NX中基于WAVE幾何鏈接器的數字化建模

任艷霞，高清冉，苗雅麗

(濟源職業技術學院 機電工程系，河南 濟源 459000)

0 引言

近年來，由于NX軟件的功能強大，模具設計中的應用越來越廣泛，其在模具設計領域的應用占據著舉足重輕的地位。同時，該軟件模具設計應用也越來越多樣化。例如，對給定三維產品中缺失的零件進行模具設計。對于這種情況，需要先根據產品把缺失的零件設計好，設計好的零件要和現有的零件有配合關系，然后再對設計好的產品進行模具設計。在職業教育中，學生競賽項目—模具數字化設計與制造的賽題便是如此，學生在對產品缺失的零件設計常常無從下手，這里以2020年賽題為例分析設計方法。

1 賽題分析

1.1 設計要求

根據電風扇不完整產品3D模型，產品部分結構圖見附圖1，將缺少部分設計一個塑料上蓋，與提供的模型配合，組成一個完整的產品，該產品整體高度不低于62 mm，數據線插頭處需在塑料零件上設計對應形狀的通孔，滿足實際使用需要，設計定位與固定結構，需要和現場提供模架及各機構位置相匹配，塑件尺寸公差等級為MT3，符合綠色生產要求。

1.2 賽題分析

根據競賽要求，該產品高度不低于62 mm，又依據提供的3D模型，測量風扇頂部到下底面的距離為61.775 mm，按鈕頂面到底面的距離是63 mm，產品下殼的厚度是2 mm。在設計時，此產品要滿足按鈕在頂面露出，還要滿足能有足夠的操作行程，所以在按鈕部位產品的總高度設計為62 mm。而風扇頂面到下低面的距離是61.775 mm，加上需要留置安全距離，因此，在風扇頂部的總高度設計為66 mm。因此，上蓋的頂面形狀是方形，在中心部位有一個圓形的突起。

2 建模思路及建模過程

2.1 建模思路

缺失的上蓋需要和所給的裝配體中部分零件配合，如果這些配合部位利用配合零件進行建模，不用測量尺寸；而且所獲得配合部分的尺寸，會和配合零件的尺寸一致，更加精確。在本裝配體中與上蓋有配合關系的零件有：下蓋、螺絲、數據線插口、電路板、按鈕等；如圖1所示。在NX軟件的裝配環境中，可以利用WAVE幾何連接器把其他零件的整體、面、線或者點復制到當前工作部件中，再進行布爾運算，或者利用復制過來的圖元進行簡單的特征造型，以實現零件的建模。

圖1 風扇的三維及二維模型

2.2 主體建模

一般在比賽中，賽題源文件的格式都是通用格式，即大部分軟件都可以支持的格式，并不是NX軟件默認的“.prt”格式，所以在打開源文件時不能直接用鼠標雙擊打開；而是需要在啟動軟件后，點擊“打開”按鈕進行打開，點擊打開按鈕后，在彈出的對話框中文件類型選擇所有文件“(*.*)”，然后找到源文件所在路徑，點擊“ok”，就可以打開源文件。

打開源文件后，在功能選項卡中找到“應用模塊”，然后在“應用模塊”中找到“裝配”，點擊“裝配”；然后在功能選項卡中會出現“裝配”，在功能選項卡中點擊“裝配”，進入裝配環境。然后，在“組件”中點擊“新建”，彈出“新建組件文件”對話框，文件名稱為“上蓋”，選擇需要的存儲路徑，點擊確定。接著又彈出“新建組件”在該對話框中，注意在對話框中的選擇對象不能選擇任何組件，直接點擊確定。流程如圖2所示。

圖2 新建組件流程

此時，裝配導航器中就會出現名為“上蓋”的組件，但此時部件還是空的，沒有任何特征，需要進行建模。在裝配環境對部件進行建模編輯，需要將該部件設置為工作部件。設置工作部件的方法有2種:1)在裝配導航器中找“上蓋”,點擊左鍵選中“上蓋”，點擊右鍵設為工作部件；2)左鍵選中并雙擊“上蓋”。按照上述方法其中的一種，將“上蓋”設置為工作部件。設置成功后，在裝配導航器中可以看到，其他組件都變成灰色，只有設置成為工作部件的“上蓋”是加亮狀態；而在繪圖區域所有零件都是灰色，這是因為目前工作部件沒有任何特征，而其他部件都是非工作部件。

雙擊“常規” 中的“幾何連接器”，彈出WAVE幾何連接器對話框，類型選擇“復合曲線”，展開最下方的設置復選框，這里面需要勾選“關聯”，不能勾選“隱藏原先的”(若勾選“隱藏原先的”，被選中圖元就會被隱藏，會導致其所在的模型因缺少圖元而報錯)，曲線選擇“下蓋”口部最大的邊緣線。最后點擊確定按鈕。流程如圖3。

