丁　刚，赵让乾

(1.济源职业技术学院机电工程系，河南济源459000；2.河南工程学院机械工程学院，河南郑州451191)



合理运用NX表达式加速产品设计进程

丁刚1，赵让乾2

(1.济源职业技术学院机电工程系，河南济源459000；2.河南工程学院机械工程学院，河南郑州451191)

为提高产品设计效率，在使用软件过程中，应结合自身企业产品的特点及软件功能进行一些有针对性的定制。本文结合广泛使用的法兰零件，说明运用NX表达式进行产品设计定制的方法，运用此方法可通过修改几个参数来灵活高效地设计不同类型及规格的产品，从而大大提高产品设计效率。

NX表达式参数化设计效率

0　引言

在当今企业激烈竞争的环境下，现代企业要在同行业中保持竞争力并占有市场份额，就必须加速产品开发设计及生产进程，不断地开发出新产品，并快速推向市场，满足多变的市场需求。

产品的设计制造需要有强大的软件支撑，西门子PLM的NX软件是集计算机辅助设计、制造和工程分析(CAD/CAM/CAE)于一身的全面综合软件产品，功能强大，能全面提升产品设计和制造环节的灵活性，从而有效地减少用户设计及加工过程中的工作量，缩短产品的上市时间[1-3]。

但因为各个行业领域的产品千差万别，要求各异，NX作为一款通用集成软件系统，致力于实现一般设计性软件通用的功能，而不可能面面俱到满足每个行业及每个公司所有个性化的需求。所以，用户在使用NX软件过程中，根据自身企业产品的特点进行一些有针对性的定制对提高产品的设计效率，缩短产品设计周期具有重大意义，是必不可少的。本文结合在多个领域广泛使用的法兰零件，说明运用NX关系式进行设计定制的方法，运用此方法可通过修改几个参数来灵活高效地设计不同类型及规格的法兰产品，从而大大提高产品设计及后续加工的效率。

1　产品设计的参数化方法

法兰，又叫法兰凸缘盘或突缘，在机械生产设备中使用广泛，被大量用于化工、电力、石油管道、高楼建设、煤矿、焦化、输水管道等领域的管道及管件之间的相互连接，也可用于两个设备之间的连接，如减速机法兰，用于减速机与电机的连接[4]。法兰连接或法兰接头，是指由法兰、垫片及螺栓三者相互连接成的可拆连接。法兰的型号及结构参数多变，如图1所示示例，各个法兰的内、外径尺寸、法兰孔数、孔径及凸缘的直径、高度等参数都经常变化，如果在设计及加工过程中采用传统的交互式操作方法，则工作量大而效率低。

图1　型号多变的法兰

分析法兰零件，可看出虽然其结构及尺寸参数多变，但形状具有相似性，可采用参数化设计方法进行处理。参数化设计方法是利用零件结构形状上的相似性,以合适的基本参数为变量,利用软件的参数化设计功能以及编写一定的程序来对模型进行定义，设计时赋予参数不同的值，模型即可快速实现变化更新。通过采用合理的模型样板及参数变量，可使一个模型样板生成较多的零件, 大大提高系列产品设计效率[5]。

NX提供了参数化建模的方法，其表达式编辑器可用于建立及编辑条件、几何及算术表达式，从而定义及改变零部件的尺寸与性能。在建立草图，标注草图尺寸时，系统将对草图的尺寸建立相应的表达式。当用户创建一新特征时，系统会为该特征的参数自动产生表达式，除了系统自动产生的表达式外，用户也可以自己来创建及编辑所需表达式，利用表达式来定义及控制草图、特征、部件及其它几何对象之间的相互关系(包括各个特征之间的相互尺寸和位置关系及装配图中各个部件之间的位置约束关系)。

2　利用NX表达式进行法兰设计

针对法兰零件的特点，利用NX的表达式进行了参数化设计，具体方法如下：

图2　建立草图

1)启动NX8.0程序，新创建一模型文件，命名为“FALAN”；在建模环境下，在XY基准面内建立如图2所示的草图。

2)点击“工具”菜单，点击“表达式”，则进入如图3所示的“表达式”编辑器对话框。建立表达式D1=250(法兰外径)、D2=215(孔分布圆直径)、D3=150(法兰内径)、DTT=180(凸缘直径)、H1=20(法兰厚度)、KS=24(法兰孔数)、RK=10(法兰孔直径)、TYH=10(凸缘厚度)。

3)将设置的参数变量赋予对应的草图尺寸及拉伸特征参数，则系统即可按照要求生成如图4所示的24个孔的法兰模型。

图3　建立表达式　　　　图4　模型实例

4)改变参数及运行结果 为设计不同结构及尺寸的法兰零件，只需在图4所示的界面中根据实际需要改变相应参数的数值，模型结构便会随之改变。比如设置各参数为D1=250(法兰外径)、D2=175(孔分布圆直径)、D3=100(法兰内径)、DTT=120(凸缘直径)、H1=20(法兰厚度)、KS=6(法兰孔数)、RK=35(法兰孔直径)、TYH=50(凸缘厚度)，即可相应生成图5所示的零件模型。若改变参数并令TYH=0(凸缘厚度)，则会生成图6所示的无凸缘的平板法兰零件。

图5　改变参数的运行实例　　　　图6　平板法兰

3　结语

本文介绍的方法使设计变得方便快捷，通过几个参数的驱动来灵活高效地实现不同类型及规格的一系列产品的设计，此方法也可用于其它产品的设计，可极大提升设计效率[6]。

在利用表达式进行产品设计的过程中，应充分考虑产品的结构特点，合理选择建模的关键参数来建立表达式，必要时给出恰当的注释说明，保证快速、准确地实现产品的参数化驱动。

[1]朱光力,等.UGNX8.0产品造型及注塑模具设计实例教程[M].北京：人民邮电出版社，2013.

[2]展迪优.UG NX 8.0快速入门教程[M].北京：机械工业出版社，2012.

[3]刘昌丽等.UG NX 8.0完全自学手册中文版[M].北京：人民邮电出版社，2012.

[4]许欣宇. 一种减速机用的新型易装卸法兰连接结构[J].机械工程师，2013(7)：175-176.

[5]丁刚. 轴类零件的参数化绘图[J]. 计算机辅助设计与制造,2001(9)：71-73.

[6]丁刚. 基于Pro/Program方法及族表的产品参数化设计[J]. 机械工程师，2008(5)：151-152.

Using NX expressions to accelerate the process of product design

DING Gang，ZHAO Rangqian

In order to increase the efficiency of product design, specific customization should be done to the designing software based on the characteristics of the product. In this paper, we elaborated the method of product design using NX expressions combined with the widely used flanges. Such method enables designers to effectively design products of different types and sizes by modifying parameters, thus greatly increasing the efficiency of product design.

NX，expression，parameterization，design，efficiency

TP391.7

B

1002-6886(2016)04-0094-03

丁刚(1972-)，男，河南信阳人，副教授，硕士，研究方向CAD/CAM。

2016-02-24