基于NX的產(chǎn)品三維標(biāo)注

陳恒蘭，王宜君

（1.鹽城市農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定站；2.鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 鹽城 224000）

基于NX的產(chǎn)品三維標(biāo)注

陳恒蘭1，王宜君2

（1.鹽城市農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定站；2.鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 鹽城 224000）

從早期的手工標(biāo)注二維工程圖到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件標(biāo)注直到三維標(biāo)注的發(fā)展歷程，產(chǎn)品標(biāo)注逐漸擺脫了二維圖紙和標(biāo)注對(duì)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造過(guò)程的三維化的束縛，逐步實(shí)現(xiàn)了基于主模型的設(shè)計(jì)制造一體化。本論文探究了NX三維產(chǎn)品的三維標(biāo)注技術(shù)的方法和技巧。分析了NX三維標(biāo)注技術(shù)應(yīng)用過(guò)程可能遇到的問(wèn)題并提出了解決思路。NX三維設(shè)計(jì)產(chǎn)品的三維標(biāo)注技術(shù)引領(lǐng)了三維產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造一體化的趨勢(shì)，給未來(lái)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。

三維標(biāo)注；標(biāo)注技巧；NX

0 引言

三維設(shè)計(jì)軟件NX中PMI（產(chǎn)品制造信息）模塊，實(shí)現(xiàn)了三維標(biāo)注的功能，把產(chǎn)品幾何制造信息以及非幾何制造工藝信息都在三維空間表達(dá)，方便產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程的管理，提高設(shè)計(jì)重用性和數(shù)據(jù)一致性等，縮短了產(chǎn)品的研制周期，降低設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本。

1 產(chǎn)品標(biāo)注發(fā)展歷程

1.1 早期的手工繪圖標(biāo)注

早期的徒手繪圖，僅使用鉛筆繪圖和標(biāo)注。這種繪圖方法需要畫直線、圓、圓弧和目測(cè)等的基本功。使用的工具也十分簡(jiǎn)單，如鉛筆、丁字尺、三角板、圓規(guī)以及后來(lái)的手工繪圖機(jī)等。這是一項(xiàng)細(xì)致、復(fù)雜而又冗長(zhǎng)的勞動(dòng)，不但效率低、質(zhì)量不容易保證，而且周期長(zhǎng)，不方便修改，已經(jīng)基本被二維CΑD制圖軟件取代。

1.2 二維CAD制圖和標(biāo)注

二維CΑD圖紙是全世界工程師的“語(yǔ)言”，相對(duì)于手工繪圖，降低了工程師的勞動(dòng)強(qiáng)度，方便修改。提供了豐富分類圖庫(kù)和通用詳圖，提高了圖紙的重用性，提高了生產(chǎn)效率。CΑD設(shè)計(jì)的計(jì)算精度、計(jì)算速度和復(fù)雜程度都是手工繪圖無(wú)法比擬的。還有就是二維CΑD的圖紙保存在軟盤、硬盤上，資料的保存長(zhǎng)久，調(diào)用極為方便，再也不用擔(dān)心資料因?yàn)槭艹薄⑾x蛀以及破壞性查閱造成的不必要損失。

1.3 三維建模與三維標(biāo)注

二維CΑD制圖仍然沒(méi)有擺脫工程師在頭腦中根據(jù)畫法幾何、機(jī)械制圖等知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)從二維視圖中重新構(gòu)建三維模型的過(guò)程。隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的不斷發(fā)展，三維建模和三維標(biāo)注的出現(xiàn)將省去二維工程圖，節(jié)省了從三維到二維再?gòu)亩S到三維的時(shí)間，使設(shè)計(jì)制造過(guò)程直觀，明確，三維化。

