NX三维标准件库的建立方法

NX三维标准件库的建立方法
本文利用NX软件的二次开发工具，详细介绍了我所标准件的建库方法，同时探索了友好界面的开发，此项研究将有利于提高我所设计人员的工作效率，推动NX软件在我所更有效的应用。

1 引言
西门子公司SIEMENS PLM sofware的NX是一个优秀的机械CAD/CAM/CAE一体化高端软件，它基于完全的三维实体复合造型、特征建模、装配建模技术，能设计出任意复杂的产品模型。

再加上技术处于领先地位的CAM模块、内嵌的CAE模块，使CAD，CAE和CAM有机集成，可以使产品的设计、分析和制造一次完成，NX软件目前已经是我所用于产品研发和数字化加工的核心软件，是所有设计人员的必备工具，该软件的应用大大提高了我所武器型号研制效率，有效地提高了产品研发质量；同时该软件的使用将进一步推进我所科研工作信息化进程，实现与PDM系统的无缝集成。

但是任何一个CAD软件都应根据各单位和用户的特点进行再开发，创建本地化的应用库，才能取得比通用软件更有针对性、设计效率更高、设计质量更好、反映速度更快的效果。

本文是利用西门子公司NX软件作为开发平台，利用图形参数化思想和图形库建库工具部件族电子表格Spreadsheet进行所标准件的二次开发，通过NX软件面向用户的二次开发工具User Tools开发了标准件库的用户界面，该方法的研究将有利于设计人员对所标准零件的设计、修改、查询和装配图的零件调用，减轻设计人员的工作强度，提高了设计效率。

2 确定建库方法
分析所标准件各零件的结构特点，其共性是同一零件有多个变量尺寸组成，从而形成外形相似而尺寸不同的一组零件家族，为了节省开发时间，应基于零件的共性，选择一组参数建立几何模型，通过改变变量尺寸，达到相应几何模型的更新，因此设计过程中必须进行参数化设计。

NX为用户提供了图形建库工具Spreadsheet（电子表格），它具有一个友好的、自然的表格驱动界面，从而使参数化设计变得非常清楚和明了。

它有以下几方面的特点：
a.通过一种标准的表格布局建立一组标准件的参数表，使用该表可对标准件模型内的各种尺寸类型进行驱动；
b.可配合使用Expression公式驱动功能，对标准件内无关紧要的尺寸进行公式驱动，这样就可以生成既有关键尺寸又有形象外观的标准件系列；
c.计算机可以优化几何图形；
d.通过分析脚本增加造型设计：可以节省绘图时间并预先进行装配和出装配图，节约设计时间，提高了设计效率；
此外，Spreadsheet还允许你建立或调入一个表格文件，这个表格文件中包含一组变量和多组数组，标准件三维实体的prt文件的变量与表格变量相对应，而每组数值是所标准件中的一个规格。

在调用表格驱动功能时，你可以任意澈活一组数值，或者选择所有数组，选择Create part family生成零件家族，就能够得到各个不同零件的prt文件，用户以后就可以直接调用这些零件。

Spreadsheet生成的Part文件中的参数仍可以再次进行修改。

设计时调出prt文件，再针对具体情况对标准结构的位置尺寸及少量参数上的改变，就可完成设计工作，这无疑会大大缩短设计周期。

3 建库步骤
建立标准件应遵循一定原则，即建模时坐标系应在标准件的对称中心位置，模型特征应尽量少。

特征间尺寸用关系表达式表示；每个标准件应在菜单“装配(Assemblies)”中设置“参考集(Reference Rets)”，调出时仅显示特征实体(Solid)。

下面仅以某一标准件为例说明其建库的方法：
3.1 标准件模型的建立
由于同一标准件的规格较多，为了下一步方便进行电子表格驱动，可按最小化规格建模，这样就可在第一个配置输入电子表格尺寸值时，方便地将尺寸名称与尺寸值对应起来，让模型与最小规格尺寸值建立正确的对应关系，是参数化的重要过程。

