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基于NX参数化设计的钻模设计

2017/10/12    来源:互联网    作者:王聪  姜玮琳  于昭洋      
关键字:NX  参数化设计  CAD建模  钻模  
工具零部件的通用化、标准化和系列化可以有效提高工具设计质量、缩短工具开发周期,而基于三维CAD软件的参数化设计比普通二维设计能更好的满足制造信息化的要求。主要介绍NX参数化设计的思想,并对某座圈钻模的参数化设计方法进行了阐述,最终实现参数化设计快速建立所需要的三维模型,提高了设计质量和设计效率。

0 引言

    CAD技术的应用目前已经从传统的二维设计逐步向三维设计过渡。从实现制造业信息化的角度来说,产品的三维模型可以更完整地定义和描述设计及制造信息。

    在进行工具设计和工具开发时,零部件的通用化、标准化和系列化可以有效的提高工具设计质量、缩短工具开发周期,而基于三维CAD软件的参数化设计比普通二维设计能更好的满足制造信息化的要求。

    NX是一款CAD/CAE/CAM集成软件,具有强大的参数化设计模块,在设计和制造领域得到了广泛的应用。本文以NX为依托,介绍了三维参数化设计的实现方法,并结合某钻模实例分析了一种三维零件库的建立方法。

    钻模是一种引导刀具在工件上钻孔或铰孔用的机床夹具。在水轮发电机座圈上通常有若干组4xM16螺纹孔,由于孔位于座圈的内环侧,座圈的直径比较大,而加工孔的精度要求又比较高,单纯通过划线找正的方法进行加工,不仅生产率低,而且划线容易产生误差以及通过划线找准的钻孔质量也不高。钻模的使用可以保证加工孔的位置精度并提高生产率,而运用NX的参数化设计可以快速准确的对钻模进行设计,不仅规范而且提高了生产率。

1 参数化设计思想

    参数化设计(Parametric Design),就是将设计要求、设计原则、设计方法和设计结果用灵活可变的参数来控制,以便在人机交互过程中根据实际情况随时加以更改。在工具设计时,经常会遇到系列化的设计,就是一系列部件具有相同的基本结构和尺寸,同时还具有各自的结构特点和特殊的尺寸要求,如果对每一个部件进行常规设计,会产生很多重复工作。因此,当遇到这种系列化的设计时,参数化设计的应用就再合适不过了,参数化设计的意义就是按照工件特点灵活的设定一系列参数,并通过修改参数建立起想要的模型完成设计,所以它的易于修改性是至关重要的。

2 钻模的参数化设计

2.1 分析钻模特点并提取特征参数

    图1为将要设计的钻模结构示意图。其中,项2、4、5、7、8、9均为标准件,只需从事先建立好的三维零件库直接调用即可。因此,钻模的设计关键在于对项1、3、6的设计。项1前挡板和项6后挡板结构比较简单,参数较少,项3定位板相对比较复杂,参数较多,因此在这里着重介绍项3定位板的参数化设计方法,项1前挡板和项6后挡板可参照项3定位板的设计方法进行设计。

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    图1 钻模结构示意图

    图2为项3定位板的具体尺寸,从图中可以看出,不同钻模定位板的可变参数(以下称表达式参数)有D、B、H、L、l1、l2、l3、l4、b1、b2、D1,共11个参数。

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    图2 定位板尺寸

    图3为除去固定参数后需要进行参数化的尺寸标注示意。可以看出,设计不同的钻模定位板,只需要设定以上参数,计算机就会根据固定参数和设定的表达式参数自动生成定位板的三维模型,所以设定合适的固定参数和表达式参数是至关重要的。

2.2 钻模的参数化三维零件库的创建

2.2.1 创建三维零件库的基本原理

    根据相似性原理对需要建库的零件进行分类,确定其能够完整表示零件族或零件系列所有零件特征的复合零件。复合零件是在NX环境下用交互方式创建的三维零件模型,我们称其为三维零件样板。复合零件综合了该零件族所有零件个体的形状和结构特征,即基于复合零件可以派生该零件族的任何一个零件,零件可以继承复合零件的全部特征或部分特征。之后,在三维零件样板的基础上确定一组设计参数来控制模型的形状和拓扑关系,并建立零件族设计参数的系列尺寸。最后,通过选择不同系列尺寸来自动生成零件的三维模型,从而实现三维零件库的创建。

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    图3 定位板的表达式参数

2.2.2 创建三维零件库的基本方法

    首先利用NX中的工具—表达式命令,设定固定参数和表达式参数D、B、H、L、l1、l2、l3、l4、b1、b2、D1,并生成一个三维零件模型,再利用工具—部件族命令,选取表达式参数,添加到选定的列中,选择创建命令进人Excel工作表。在Excel里面,根据钻模常用表达式参数值录入8组数据,如表1所示,保存族并退出部件族,带参数的三维零件样板生成并存储在三维零件库中。

责任编辑:张纯子
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