2 NX PMI的標(biāo)注內(nèi)容和特點(diǎn)

2.1 NX三維標(biāo)注的內(nèi)容

產(chǎn)品加工過(guò)程中需要大量的信息，因此工程師在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)要盡可能詳細(xì)地標(biāo)注，如尺寸、粗糙度、公差等幾何制造信息，非幾何制造信息要求如技術(shù)要求、加工信息、夾緊定位、表面處理、工藝基準(zhǔn)等。NX三維標(biāo)注內(nèi)容如圖1所示。若將產(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工過(guò)程中需要的大量信息全部標(biāo)注在三維模型上，會(huì)顯得雜亂無(wú)章。鑒于此，本文將這些大量信息分類為設(shè)計(jì)信息和工藝信息，通過(guò)構(gòu)建符號(hào)化的語(yǔ)言，運(yùn)用三維標(biāo)注方法并按照加工工藝過(guò)程將此道工序加工所需的信息標(biāo)注在三維工序模型上。

2.2 NX三維標(biāo)注的特點(diǎn)

NX三維標(biāo)注，從表現(xiàn)形式上看，就是將現(xiàn)在普遍使用的二維CΑD設(shè)計(jì)軟件的工程圖中的尺寸、尺寸公差、粗糙度、形位公差、基準(zhǔn)、技術(shù)要求以及工藝制造要求等幾何制造信息和非幾何制造信息標(biāo)注在三維模型立體空間中。三維標(biāo)注的目的是擺脫從三維到二維再到三維的冗長(zhǎng)過(guò)程，將二維工程圖紙中的信息集成到三維模型中，用來(lái)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面的數(shù)字化定義，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造工程的三維化和一體化。

3 NX PMI應(yīng)用實(shí)例

NX三維標(biāo)注基本步驟：

（1）首先進(jìn)入NX 軟件，打開相應(yīng)的文件路徑，選擇要進(jìn)行三維標(biāo)注的文件，打開進(jìn)入NX設(shè)計(jì)環(huán)境。選中“Start”下拉列表中的PMI，調(diào)出NX三維標(biāo)注的功能菜單，進(jìn)入三維標(biāo)注環(huán)境。

（2）可以在工具欄空白位置處右擊，選中“PMI”，激活PMI工具欄；或者在菜單欄選擇PMI下拉菜單的Dimension中的inferred選項(xiàng)來(lái)進(jìn)行標(biāo)注，標(biāo)注方法和二維CΑD軟件標(biāo)注方法相類似。與二維工程圖標(biāo)注不同的是，用戶要選擇不同的平面放置尺寸。這個(gè)平面可以是坐標(biāo)系的平面也可以是用戶自己定義的平面。

（3）NX的三維標(biāo)注也可以創(chuàng)建剖視圖，在剖視圖上進(jìn)行標(biāo)注操作。如果要在其他剖視圖上進(jìn)行標(biāo)注操作，雙擊激活該剖視圖為工作狀態(tài)即可。同樣，可以添加Note、Feature Control Frame、Datum Feature Symbol、Data Target、Surface Finish以及Balloon等。

（4）在較為復(fù)雜的三維標(biāo)注中，應(yīng)建立標(biāo)注平面來(lái)組織和表達(dá)所有非幾何信息。三維標(biāo)注尺寸的平面一般定義在1個(gè)或多個(gè)幾何特征的表面的垂直交叉或者對(duì)齊延長(zhǎng)面上，在用戶創(chuàng)建的各個(gè)標(biāo)注表面上表達(dá)所標(biāo)注的信息。這樣做可以滿足對(duì)產(chǎn)品管理標(biāo)注的各類管理要求。

4 發(fā)展趨勢(shì)和未來(lái)應(yīng)用前景

4.1 現(xiàn)有設(shè)計(jì)制造模式的限制

二維工程圖在我國(guó)起源很早，工匠師傅們有大量的經(jīng)驗(yàn)、畫法幾何和機(jī)械制圖的知識(shí)，習(xí)慣了從多個(gè)二維視圖重新構(gòu)建出三維產(chǎn)品模型的生產(chǎn)方法。二維圖紙和零件表對(duì)我國(guó)機(jī)械行業(yè)有深遠(yuǎn)的影響，并且貫穿了工藝設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)、裝配、檢驗(yàn)以及加工等環(huán)節(jié)。不僅設(shè)計(jì)人員的觀念轉(zhuǎn)變困難，相關(guān)軟件和機(jī)器設(shè)備的更新，企業(yè)的管理模式都是推廣NX三維標(biāo)注過(guò)程中的困難

