基于NX的通用標(biāo)準(zhǔn)件庫建模方法研究

何 寥，閆紅賓，于 亮，李 一，張紹舉

（北京航天發(fā)射技術(shù)研究所，北京 100076）

1 引言

在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)過程中，存在著大量的標(biāo)準(zhǔn)件、通用件，甚至有大量尺寸規(guī)格不同，但拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同或相似的非標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)人員常常僅因尺寸不同而不得不對(duì)相似零件進(jìn)行重復(fù)設(shè)計(jì)，非常耗費(fèi)時(shí)間精力。

Siemens NX（以下簡稱NX）提供了功能強(qiáng)大的參數(shù)化設(shè)計(jì)功能，零件參數(shù)化設(shè)計(jì)后，只要修改參數(shù)表達(dá)式就可以相應(yīng)改變零件模型，實(shí)現(xiàn)零件的參數(shù)驅(qū)動(dòng)，生成同系列不同規(guī)格的零件。

本文在對(duì)NX參數(shù)表達(dá)式進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，通過VC++編程調(diào)用OLE訪問并提取Excel表格數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成表達(dá)式文件，用來驅(qū)動(dòng)參數(shù)化的NX模型生成不同規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)件，這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)在不改變應(yīng)用程序的情況下，用戶可以自行擴(kuò)展快速生成不同零件類型的標(biāo)準(zhǔn)件庫，程序擴(kuò)展性、通用性好，大大提高了標(biāo)準(zhǔn)件建模的效率。

2 NX參數(shù)化建模

參數(shù)化建模技術(shù)是NX軟件的精華，是CAD技術(shù)的發(fā)展方向之一。參數(shù)是設(shè)計(jì)過程中的核心。參數(shù)化設(shè)計(jì)也可稱為尺寸驅(qū)動(dòng)，是指參數(shù)化模型的所有尺寸，部分或全部使用相應(yīng)的表達(dá)式或其他方式指定，修改參數(shù)值后，由NX自動(dòng)完成表達(dá)式中或與之相關(guān)聯(lián)的其他參數(shù)的改變，其本質(zhì)是在保持原有圖形的拓?fù)潢P(guān)系不變的基礎(chǔ)上通過修改圖形的尺寸，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的系列化設(shè)計(jì)。

表達(dá)式是NX中進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)的重要手段。表達(dá)式的特點(diǎn)是把各參數(shù)之間的關(guān)系通過指定各參數(shù)的函數(shù)關(guān)系來表達(dá)?？梢园褏?shù)定義為具體數(shù)字、數(shù)學(xué)公式等，或者把幾個(gè)參數(shù)用數(shù)學(xué)運(yùn)算符連接使其產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。

下面以標(biāo)準(zhǔn)件液壓24°錐直通管接頭為例，進(jìn)行NX參數(shù)化建模。

24°錐直通管接頭結(jié)構(gòu)尺寸如圖1所示，其整體尺寸數(shù)據(jù)見表1，局部油口尺寸數(shù)據(jù)見表2。根據(jù)以上數(shù)據(jù)采用NX進(jìn)行任一規(guī)格直通管接頭（以1D-18規(guī)格為例）的三維建模如圖2所示，完成NX建模以后選擇NX工具菜單中表達(dá)式選項(xiàng)，對(duì)相關(guān)尺寸表達(dá)式進(jìn)行命名整理后如圖3所示。

圖1 24°錐直通管接頭

表1 24°錐直通管接頭整體尺寸 （單位：mm）

表2 24°錐直通管接頭局部油口尺寸 （單位：mm）

圖2 24°錐直通管接頭三維模型

圖3 24°錐直通管接頭相關(guān)表達(dá)式

通過以上操作即實(shí)現(xiàn)了24°錐直通管接頭的NX參數(shù)化建模，后續(xù)通過修改表達(dá)式的值就可以實(shí)現(xiàn)模型更改，如果手動(dòng)修改表達(dá)式的值非常耗費(fèi)時(shí)間精力，如何快速按照相應(yīng)規(guī)格尺寸修改表達(dá)式的值以生成相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)件模型，是標(biāo)準(zhǔn)件庫建模的關(guān)鍵。

NX軟件提供了表達(dá)式導(dǎo)入、導(dǎo)出功能，點(diǎn)擊NX表達(dá)式對(duì)話框上“導(dǎo)出表達(dá)式”按鈕，將表達(dá)式導(dǎo)出成.exp格式的文本文件，用記事本打開后如圖4所示，每行都是一個(gè)變量表達(dá)式，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析可以看出，每行的結(jié)構(gòu)都是“[單位]變量名=變量值”，如果采用編程軟件編制程序自動(dòng)生成同樣結(jié)構(gòu)的表達(dá)式文件，再通過“導(dǎo)入表達(dá)式”按鈕將表達(dá)式的值導(dǎo)入模型進(jìn)行更新，就可以快速生成新的標(biāo)準(zhǔn)件模型。

