异形零件的参数化设计

孟武功，赵萍丽

(舟山市7412工厂，浙江舟山 316041)

异形零件的参数化设计

孟武功，赵萍丽

(舟山市7412工厂，浙江舟山 316041)

从实用的角度提出一种异形零件的参数化设计方法，充分利用流行软件所提供的接口，针对不同的类似产品建立易于操作的设计模板，通过简单操作达到产品设计规范化的要求，减轻了设计人员的工作压力，达到了降低设计成本目的。

异形件；参数化设计；规范设计

0 引言

三维设计在产品设计中所占的比例在逐步提高，可是在工业化、个性化的现代设计中，标准化、系列化在不断地下降，所面对的是大量的非标准化产品。这些产品虽然看起来像，但是并不成系列，如图1中类似的杆形件。即便是把现有的产品编成库零件，可是并不清楚明天将要面对的客户的需求，也许他们在某一部分作一点修改，但技术人员却要用很大的精力去改图纸、改工艺、改模具。降低设计工作量是降低成本的渠道之一，所以让非标准产品和标准产品一样可以参数化设计成了首要的解决方法。

图1 类似产品的外形

1 解决方案

目前可以进行参数化设计的软件有很多，如SolidWorks、CATIA、SolidEdge、Creo等。这些大型软件都已发展成为PLM型平台，平台化为广大用户提供了更多的手段。经过了解和学习，作者认为这些软件都不错，都可以完成这一工作，作者也试探地进行了这方面的工作，也取得了不小的进步。下面介绍其中一种途径。

就三维设计软件之一的Siemens_NX作一些介绍。它提供了丰富的设计方法与功能接口，可以充分利用这些功能与接口实现非标准化产品的参数化设计。

基本思路如图2所示。

图2 实现非标准化产品的参数化设计思路

可能的方案有下面这些：

(1)利用Siemens_NX提供的UG/Open API、UG/Open GRIP、UG/Open MenuScript语言环境。一提起二次开发，大家都会想到Siemens_NX的二次开发语言接口，尽管它提供了丰富的函数以及与C、C++语言的通用性，可是，对于一般的应用者来说它的门槛太高，不易学习和掌握，所以作者并不想走UG_Open GRIP和UG_Open API的路。

(2)三维库零件。三维设计软件一般都会附带这种库零件，工业设计者可以添加这种库。这种库对整机设计者、模具设计者来说很有用，他们在设计装配体时需要把标准件装上去，可是作者所在公司是零部件生产厂，不需要装配体，需要的是零件，所以这种方式不合适。

(3)用户自定义特征。这种方法可以在三维特征体和零件中使用。经过试验尝试，对小一些的特征零件或是数据量小的产品或是与后续不发生直接关系的产品来说是可以的，但是它一旦插入实体数据关系就终止，所以并不适合作者需要。

(4)逻辑关系表达式。相对来说，表达式易于使用一些函数，这些为作者解决问题提供了方便，可以把所需要的数据用关系式表达出来，在需要的时候可随时提取，编辑比较方便。在图3所示的窗口就可以直接输入和修改，图3的右上角有3个小窗口，第一个是在Excel界面下输入和编辑，后面两个是exp格式的文件调入和输出，因为exp格式跟常用的TXT格式是完全一样的，只是扩展名不同，所以可以方便地修改和输出存储数据。还有一个更直接的方法是可以脱离开主软件，在图4的“工具”下面第二行可以看到另一个接口：“导入和导出表达式”，可以先导出原有的表达式，再在Office环境下编辑表达式数据，编辑完成后只要在原处“导入表达式”并“替换”原数据即可完成。

图3 NX软件的表达式

图4 NX软件的工具界面

(5)外部存储导入所要的产品数据。在方案四的基础上不需要产品中存储表达式，只要有各参数名及参数即可，利用“导入和导出表达式”把存储在外部的所需产品数据导入并“替换”原数据就可以得到单一产品，产品的数据修改和存储可以不与三维软件发生关系。

作者选定方案四和方案五结合的方式。

2 解决方法

解决方案确定后，把非标产品的参数化设计的重心放在产品模板的建立上。可以把一类大致相似的产品制作成一个模板，在模板中把需要变化的结构尺寸用一个参数来定义，把与各个产品的规格相关的尺寸用参数来定义，可以体现在草图或特征中，把不需要用参数定义或是可以通过与参数关系表达的就用关系式表达，像倒斜角、倒圆角等就可以用某个参数的关系式表达，其他的跟随尺寸变化的结构部分在建模时可以用相应的边或顶点定义，用约束建立关联。

下面以一个产品类型的设计实例来展示这一过程。

先建好一个产品的三维结构，然后把需要参数化的尺寸定义好。打开“工具”→“表达式”窗口后在左上角选“全部”，就会把所有的过程显示出来，然后就可以进行相关的工作，设置完成后保存。

可以借用IF()函数来表达产品系列参数，比如表1和表2中的参数表达。

表1 产品一

表2 产品二

先用M来代替“产品代码”，用“产品一”和“产品二”来区别不同的产品：

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

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

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

...

...

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

当在图5或图3窗口中名称处输入M，公式处输入“产品二”，即显示表2所示的产品二。

图5 部件导航器

后边需要改变规格时可以打开模板文件然后另存为所要的产品名称，修改的方式有2种：

(1)打开“工具”→“表达式”窗口来修改相关参数，模型即可变成所需要的；

(2)打开主窗口边栏上的“部件导航器”，再点开“用户表达式”就可以看到所需要修改的“表达式”；

(3)点击“工具”→“导入和导出表达式”(如图6所示)，给出一个地址，再给一个文件名，这时就会导出一个Excel格式文件。这个文件是可以用Office来编辑的，编辑完后需要的时候把编辑好的文件再导入模板就可以把模板变成需要的产品。

图6 导入和导出表达式

3 结束语

把问题简单化是作者解决这类问题的一个主线，尽可能使一般技术人员能看得懂、能维护是宗旨，通过这些通俗易懂的方法，就可以实现产品的结构变化，它比较适合于普通设计人员的学习与使用。这个也只是作者为实现目标所做的第一步，后续的工艺与模具在这些方案下会更顺利地实施。

【1】刘田，姜蕾.零件的参数设计[J].四川兵工学报，2010,31(12):90-92．

【2】周密，何均，姜发玉.零件参数设计模型[J].杭州电子科技大学学报,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，高级工程师，研究方向为产品的三维设计与材料成形。E-mail：mengwugong@hj7412.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.03.012

U461.99

B

1674-1986(2017)03-048-04