圖3 用WAVEA幾何鏈接器復制曲線

用上述步驟中復制出來的曲線進行拉伸，做“上蓋”的第一個拉伸特征。拉伸距離設置為8，這一尺寸依據是：這一部分能夠容納電路板。如圖4所示。

圖4 第一個拉伸特征

完成后，在拉伸特征頂部用草圖繪制直線，要求直線能把側面凸起和主體部分劃分成兩個區域，繪制時用直線命令將兩個圓弧與平面相切位置的點連接起來即可，如圖5所示。

圖5 草圖

繼續用拉伸特征，曲線規則選用“區域與邊界”選擇主體區域進行拉伸，拉伸距離設置為10，完成“上蓋”的第二個拉伸特征。再將側面凸起邊緣設置圓角，圓角半徑為3(根據測量下蓋相應部位結果)，結果如圖6所示。

圖6 完成第二個拉伸特征及圓角特征

接著做第三個拉伸特征。第三個拉伸特征的草圖是一個圓，這個圓要求把產品中的風扇圈在圓的內部，草圖平面在第二個拉伸特征頂部。為了便于觀察草圖中的圓和風扇的關系，在進入草圖之前，把模型顯示模式設置為“靜態線框”，圓的直徑為28時，能滿足要求，第三個拉伸特征的草圖完成后的結果如圖7所示。

圖7 第三個拉伸特征的草圖

完成草圖后，利用拉伸特征進行拉伸，拉伸距離為4，曲線為上述步驟中繪制的圓，偏置設置為單側偏置，偏置距離為3，結果如圖8所示。

圖8 第三拉伸特征的設置

拉伸完成后，做圓角，再抽殼，厚度設置為2，移除下低面。至此，完成主體建模，結果如圖9所示。

圖9 主體完成結果

2.3 生成并修改配合部分

啟動WAVE幾何連接器,類型選擇“體”，選擇和上蓋有配合關系的電路板、四個螺絲、兩個數據線、下蓋等零部件，設置復選框中只需勾選“關聯”，其余均不勾選，點擊應用(操作時，為了方便選擇，在裝配導航器中，將上蓋前的勾選去掉)。繼續使用WAVE幾何連接器，類型選擇“復合曲線”，選擇4個帶螺紋孔圓柱最上端的最大輪廓，設置復選框仍然只勾選“關聯”，點擊“應用”。復制模型的曲線時，同時選取的曲線必須是同一個零件上的曲線，所以需要繼續使用兩次WAVE幾何連接器，復制的按鈕的頂部最大輪廓線，結果如圖10所示。

圖10 使用WAVA幾何連接器復制圖元

完成復制后，利用布爾運算，完成側孔和口部配合槽的設計。點擊布爾運算中的“減去”，目標體選擇“上蓋”，工具體選擇下蓋和兩個數據線，設置復選框中保存目標、保存工具體都不勾選，流程和結果如圖11所示。

圖11 應用布爾運算

使用拉伸特征，產生四個圓柱體，用以成型和螺絲配合的螺紋孔，布爾運算選擇求和，和上蓋合并。再利用從兩個按鈕復制的曲線，進行拉伸，布爾運算求差；“體”選擇上蓋，形成和按鈕配合的孔。兩個按鈕要上下活動順暢，因此孔的尺寸進行再編輯，需要設置稍大一些；在這里用同步建模修改孔的直徑，修改孔直徑在同步建模的“更多”里面。展開同步建模的“更多”，找到關聯中的半徑尺寸，點擊啟動命令，彈出對話框，對話框中面選擇兩個圓孔的圓柱面，大小選擇直徑，直徑大小設置為6.2，流程及結果如圖12。

圖12 同步建?！薷目椎闹睆?/p>

接著再利用布爾運算，目標體選擇“上蓋”，工具體選擇線路板和四個螺絲。可以看到圓柱的頂端不是平整的(如圖13)，需要再次進行編輯，利用同步建模中“替換面”，點擊替換面，選擇4個圓柱頂面為待替換面，替換面選擇圓柱頭部最大面[3]，流程及結果如圖13所示。位于風扇正上方的上蓋可以設計成鏤空的，利于散熱。

圖13 同步建?！鎿Q面及建模結果

3 結論

本文介紹了NX中利用幾何鏈接器復制產品中現有零件的幾何元素(例如：面、體、復合曲線面等)進行建模的技巧。本文中利用復制的“復合曲線”或者“面”主要進行拉伸或者旋轉等特征建模，保證尺寸的準確性；利用復制的“體”進行布爾運算，保證零件之間的配合精度。