異形零件的參數(shù)化設(shè)計(jì)

孟武功，趙萍麗

(舟山市7412工廠，浙江舟山 316041)

異形零件的參數(shù)化設(shè)計(jì)

孟武功，趙萍麗

(舟山市7412工廠，浙江舟山 316041)

從實(shí)用的角度提出一種異形零件的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，充分利用流行軟件所提供的接口，針對不同的類似產(chǎn)品建立易于操作的設(shè)計(jì)模板，通過簡單操作達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)范化的要求，減輕了設(shè)計(jì)人員的工作壓力，達(dá)到了降低設(shè)計(jì)成本目的。

異形件；參數(shù)化設(shè)計(jì)；規(guī)范設(shè)計(jì)

0 引言

三維設(shè)計(jì)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中所占的比例在逐步提高，可是在工業(yè)化、個(gè)性化的現(xiàn)代設(shè)計(jì)中，標(biāo)準(zhǔn)化、系列化在不斷地下降，所面對的是大量的非標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。這些產(chǎn)品雖然看起來像，但是并不成系列，如圖1中類似的桿形件。即便是把現(xiàn)有的產(chǎn)品編成庫零件，可是并不清楚明天將要面對的客戶的需求，也許他們在某一部分作一點(diǎn)修改，但技術(shù)人員卻要用很大的精力去改圖紙、改工藝、改模具。降低設(shè)計(jì)工作量是降低成本的渠道之一，所以讓非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品和標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品一樣可以參數(shù)化設(shè)計(jì)成了首要的解決方法。

圖1 類似產(chǎn)品的外形

1 解決方案

目前可以進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)的軟件有很多，如SolidWorks、CATIA、SolidEdge、Creo等。這些大型軟件都已發(fā)展成為PLM型平臺(tái)，平臺(tái)化為廣大用戶提供了更多的手段。經(jīng)過了解和學(xué)習(xí)，作者認(rèn)為這些軟件都不錯(cuò)，都可以完成這一工作，作者也試探地進(jìn)行了這方面的工作，也取得了不小的進(jìn)步。下面介紹其中一種途徑。

就三維設(shè)計(jì)軟件之一的Siemens_NX作一些介紹。它提供了豐富的設(shè)計(jì)方法與功能接口，可以充分利用這些功能與接口實(shí)現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品的參數(shù)化設(shè)計(jì)。

基本思路如圖2所示。

圖2 實(shí)現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品的參數(shù)化設(shè)計(jì)思路

可能的方案有下面這些：

(1)利用Siemens_NX提供的UG/Open API、UG/Open GRIP、UG/Open MenuScript語言環(huán)境。一提起二次開發(fā)，大家都會(huì)想到Siemens_NX的二次開發(fā)語言接口，盡管它提供了豐富的函數(shù)以及與C、C++語言的通用性，可是，對于一般的應(yīng)用者來說它的門檻太高，不易學(xué)習(xí)和掌握，所以作者并不想走UG_Open GRIP和UG_Open API的路。

(2)三維庫零件。三維設(shè)計(jì)軟件一般都會(huì)附帶這種庫零件，工業(yè)設(shè)計(jì)者可以添加這種庫。這種庫對整機(jī)設(shè)計(jì)者、模具設(shè)計(jì)者來說很有用，他們在設(shè)計(jì)裝配體時(shí)需要把標(biāo)準(zhǔn)件裝上去，可是作者所在公司是零部件生產(chǎn)廠，不需要裝配體，需要的是零件，所以這種方式不合適。

(3)用戶自定義特征。這種方法可以在三維特征體和零件中使用。經(jīng)過試驗(yàn)嘗試，對小一些的特征零件或是數(shù)據(jù)量小的產(chǎn)品或是與后續(xù)不發(fā)生直接關(guān)系的產(chǎn)品來說是可以的，但是它一旦插入實(shí)體數(shù)據(jù)關(guān)系就終止，所以并不適合作者需要。

(4)邏輯關(guān)系表達(dá)式。相對來說，表達(dá)式易于使用一些函數(shù)，這些為作者解決問題提供了方便，可以把所需要的數(shù)據(jù)用關(guān)系式表達(dá)出來，在需要的時(shí)候可隨時(shí)提取，編輯比較方便。在圖3所示的窗口就可以直接輸入和修改，圖3的右上角有3個(gè)小窗口，第一個(gè)是在Excel界面下輸入和編輯，后面兩個(gè)是exp格式的文件調(diào)入和輸出，因?yàn)閑xp格式跟常用的TXT格式是完全一樣的，只是擴(kuò)展名不同，所以可以方便地修改和輸出存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。還有一個(gè)更直接的方法是可以脫離開主軟件，在圖4的“工具”下面第二行可以看到另一個(gè)接口：“導(dǎo)入和導(dǎo)出表達(dá)式”，可以先導(dǎo)出原有的表達(dá)式，再在Office環(huán)境下編輯表達(dá)式數(shù)據(jù)，編輯完成后只要在原處“導(dǎo)入表達(dá)式”并“替換”原數(shù)據(jù)即可完成。

圖3 NX軟件的表達(dá)式

圖4 NX軟件的工具界面

(5)外部存儲(chǔ)導(dǎo)入所要的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。在方案四的基礎(chǔ)上不需要產(chǎn)品中存儲(chǔ)表達(dá)式，只要有各參數(shù)名及參數(shù)即可，利用“導(dǎo)入和導(dǎo)出表達(dá)式”把存儲(chǔ)在外部的所需產(chǎn)品數(shù)據(jù)導(dǎo)入并“替換”原數(shù)據(jù)就可以得到單一產(chǎn)品，產(chǎn)品的數(shù)據(jù)修改和存儲(chǔ)可以不與三維軟件發(fā)生關(guān)系。

