異形零件的參數化設計

孟武功，趙萍麗

(舟山市7412工廠，浙江舟山 316041)

異形零件的參數化設計

孟武功，趙萍麗

(舟山市7412工廠，浙江舟山 316041)

從實用的角度提出一種異形零件的參數化設計方法，充分利用流行軟件所提供的接口，針對不同的類似產品建立易于操作的設計模板，通過簡單操作達到產品設計規范化的要求，減輕了設計人員的工作壓力，達到了降低設計成本目的。

異形件；參數化設計；規范設計

0 引言

三維設計在產品設計中所占的比例在逐步提高，可是在工業化、個性化的現代設計中，標準化、系列化在不斷地下降，所面對的是大量的非標準化產品。這些產品雖然看起來像，但是并不成系列，如圖1中類似的桿形件。即便是把現有的產品編成庫零件，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修改，但技術人員卻要用很大的精力去改圖紙、改工藝、改模具。降低設計工作量是降低成本的渠道之一，所以讓非標準產品和標準產品一樣可以參數化設計成了首要的解決方法。

圖1 類似產品的外形

1 解決方案

目前可以進行參數化設計的軟件有很多，如SolidWorks、CATIA、SolidEdge、Creo等。這些大型軟件都已發展成為PLM型平臺，平臺化為廣大用戶提供了更多的手段。經過了解和學習，作者認為這些軟件都不錯，都可以完成這一工作，作者也試探地進行了這方面的工作，也取得了不小的進步。下面介紹其中一種途徑。

就三維設計軟件之一的Siemens_NX作一些介紹。它提供了豐富的設計方法與功能接口，可以充分利用這些功能與接口實現非標準化產品的參數化設計。

基本思路如圖2所示。

圖2 實現非標準化產品的參數化設計思路

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語言環境。一提起二次開發，大家都會想到Siemens_NX的二次開發語言接口，盡管它提供了豐富的函數以及與C、C++語言的通用性，可是，對于一般的應用者來說它的門檻太高，不易學習和掌握，所以作者并不想走UG_Open GRIP和UG_Open API的路。

(2)三維庫零件。三維設計軟件一般都會附帶這種庫零件，工業設計者可以添加這種庫。這種庫對整機設計者、模具設計者來說很有用，他們在設計裝配體時需要把標準件裝上去，可是作者所在公司是零部件生產廠，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。經過試驗嘗試，對小一些的特征零件或是數據量小的產品或是與后續不發生直接關系的產品來說是可以的，但是它一旦插入實體數據關系就終止，所以并不適合作者需要。

(4)邏輯關系表達式。相對來說，表達式易于使用一些函數，這些為作者解決問題提供了方便，可以把所需要的數據用關系式表達出來，在需要的時候可隨時提取，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個小窗口，第一個是在Excel界面下輸入和編輯，后面兩個是exp格式的文件調入和輸出，因為exp格式跟常用的TXT格式是完全一樣的，只是擴展名不同，所以可以方便地修改和輸出存儲數據。還有一個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接口：“導入和導出表達式”，可以先導出原有的表達式，再在Office環境下編輯表達式數據，編輯完成后只要在原處“導入表達式”并“替換”原數據即可完成。

圖3 NX軟件的表達式

圖4 NX軟件的工具界面

(5)外部存儲導入所要的產品數據。在方案四的基礎上不需要產品中存儲表達式，只要有各參數名及參數即可，利用“導入和導出表達式”把存儲在外部的所需產品數據導入并“替換”原數據就可以得到單一產品，產品的數據修改和存儲可以不與三維軟件發生關系。

作者選定方案四和方案五結合的方式。

2 解決方法

解決方案確定后，把非標產品的參數化設計的重心放在產品模板的建立上。可以把一類大致相似的產品制作成一個模板，在模板中把需要變化的結構尺寸用一個參數來定義，把與各個產品的規格相關的尺寸用參數來定義，可以體現在草圖或特征中，把不需要用參數定義或是可以通過與參數關系表達的就用關系式表達，像倒斜角、倒圓角等就可以用某個參數的關系式表達，其他的跟隨尺寸變化的結構部分在建模時可以用相應的邊或頂點定義，用約束建立關聯。

下面以一個產品類型的設計實例來展示這一過程。

先建好一個產品的三維結構，然后把需要參數化的尺寸定義好。打開“工具”→“表達式”窗口后在左上角選“全部”，就會把所有的過程顯示出來，然后就可以進行相關的工作，設置完成后保存。

可以借用IF()函數來表達產品系列參數，比如表1和表2中的參數表達。

表1 產品一

表2 產品二

先用M來代替“產品代碼”，用“產品一”和“產品二”來區別不同的產品：

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

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

dw= if(M==產品一)(22)else(if(M==產品一)(18)else(0))

...

...

L= if(M==產品一)(28)else(if(M==產品一)(35)else(20))

當在圖5或圖3窗口中名稱處輸入M，公式處輸入“產品二”，即顯示表2所示的產品二。

圖5 部件導航器

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

(1)打開“工具”→“表達式”窗口來修改相關參數，模型即可變成所需要的；

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

(3)點擊“工具”→“導入和導出表達式”(如圖6所示)，給出一個地址，再給一個文件名，這時就會導出一個Excel格式文件。這個文件是可以用Office來編輯的，編輯完后需要的時候把編輯好的文件再導入模板就可以把模板變成需要的產品。

圖6 導入和導出表達式

3 結束語

把問題簡單化是作者解決這類問題的一個主線，盡可能使一般技術人員能看得懂、能維護是宗旨，通過這些通俗易懂的方法，就可以實現產品的結構變化，它比較適合于普通設計人員的學習與使用。這個也只是作者為實現目標所做的第一步，后續的工藝與模具在這些方案下會更順利地實施。

【1】劉田，姜蕾.零件的參數設計[J].四川兵工學報，2010,31(12):90-92．

【2】周密，何均，姜發玉.零件參數設計模型[J].杭州電子科技大學學報,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，研究方向為產品的三維設計與材料成形。E-mail：mengwugong@hj7412.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.03.012

U461.99

B

1674-1986(2017)03-048-04