圖4 記事本打開表達(dá)式

3 VC++文件相關(guān)操作

Microsoft Visual Studio C++（以下簡稱VC++）作為功能強(qiáng)大的編程開發(fā)工具，提供了強(qiáng)大的文件處理功能，既能夠輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)普通文本文件的讀寫，又能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)Excel等文件的讀寫。

3.1 普通文件讀寫

VC++使用CStdioFile類來操作文件，打開并按行讀取文本文件的代碼：

CStdioFile MyTxtFile；

CString TXTLine；

MyTxtFile.Open（_T（“文本文件全名”）），CFile：：modeRead）；

MyTxtFile.ReadString（TXTLine）；

打開并按行寫入文件的代碼：

CStdioFile MyTxtFile；

MyTxtFile.Open（_T（“文 本 文 件 全 名”），CFile：：modeCreate|CFile：：modeWrite）；

MyTxtFile.WriteString（_T（“要寫入內(nèi)容”））；

以上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)“.txt”“.exp”，等文本格式文件的讀寫。

3.2 Excel文件讀寫

VC++采用OLE技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)Excel文件的讀寫。

讀取Excel文件第1個(gè)表格的“A1”單元格的內(nèi)容賦值給第2個(gè)表格“B2”單元格的代碼如下：

CApplication objApp；

COleVariant covOptional（（long）DISP_E_PARAMNOTFOUND， VT_ERROR）；

CWorkbook objBook；

CWorkbooks objBooks；

CWorksheet objSheet；

CWorksheets objSheets；

CRange objRange；

CString Cstr；

objBook = objBooks.Open（_T（“Excel文件全名”），

covOptional，covOptional，covOptional，covOptional，covOptional，

covOptional，covOptional，covOptional，covOptional，covOptional，

covOptional，covOptional，covOptional，covOptional ）；

objSheets = objBook.get_Worksheets（）；

objSheet = objSheets.get_Item（COleVariant（（short）1））；//第1個(gè)表格。

objRange = objSheet.get_Range（COleVariant（_T（“A1”）），COleVariant（_T（“A1”）））；// “A1”單元格

Cstr=COleVariantToCstr（objRange.get_Value2（））；//讀取第1個(gè)表格中A1單元格的值賦給字符串變量Cstr

objSheet = objSheets.get_Item（COleVariant（（short）2））；//第2個(gè)表格。

objRange = objSheet.get_Range（COleVariant（_T（“B2”）），COleVariant（_T（“B2”）））；// “B2”單元格

objRange.put_Value2（ COleVariant（Cstr））；//將字符串變量賦值給第2個(gè)表格“B2”單元格。

為了生成如圖4的表達(dá)式文件，先建一個(gè)Excel文件，其第1個(gè)表格（命名為“表格1”）內(nèi)容如圖5所示，表格1規(guī)定了變量數(shù)量（A3）、標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格（A5）、變量名（C2～N2）、單位（C3～N3）、變量值（C5～N5），通過VC++按照變量數(shù)量循環(huán)獲取單位（C3～N3）、變量名（C2～N2）、變量值（C5～N5），并按照格式“[單位]變量名=變量值”逐行輸入到指定文本文件就可以得到如圖4所示的表達(dá)式文件，用于驅(qū)動(dòng)參數(shù)化的NX模型生成不同規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)件。

圖5 Excel文件表格1內(nèi)容

4 Excel數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)

如圖5所示的表格1是用于應(yīng)用程序按照?qǐng)D4每行的格式生成表達(dá)式文件用的，要實(shí)現(xiàn)參數(shù)驅(qū)動(dòng)還需要將圖5 表格1中的標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格（A5）和變量值（C5～N5）進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，這靠Excel本身的功能來實(shí)現(xiàn)。具體如下：

在Excel文件中建立第2個(gè)表格（命名為“表格2”），表格2內(nèi)容為直通接頭各種規(guī)格的全部數(shù)據(jù)，如圖6所示。

圖6 Excel文件表格2內(nèi)容

對(duì)表格1中A5單元格進(jìn)行數(shù)據(jù)有效性設(shè)置：打開Excel表格， 選擇表格1中A5 單元格后，點(diǎn)擊工具欄-數(shù)據(jù)-數(shù)據(jù)有效性，在彈出頁面中，將“允許”項(xiàng)設(shè)置為“序列”，選中忽略空值，來源設(shè)置為表格2的A2：A1000，設(shè)置后表格1中A5單元格的值就只能從表格2的A2：A1000中非空值中選取了。

