基于NX的壓鑄模三維標準件庫開發及應用

本文介紹了NX在壓鑄模設計中專用標準件庫的應用，并通過壓鑄模澆口套標準件的實例應用說明了壓鑄模三維標準件庫的開發過程及設計規范。

1 引言

隨著計算機技術在制造業領域的廣泛應用，特別是數字化設計技術的迅猛發展，基于三維數據的設計技術成為壓鑄模工程技術關注的主要對象。在模具中所使用的標準件比例非常高，以壓鑄模為例，設計制造技術發達國家的模具標準化比例已經占到整個模具的80%左右，有的國家甚至更高，在模具的設計過程中標準件的設計、二維工程圖紙繪制的工作量也非常大。但在我國壓鑄模行業，企業設計人員在模具設計過程中使用標準件和進行標準件二次開發的比例還很低，占模具零件的45%左右，甚至更低。這就導致在進行壓鑄模設計和開發過程中，設計和制造階段的周期相對較長，同時制造成本也比較高。通過利用三維CAD設計平臺，建立壓鑄模標準件的三維零件庫，可以大大減少設計人員的重復勞動，簡化設計過程，提高模具設計質量，加快設計速度，從而使得模具設計人員可以將主要精力集中在模具設計的創造性工作中，對于提高我國模具設計與制造水平將起到重要的作用。

在三維CAD軟件平臺上建立參數化的模具標準零件庫是一項重要的應用開發工作，目的是在利用CAD軟件進行模具開發和結構設計時，可以直接提供標準化的重用三維零件模型及相關信息。當前通用的三維通用CAD設計軟件一般都沒有標準零件庫，專用CAD設計系統雖然有內置的標準件庫，但一般都是針對注射模的標準零件庫，還沒有專門針對壓鑄模的標準零件庫，而且基本上都是國外的標準，與國標還有一定的差距，再加上很多標準零件都不在內置標準庫內，從而給國內壓鑄模設計應用造成諸多不便。所以建立一個適合國情的壓鑄模標準零件庫就顯得尤為必要。

我國從90年代開始引進國外先進的三維CAD設計系統，經過多年的應用和經驗積累，大大提高了CAD的應用水平。其中在國內應用比較廣泛的有NX、Pro/E、CATIA、SolidWorks、Solid Edge等中高端CAD應用平臺。尤其以NX在模具設計及制造行業應用比較普遍，但最終用戶普遍感到該系統只有注射模標準零件庫，沒有提供壓鑄模標準件，隨著壓鑄成型在我國的快速發展，這已經成為制約企業發展的一個重要技術瓶頸。筆者在此以NX6.0為基礎，利用其豐富的二次開發功能和接口，輔助以Excel電子表格等一些相對比較簡單的工具對模具標準件的數據進行管理，開發一套壓鑄模專用的三維標準零件庫，在進行壓鑄模設計時，可以方便地調用庫零件并自動根據所選參數生成壓鑄模所需的標準零件。同時，這種開放標準件的方法也便于推廣，非常適合企業工程技術人員開發具有自身特色的定制標準件庫，同時也大大提升模具企業自身生存能力和市場競爭力。

2 關于NX的二次開發功能

NX軟件(以下簡稱NX)是CAD/CAM/CAE集成一體化的應用平臺，為了便于客戶進行適合自身的功能定制和二次開發，NX提供了豐富的二次開發接口和API函數，提供的二次開發語言及工具有NX/Open API、MFC、NX/Open Grip、NX/Open Menu script、NX/Open UI Styler、Knowledge Fusion（知識融合）、Visual C++、Visual.Net、Java等。