作者選定方案四和方案五結(jié)合的方式。

2 解決方法

解決方案確定后，把非標(biāo)產(chǎn)品的參數(shù)化設(shè)計(jì)的重心放在產(chǎn)品模板的建立上?？梢园岩活惔笾孪嗨频漠a(chǎn)品制作成一個(gè)模板，在模板中把需要變化的結(jié)構(gòu)尺寸用一個(gè)參數(shù)來定義，把與各個(gè)產(chǎn)品的規(guī)格相關(guān)的尺寸用參數(shù)來定義，可以體現(xiàn)在草圖或特征中，把不需要用參數(shù)定義或是可以通過與參數(shù)關(guān)系表達(dá)的就用關(guān)系式表達(dá)，像倒斜角、倒圓角等就可以用某個(gè)參數(shù)的關(guān)系式表達(dá)，其他的跟隨尺寸變化的結(jié)構(gòu)部分在建模時(shí)可以用相應(yīng)的邊或頂點(diǎn)定義，用約束建立關(guān)聯(lián)。

下面以一個(gè)產(chǎn)品類型的設(shè)計(jì)實(shí)例來展示這一過程。

先建好一個(gè)產(chǎn)品的三維結(jié)構(gòu)，然后把需要參數(shù)化的尺寸定義好。打開“工具”→“表達(dá)式”窗口后在左上角選“全部”，就會(huì)把所有的過程顯示出來，然后就可以進(jìn)行相關(guān)的工作，設(shè)置完成后保存。

可以借用IF()函數(shù)來表達(dá)產(chǎn)品系列參數(shù)，比如表1和表2中的參數(shù)表達(dá)。

表1 產(chǎn)品一

表2 產(chǎn)品二

先用M來代替“產(chǎn)品代碼”，用“產(chǎn)品一”和“產(chǎn)品二”來區(qū)別不同的產(chǎn)品：

c=if(M==產(chǎn)品一)(1.6)else(if(M==產(chǎn)品二)(1.4)else(0))

dc= if(M==產(chǎn)品一)(17.8)else(if(M==產(chǎn)品二)(15)else(0))

dw= if(M==產(chǎn)品一)(22)else(if(M==產(chǎn)品一)(18)else(0))

...

...

L= if(M==產(chǎn)品一)(28)else(if(M==產(chǎn)品一)(35)else(20))

當(dāng)在圖5或圖3窗口中名稱處輸入M，公式處輸入“產(chǎn)品二”，即顯示表2所示的產(chǎn)品二。

圖5 部件導(dǎo)航器

后邊需要改變規(guī)格時(shí)可以打開模板文件然后另存為所要的產(chǎn)品名稱，修改的方式有2種：

(1)打開“工具”→“表達(dá)式”窗口來修改相關(guān)參數(shù)，模型即可變成所需要的；

(2)打開主窗口邊欄上的“部件導(dǎo)航器”，再點(diǎn)開“用戶表達(dá)式”就可以看到所需要修改的“表達(dá)式”；

(3)點(diǎn)擊“工具”→“導(dǎo)入和導(dǎo)出表達(dá)式”(如圖6所示)，給出一個(gè)地址，再給一個(gè)文件名，這時(shí)就會(huì)導(dǎo)出一個(gè)Excel格式文件。這個(gè)文件是可以用Office來編輯的，編輯完后需要的時(shí)候把編輯好的文件再導(dǎo)入模板就可以把模板變成需要的產(chǎn)品。

圖6 導(dǎo)入和導(dǎo)出表達(dá)式

3 結(jié)束語

把問題簡單化是作者解決這類問題的一個(gè)主線，盡可能使一般技術(shù)人員能看得懂、能維護(hù)是宗旨，通過這些通俗易懂的方法，就可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)變化，它比較適合于普通設(shè)計(jì)人員的學(xué)習(xí)與使用。這個(gè)也只是作者為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)所做的第一步，后續(xù)的工藝與模具在這些方案下會(huì)更順利地實(shí)施。

【1】劉田，姜蕾.零件的參數(shù)設(shè)計(jì)[J].四川兵工學(xué)報(bào)，2010,31(12):90-92．

【2】周密，何均，姜發(fā)玉.零件參數(shù)設(shè)計(jì)模型[J].杭州電子科技大學(xué)學(xué)報(bào),1997(4):74-81. ZHOU M,HE J,JIANG F Y.Design Model for Spares Parameter[J].Journal of Hangzhou Dianzi University,1997(4):74-81.

Parametric Design of Special Shaped Parts

MENG Wugong，ZHAO Pingli

(Zhoushan 7412 Factory，Zhoushan Zhejiang 316041,China)

A method of parametric design for special-shaped parts was present from a practical point of view. Making full use of the popular software interface, an easy-operated design template was built for similar products, standardization requirements were achieved through simple operation. Then design personnel’s working pressure is reduced as well as the design cost.

Shaped part; Parameterization design; Standardization design

2016-11-07

孟武功，男，本科，高級工程師，研究方向?yàn)楫a(chǎn)品的三維設(shè)計(jì)與材料成形。E-mail：mengwugong@hj7412.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.03.012

U461.99

B

1674-1986(2017)03-048-04