通過Excel的VLOOKUP函數(shù)對(duì)表格1中的單元格C5進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配：雙擊單元格C5，填入函數(shù)內(nèi)容“=VLOOKUP（$A$5，表格2!$A$2：$N$1000，3，0）”，即可實(shí)現(xiàn)表格1中C5單元格的值根據(jù)表格1中A5單元格的選擇自動(dòng)從表格2中第3列（C列）查找匹配數(shù)據(jù)，同理對(duì)表格1中D5～N5進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配設(shè)置。完成設(shè)置后就實(shí)現(xiàn)了Excel數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)功能：表格1中A5（標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格）選定某一規(guī)格后，變量值（C5～N5）自動(dòng)根據(jù)表2數(shù)據(jù)匹配到相應(yīng)的值。

對(duì)于更為復(fù)雜的零件，Excel文件中可以再增加表格，用于存儲(chǔ)局部結(jié)構(gòu)的尺寸數(shù)據(jù)，表格2中的局部結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)可以從新增加的表格中查詢得到。

5 應(yīng)用程序文件組成與實(shí)施效果

5.1 應(yīng)用程序文件組成

采用VC++開發(fā)工具編制應(yīng)用程序，程序共有五種文件組成。

1）一個(gè).exe文件：界面程序，用戶操作的入口。

2）一個(gè).txt文件：標(biāo)準(zhǔn)件類型匯總文件，文本文件類型，每行表示一種標(biāo)準(zhǔn)件類別，如直通接頭、彎通接頭、三通接頭等，界面程序讀取.txt文件內(nèi)容，供用戶選擇是對(duì)哪種零件進(jìn)行建模。

3）多個(gè).prt文件：參數(shù)化的NX模型文件，每個(gè)文件對(duì)應(yīng)一種標(biāo)準(zhǔn)件，.prt文件的文件名要與.txt文件中的標(biāo)準(zhǔn)件類別名稱一致，界面程序根據(jù)此名稱打開相應(yīng)的.prt文件。

4）多個(gè).xlsx文件：模型的數(shù)據(jù)文件，每個(gè)文件存儲(chǔ)一種標(biāo)準(zhǔn)件的數(shù)據(jù)，.xlsx文件的文件名也要與.txt文件中的標(biāo)準(zhǔn)件類別名稱一致，界面程序根據(jù)此名稱讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，.xlsx文件的第1個(gè)表格要有與圖5中表格相同的結(jié)構(gòu)，變量相關(guān)參數(shù)根據(jù)不同模型進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置；第2個(gè)表格要有與圖6中表格相同的結(jié)構(gòu)（第1列為規(guī)格參數(shù)標(biāo)識(shí)），變量相關(guān)參數(shù)根據(jù)不同模型進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置；較為復(fù)雜的模型可以增加更多的表格存儲(chǔ)局部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，以供表格2查詢獲取。

5）.exp文件：NX表達(dá)式文件，界面程序的輸出結(jié)果，相應(yīng)的.prt模型文件導(dǎo)入此文件即可生成新規(guī)格的模型，快速形成標(biāo)準(zhǔn)件系列化。

用戶在使用過程中如果想增加一種標(biāo)準(zhǔn)件類別，不用更改.exe界面程序，只需在.txt文件中增加一行標(biāo)準(zhǔn)件類別名稱，并增加符合以上要求的、同名的.prt文件和.xlsx文件，界面程序根據(jù)名稱自動(dòng)識(shí)別新增的標(biāo)準(zhǔn)件類別，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用程序極好的擴(kuò)展性。

5.2 實(shí)施效果

點(diǎn)擊執(zhí)行.exe程序，出現(xiàn)初始界面。

依次選擇標(biāo)準(zhǔn)件類型和規(guī)格參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)件類型列表為程序讀取.txt文件獲取，規(guī)格參數(shù)列表為程序根據(jù)所選的標(biāo)準(zhǔn)件類型自動(dòng)從相應(yīng).xlsx文件中第2個(gè)表格的第1列獲取。

完成設(shè)置后點(diǎn)擊“生成表達(dá)式”按鈕即可生成所選標(biāo)準(zhǔn)件（直通接頭1D-52）的表達(dá)式文件。

然后點(diǎn)擊“打開3D文件”按鈕，打開相應(yīng).prt模型文件，通過NX導(dǎo)入程序生成的表達(dá)式文件即可快速生成新的模型。

這種標(biāo)準(zhǔn)件庫建模方式最大的優(yōu)點(diǎn)是不需更改界面程序，用戶只需進(jìn)行txt文件、Excel數(shù)據(jù)和NX模型相關(guān)操作就可以快速生產(chǎn)不同零件類型的標(biāo)準(zhǔn)件庫，程序的擴(kuò)展性和通用性非常好，提高了標(biāo)準(zhǔn)件建模的效率。

6 結(jié)束語