4.2 NX三維標(biāo)注進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化

為了使三維標(biāo)注成為當(dāng)代工程師新的語(yǔ)言，應(yīng)該對(duì)NX三維標(biāo)注的各種方式進(jìn)行規(guī)范，參考已有的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合實(shí)際情況，制定適應(yīng)于相關(guān)行業(yè)的數(shù)字化產(chǎn)品定義標(biāo)準(zhǔn)化。開發(fā)產(chǎn)品模型三維標(biāo)注標(biāo)準(zhǔn)檢查工具，來(lái)減輕人工檢查的工作量。

4.3 注釋信息的完備性和形式化

注釋信息的完備性指的是注釋信息是否完全確定了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造工藝信息。幾何設(shè)計(jì)信息是否完備可以由幾何造型器查看是否欠約束來(lái)確定，而制造工藝信息是否完備很難由計(jì)算機(jī)自動(dòng)判斷。比如一個(gè)零件的注釋信息中沒(méi)有明確指出應(yīng)該鑄造加工還是切削加工，若計(jì)算機(jī)根據(jù)粗糙度信息也無(wú)法做出判斷，則后續(xù)工藝規(guī)劃、制造環(huán)節(jié)也將無(wú)所適從。繼續(xù)研究注釋信息完備性和形式化的方法，可以引入知識(shí)工程和專家系統(tǒng)方法，必要時(shí)加入人的交互。

4.4 標(biāo)注信息的管理

產(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工過(guò)程中需要的大量信息全部標(biāo)注在三維模型上，會(huì)顯得雜亂無(wú)章。鑒于此，NX三維標(biāo)注應(yīng)通過(guò)構(gòu)建符號(hào)化的語(yǔ)言，借鑒二維圖紙的一些方法，并按照加工工藝過(guò)程將此道工序加工所需的信息有序的標(biāo)注三維工序模型上。

5 結(jié)論

NX三維標(biāo)注技術(shù)通過(guò)標(biāo)注平面將傳統(tǒng)二維CΑD工程圖中產(chǎn)品的尺寸、公差、粗糙度、基準(zhǔn)、技術(shù)要求等信息標(biāo)注在產(chǎn)品的三維立體模型空間中，擺脫二維工程圖紙對(duì)工程師的束縛，在直觀明確的全三維立體空間中，提高了工程師的創(chuàng)新能力。不僅如此，NX 三維標(biāo)注技術(shù)通過(guò)注釋信息的結(jié)構(gòu)化和形式化，將傳統(tǒng)二維工程圖中產(chǎn)品的制造工藝信息集成到三維模型中，形成主模型驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造一體化。盡管目前在我國(guó)推行NX三維標(biāo)注技術(shù)過(guò)程中，會(huì)遇到設(shè)計(jì)觀念，設(shè)備落后，三維標(biāo)注的標(biāo)準(zhǔn)化等方面的阻礙，以及NX三維標(biāo)注本身注釋信息的完備性及形式化還不完美，但NX的PMI模塊引領(lǐng)了三維產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造一體化的趨勢(shì)，展現(xiàn)著良好的應(yīng)用前景。

［1］張祥祥，張紅旗等.面向三維工藝的產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造信息三維標(biāo)注研究［J］.安徽∶中國(guó)電子科技集團(tuán)公司，2012.

［2］吳亞渝，應(yīng)正健，劉儀，汪俊龍.基于UG產(chǎn)品工藝信息三維標(biāo)注應(yīng)用的探索［J］.重慶∶重慶鐵馬工業(yè)集團(tuán)有限公司，2013.

［3］胡祥濤，陳興玉，張紅旗等.基于MBD的產(chǎn)品信息全三維標(biāo)注方法［J］.2012.

［4］安恒，閆光榮，雷毅等.基于 GB/T 24734 的三維自動(dòng)標(biāo)注［J］.北京∶北京航空航天大學(xué)，2012

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.175

陳恒蘭（1965-），女，江蘇鹽城人，本科，高級(jí)工程師，主要從事農(nóng)機(jī)產(chǎn)品鑒定工作。