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基于NX参数化自顶向下的设计方法及其在减速器中的应用

2016/9/5    来源:互联网    作者:常娟  刘德仿  王斌  胡志斌      
关键字:自顶向下  参数化  控制结构  并行设计  自动化装配  
介绍了自顶向下的设计方法,并且在NX中利用自顶向下的方法对减速器进行了设计,将自顶向下方法和NX参数化相结合,通过建立减速器的控制结构,实现了减速器的整体结构控制;利用NX的wave功能和“表达式”功能实现了参数的逐级传递、各零件参数之间的关联、零部件的并行设计和自动化装配。

    为了适应迅速变化的市场需求,提高市场竞争能力,实现产品的快速设计一直是设计行业的研究焦点,设计过程智能化是国家科技部智能制造科技发展“十二五”规划中重点研究的领域之一。

    传统的自底向上设计方法零件之间没有数据联系和约束,其装配过程是通过坐标变换将设计好的零件拼凑在一起的过程,零件不会因为其他数据的改变而改变,主要适用于装配无关联的结构,逐渐不能适应现在产品的更新速度。而自顶向下的设计方法可以实现设计数据从原理布局向装配结构传递,零件与零件之间也能进行数据传递,可以保证装配结构整体的数据关联性及约束信息,更好地实现产品的快速设计。

    本文利用NX 的“表达式”功能和wave功能,很好地解决了参数传递和尺寸关联的问题,将自顶向下的设计方法和NX的参数化完美结合,在后期修改时可实现关联性修改,使产品的设计周期进一步缩短。

1 NX参数化技术和自顶向下的设计

    NX是一套集成CAD/CAM/CAE等一系列模块的系统软件,提供了一个基于过程的产品设计环境,使产品开发从设计到加工实现了数据的无缝集成,从而优化了企业的产品设计与制造。而且,在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟,提高设计的可靠性和实用性。

    通常,参数化设计是指零件或部件的形状比较定型,用一组参数约束该几何图形的一组结构尺寸序列,参数与设计对象的控制尺寸有显式对应,当赋予不同的参数序列值时,就可驱动达到新的目标几何图形,其设计结果是包含设计信息的模型。参数化设计可以方便设计者根据实际情况对零件或部件的特定参数进行修改,进而实现模型的更改。实现参数化的方法比较成熟的有以下4种,其优缺点如表1所示。

表1 实现参数化的方法优缺点对照表

表1 实现参数化的方法优缺点对照表

    实现参数化设计不同的软件有不同的方法,对于Pro/E可利用模型系统,在NX中实现参数化设计有3种方式:1)使用草图对零件进行参数化设计;2)使用表达式对零件进行参数化设计;3)利用形状约束条件建立截面之间的相关对应关系来对零件进行参数化设计。本文利用的是第2种方法实现零部件的参数化设计。产品的自顶向下设计过程一般包括:功能概念分析、结构装配设计、零部件的详细设计。功能概念分析是指根据产品的功能要求分析得出产品的组成方案、总体驱动参数、产品的参数总体驱动路线图的过程;结构装配设计是根据产品的外形要求进行零部件的位置分配得出产品的总体控制结构图的过程;零部件的详细设计是指在总体控制结构的约束下进行零部件的细节设计。

2 基于NX参数化自顶向下的设计方法在减速器上的应用

2.1 基本思路

    本文利用基于NX参数化自顶向下的设计方法对直齿轮二级减速器进行了设计,可实现参数的有效传递和零部件的自动化装配。基本思路如图1所示:在NX环境下首先建立一个“装配体”文件,在该文件内建立减速器的控制结构,其主要元素为关键的点、线、面,然后利用NX的wave功能将控制结构的点、线、面分别分配给下一级具体的部件,在每一个部件内再次利用NX的wave功能将部件内的点、线、面分配给具体的零件,从而进行具体零件的建模,最后将所有零件模型采用绝对原点的方法进行装配,得到最后的产品模型。

图1 基本思路流程图

图1 基本思路流程图

责任编辑:屈婷婷
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