序，新創建一模型文件，命名為“FALAN”；在建模環境下，在XY基準面內建立如圖2所示的草圖。

2)點擊“工具”菜單，點擊“表達式”，則進入如圖3所示的“表達式”編輯器對話框。建立表達式D1=250(法蘭外徑)、D2=215(孔分布圓直徑)、D3=150(法蘭內徑)、DTT=180(凸緣直徑)、H1=20(法蘭厚度)、KS=24(法蘭孔數)、RK=10(法蘭孔直徑)、TYH=10(凸緣厚度)。

3)將設置的參數變量賦予對應的草圖尺寸及拉伸特征參數，則系統即可按照要求生成如圖4所示的24個孔的法蘭模型。

圖3　建立表達式　　　　圖4　模型實例

4)改變參數及運行結果 為設計不同結構及尺寸的法蘭零件，只需在圖4所示的界面中根據實際需要改變相應參數的數值，模型結構便會隨之改變。比如設置各參數為D1=250(法蘭外徑)、D2=175(孔分布圓直徑)、D3=100(法蘭內徑)、DTT=120(凸緣直徑)、H1=20(法蘭厚度)、KS=6(法蘭孔數)、RK=35(法蘭孔直徑)、TYH=50(凸緣厚度)，即可相應生成圖5所示的零件模型。若改變參數并令TYH=0(凸緣厚度)，則會生成圖6所示的無凸緣的平板法蘭零件。

圖5　改變參數的運行實例　　　　圖6　平板法蘭

3　結語

本文介紹的方法使設計變得方便快捷，通過幾個參數的驅動來靈活高效地實現不同類型及規格的一系列產品的設計，此方法也可用于其它產品的設計，可極大提升設計效率[6]。

在利用表達式進行產品設計的過程中，應充分考慮產品的結構特點，合理選擇建模的關鍵參數來建立表達式，必要時給出恰當的注釋說明，保證快速、準確地實現產品的參數化驅動。

[1]朱光力,等.UGNX8.0產品造型及注塑模具設計實例教程[M].北京：人民郵電出版社，2013.

[2]展迪優.UG NX 8.0快速入門教程[M].北京：機械工業出版社，2012.

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

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

[5]丁剛. 軸類零件的參數化繪圖[J]. 計算機輔助設計與制造,2001(9)：71-73.

[6]丁剛. 基于Pro/Program方法及族表的產品參數化設計[J]. 機械工程師，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