建立模型时应先分析零件的外型特点，以及零件变量尺寸的定位关系，对一些外形规则部份可用体素、特征建模。

而对于外形不规则，由多个变量控制的部份，可用草图Sketch来建立模型，草图尺寸标注方法要尽可能与标准件的尺寸标注方式一致，以便在后面进行参数化控制，并为下一步建立数学表达式提供方便。

图1是某一标准件实体模型图。

图1 三维实体模型图
3.2 建立数学表达式
进入表达式Expression对话框中，将表达式内的参数与标准件的可变参数一一对应，并按照标准件变量名对参数表达式进行重命名Rename和Edit。

对利用体素和特征建模，表达式没有生成的尺寸，可将该尺寸与表达式内的相关尺寸建立关联，图2是编辑表达式对话框，表达式内各变量的含义可参见图4对话框中的二维图。

图2 编辑表达式
3.3 建立部件族电子表格列表
进入零件家族Part families，在Available Columns栏内选定标准件可变参数表达式，点击Add Column放在Choose Column栏内，待选定所要参数后，点击Create进入Spreadsheet （电子表格）内。

3.4 填写并编辑电子表格
在Spreadsheet内要输入标准件零件系列号以及相关可变参数值(D1、D2…)，填写完毕后，选择Part Pamily的Verify Part生成零件，测量模型是否按尺寸被驱动，明确参数选定是否正确，特上述工作明确无误后，可选择Patt Family的Sawe Family来存储该电子表格。

所有家族零件都是以后缀为prt的格式存放在用户指定的路径上。

这种方法提供了一个用NX 3D实体格式定义的标准件库系统，创建直观、容易，并能通过直观的图形界面调入装配体；可使标准件具有子装配功能。

通过以上方法我对几十种不同规格的所标准零件建立了数据库。

图3是某标准件的数据库。

图3 某一标准件的数据库
4 标准库应用界面的二次开发
建立完标准库后，所得到的仅仅是不同参数的prt零件被存放在硬盘上，用户可随时调用，但遗憾的是没有一个良好的用户界面，给用户调用标准件带来了不便。

如果能将设计的标准件挂靠的NX的用户界面上，将为用户提供方便。

本人采用NX为用户开放的二次开发工具User Tool来开发标件对话框，利用Toolbar来建立标准件菜单条。

4.1 利用User Tool开发标准件对话框
Uset Tool可以使用图标、按钮以及列表中的条目来引导NXUNC程序、MACRO程序或UTD(即User Tool Define)文件的执行。

User Tool建立的扩展名为UTD(User Tool Definition)文件来表示对话框。

建立或编辑用户工具定义文件，应首先通过文字编辑进行，UTD是一个ASCII文件格式，它由四部分组成：头模块、图标模块、按钮模块和列表模块，它的书写格式是以关键字+值组成的，如：NAME、BITMAP、TYPE、ACTION等，下面是某标准件对话框开发实例：（图4是开发的某标准件对话框）
图4 利用UserTools开发的对话框
4.2 利用Toolbar建立标准件菜单条
NX提供了一个标准的菜单条，通过它用户可以很方便的新建、打开、编辑，修改、存储文件，以及视图旋转、放大等工作，当建立了多个标准件库后，建立友好的用户界面，将开发的标准件菜单条挂靠在NX界面上，当点击某图标，相应标准件的对话框就出现在NX 图形界面上，这将为用户使用标准件提供了方便，提高了工作效率。

以下是某标件菜单条的部分编辑语句。

图5是开发的标准件菜单条。

图5 基于NX界面用户开发的标准件工具条
5 总结
NX面向用户开放的非编程建库工具和参数化方法设计标准零件，这一方法避免了用程序开发图形库的弊端，减少了开发工作量，有利于扩充图形库。

引用参数化设计技术建立的图形库，能有效地对因图形尺寸变化而引起的图形相关变化进行自动处理，便于用户进行设计修改，可使设计人员从大量繁重而琐碎地工作中解脱出来，有利于提高设计人员的工作效率。

对实现研制过程中数据的无障碍共享，提高数据的重用性将起到重要的作用。