除以上工具以外，NX同時還提供了豐富的客戶化定制工具，這類工具不需要開發人員具備程序語言編程能力，只需會用NX進行圖形建模和利用Office電子表格軟件，就可以進行一系列標準件的定制開發。定制開發過程相對比較簡單，容易上手。NX提供的這類定制工具主要有：部件家族(Part Family)、重用庫(Reuse Library)、模具向導標準件管理中的標準件注冊向導、工藝工作室作者(Process Studio Author)、產品模板工作室(Product Template Studio)、用戶定義特征(UDF)、驗證規則編輯器、知識融合ICE、質量儀表板、加工模板、加工知識編輯器等。這些工具可以充分利用行業專家經驗知識，建立屬于企業的標準件庫和知識庫，極大的降低企業生產成本、提高企業的產品質量、縮短交貨周期、增強企業市場競爭力。

3 壓鑄模標準零件庫的開發思路

通過對NX二次開發和定制功能的了解和對比分析，以及壓鑄模標準零件的特點，本文選擇基于NX模具向導工具中標準件的結構來建立壓鑄模標準件庫，也就是利用NX的建模功能，再利用Office的電子表格軟件Excel文檔來構建壓鑄模標準件庫。這種方法對于幾乎所有NX的應用工程師，都能很容易的掌握并快速的用于實際工具，可以快速推廣基于NX壓鑄模標準件庫（模架、導向件、推出元件、標準組件、側向分型機構、澆口套、分流錐等）的建立。

基于NX構建標準件的一般步驟：

(1)創建標準件的參數化模型。
(2)創建標準件的圖像，并在圖像上標示其主要及次要參數名稱。
(3)注冊標準件。
(4)編輯標準件數據表。
(5)進行標準件測試、修改，最后定型。

4 標準零件庫的系統結構建立

下面以壓鑄模的整體式澆口套為例說明基于NX的標準件建立過程及規范。

4.1 壓鑄模標準零件三維模型庫的建立

根據澆口套示意圖，見圖1（整體式澆口套），在NX中建立壓鑄模3D模型。在構建模型時，結合壓鑄機參數，在NX中根據澆口套示意圖，建立參數表達式列表（見圖2，澆口套參數表達式列表）。模型各參數表達式取值如表1所示（澆口套推薦尺寸表）。

圖2 澆口套參數表達式列表

表1 澆口套推薦尺寸表

在建模過程中，通過利用建立好的參數表達式控制草圖各尺寸，草圖各參數如圖3所示（澆口套截面草圖），從而達到控制澆口套模型各參數，完成后的3D澆口套實體模型如圖4所示（澆口套3D模型）。

4.2 標準件三維模型參數庫的建立

在NX中構建好澆口套的3D模型后，參照NX模具設計向導標準件庫的結構，建立澆口套標準件庫的文件目錄結構以及參數庫文件，標準庫的目錄名可以根據自己需要建立(本文中所建的目錄為Casting)，Casting目錄下的文件及目錄結構如圖5所示（標準件庫文件及目錄結構）。

其中“bitmap”目錄存放調用標準件時的參數示意圖，“data”目錄存放標準件參數文件，澆口套標準件參數文件(本例中的參數文件為gate_sleeve.xls)內容如圖6所示（澆口套參數文件）。“model”目錄存放上一步驟建立好的NX 3D模型部件文件(本例中文件為gate_sleev.prt)。moldwizard_catalog.txt文件為標準件的注冊目錄文件，具體內容如圖7所示（標準件注冊目錄）；casting_reg.xls是澆口套標準件庫注冊文件，其中記錄了標準件的圖片、參數以及3D模型文件所存放的目錄，具體內容如圖8所示（標準件注冊內容）。

4.3 標準件庫的調用測試

完成以上工作后，將整個Casting目錄拷貝至目錄“NX安裝目錄\moldwizard\standard\metric\”后，就可以在模具設計中調用測試。主要測試標準件調用時顯示是否正常，參數庫文件中的各標準參數調用是否正確協調，修改各參數時，模型更新是否正常等，如有問題按提示逐步修改，直至標準件的調用完全符合要求為止。

5 結束語

本文介紹了基于NX平臺，以參數驅動為核心的參數化標準零件庫的設計原理和結構。該方法不需要用到各種復雜的計算機編程語言，操作簡單，容易掌握，非常適合模具設計等工程技術人員應用。