1 參數化設計的必要性
CAD（計算機輔助設計）技術的應用已經由傳統的二維平面繪圖逐步向三維立體設計過渡。三維立體設計與二維平面繪圖技術相比，具有以下優點：
（1）能使客戶更早地看到產品，參與協同，有利于商業成功；
（2）提高產品設計質量。全三維設計可以完全解決設計中的干涉問題，為仿真分析提供可靠的基礎數據；
（3）大大縮短了設計、制造周期。三維設計的表達方式直觀明了，可視化的零件幾何信息和制造信息，有利于制造人員工作的開展。無需花費大量時間來讀懂零件的幾何形狀、裝配關系和制造信息等，制造人員便可直接使用三維信息模型和相關文檔開展相關工作。
三維設計相比二維繪圖雖然有較大的優勢，但是在新產品的開發和設計過程中，仍然有許多重復性勞動。因此為提高產品的設計質量、縮短產品的開發周期，有必要將各零部件標準化、通用化和系列化。本文以NX為平臺，結合參數化設計在聯軸器設計中的應用實例，介紹了基于NX三維參數化設計的應用。聯軸器設計中非常重要的一個問題就是更改設計麻煩。有時產品只是做了一處小的修改，而整個結構尺寸卻產生較大變動，需要重新設計很多零部件。原有的很多設計資料也很難被有效的利用。根據以往的設計經驗，利用三維軟件開發出參數化的零部件結構并建立標準零件庫，可以大大減少重復性勞動，從而提高設計的效率，縮短設計周期。
2 NX的參數化設計方法
所謂參數化設計就是將設計要求、原則、方法和結果等用靈活可變的參數來表示，以便在人機交互的過程中根據實際情況隨時加以更改。
在NX中實現參數化設計的主要方法有3種：
（1）表達式法
表達式在參數化設計中占有非常重要的地位，不僅可以用表達式控制同一零件上不同特征間的關系，還可以用它控制一個裝配中不同零件之間的關系。比如用一個表達式來建立聯軸器軸孔直徑和軸孔長度之間的關系。當聯軸器的軸孔長度改變后，它的軸孔直徑會自動更新。表達式的功能非常強大，它使NX實現了參數化設計。表達式的使用，方便了用戶對模型的編輯和修改；用戶還可以通過更改表達式，來改變實體模型的特征尺寸或對特征重新定位。
使用表達式還可以產生一個零件族。通過改變表達式的值，可以將一個零件轉為一個帶有同樣拓撲關系的新零件。表達式法有數學表達式法、條件表達式法和幾何表達式法。
（2）電子表格法
在NX建模應用中，可以將電子表格法看做是高級的表達式編輯器。把部件的信息抽取到電子表格里后，在更新部件前進行手工處理。事實上，電子表格法是為參數化設計提供了方便有力的工具。
（3）程序設計法
程序設計法需要采用專門的二次開發工具進行參數化設計。NX常用的二次開發工具有NX/Open、NX/Open API和NX/Open GRIP等。表達式法和電子表格法的設計過程比較簡單、方便，不需要使用專門的軟件進行編程，操作人員可以方便地實現產品的系列化參數化設計。但是這2種方法必須依賴于NX系統的數據庫，所以有一定的局限性。而程序設計法不需要依賴NX系統的數據庫，但缺點是對設計人員的編程能力有較高要求。一般情況下，在實際設計中企業的技術人員常使用表達式和電子表格2種設計方法，而且經常將二者結合起來使用，而程序設計法較少使用。下面就重點介紹表達式法和電子表格法參數化設計在聯軸器設計中的應用。
3 聯軸器的參數化設計
由于同一型號不同規格的聯軸器，只是尺寸不同，外形是完全相同的，因此只需要完成其中一個產品的建模，然后使用NX的“部件族”功能創建聯軸器的標準件庫，這種方法只需要指定關鍵變量作為表達式，然后利用電子表格（Excel）管理表達式并輸入零件的數據，即可完成標準件庫的建立。通過HL型彈性柱銷聯軸器（GB）模型庫的建立來說明參數化建模方法。操作步驟如下：
（1）通過分析聯軸器零件模型來提取特征參數，建立三維模型，如圖1所示；
圖1 HL型彈性柱銷聯軸器
（2）使用“表達式”功能定義變量；
（3）定義部件族變量，啟動“部件族”工具：選擇【工具】→【部件族】。添加變量到“選定的列”中，單擊“添加列”按鈕將它們添加到“部件族”列表中；
（4）點擊“部件族”對話框中的“創建”按鈕，彈出創建“部件族”的Excel電子表格，根據國家標準中的數據向電子表格的工作表中添加數據，完成結果如圖2所示；
圖2 創建“部件族”電子表格
（5）選擇Excel電子表格的菜單命令“【部件族】→【保存族】”，系統保存并退出電子表格，并返回到NX，“部件族”對話框中的“編輯”按鈕被激活。點擊部件族對話框中的“確定”按鈕，保存部件，完成“部件族”的創建。并保存零件，完成部件族的建立。
（6）調用。新建一個公制的部件，并進入裝配應用環境。選擇【裝配】→【組件】→【添加組件】，選擇上一步完成的部件族零件后點擊“確定”。系統打開圖3中的“選擇族成員”對話框，在對話框中選中需要的值（如HL6），點擊確定。創建完成的聯軸器系列部件族如圖3所示。
圖3 聯軸器系列部件族
4 結語
（1）方法簡單，易學。這種方法無需學習專門的編程軟件開發，只要熟悉NX的建模操作，一般的企業技術人員都可以完成產品的參數化設計；
（2）效率高、實用。企業的技術人員可以建立屬于自己企業的系列化產品庫，這樣不僅可以避免大量重復性的工作，提高工作效率，而且也有利于后期產品庫的擴展和維護；
（3）缺點是有一定的局限性。這2種方法必須依賴于NX系統的數據庫。
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本文標題：NX參數化設計在聯軸器設計中的應用
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