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基于NX的产品三维标注
时间:2016-12-29  作者:模具联盟网  点击:  评论:  字体:T|T

引言

    三维设计软件NX中PMI(产品制造信息)模块,实现了三维标注的功能,把产品几何制造信息以及非几何制造工艺信息都在三维空间表达,方便产品设计过程的管理,提高设计重用性和数据一致性等,缩短了产品的研制周期,降低设计和生产成本。

1  产品标注发展历程

    1.1 早期的手工绘图标注

    早期的徒手绘图,仅使用铅笔绘图和标注。这种绘图方法需要画直线、圆、圆弧和目测等的基本功。使用的工具也十分简单,如铅笔、丁字尺、三角板、圆规以及后来的手工绘图机等。这是一项细致、复杂而又冗长的劳动,不但效率低、质最不容易保证,而且周期长,不方便修改,已经基本被二维CAD制图软件取代。

    1.2 二维CAD制图和标注

    二维CAD图纸是全世界工程师的“语言”,相对于手工绘图,降低了工程师的劳动强度,方便修改。提供了丰富分类图库和通用详图,提高了图纸的重用性,提高了生产效率。CAD设计的计算精度、计算速度和复杂程度都是手工绘图无法比拟的。还有就是二维CAD的图纸保存在软盘、硬盘上,资料的保存长久,调用极为方便,再也不用担心资料因为受潮、虫蛀以及破坏性查阅造成的不必要损失。

    1.3 三维建模与三维标注

    二维CAD制图仍然没有摆脱工程师在头脑中根据画法几何、机械制图等知识和经验从二维视图中重新构建三维模型的过程。随着计算机辅助设计的不断发展,三维建模和三维标注的出现将省去二维工程图,节省了从三维到二维再从二维到三维的时间,使设计制造过程直观,明确,三维化。

2  NX PMI的标注内容和特点

    2.1  NX三维标注的内容

    产品加工过程中需要大量的信息,因此工程师在设计产品时要尽可能详细地标注,如尺寸、粗糙度、公差等几何制造信息,非几何制造信息要求如技术要求、加工信息、夹紧定位、表面处理、工艺基准等。NX三维标注内容如图1所示。若将产品设计及加工过程中需要的大量信息全部标注在三维模型上,会显得杂乱无章。鉴于此,本文将这些大量信息分类为设计信息和工艺信息,通过构建符号化的语言,运用三维标注方法并按照加工工艺过程将此道工序加工所需的信息标注在三维工序模型上。

    2.2 NX三维标注的特点

    NX三维标注,从表现形式上看,就是将现在普遍使用的二维CAD设计软件的工程图中的尺寸、尺寸公差、粗糙度、形位公差、基准、技术要求以及工艺制造要求等几何制造信息和非几何制造信息标注在三维模型立体空间中。三维标注的目的是摆脱从三维到二维再到三维的冗长过程,将二维工程图纸中的信息集成到三维模型中,用来对产品进行全面的数字化定义,实现设计制造工程的三维化和一体化。

3  NX PMI应用实例

    NX三维标注基本步骤:

    (1)首先进入NX软件,打开相应的文件路径,选择要进行三维标注的文件,打开进入NX设计环境。选中“Start”下拉列表中的PMI,调出NX三维标注的功能菜单,进入三维标注环境。

    (2)可以在工具栏空白位置处右击,选中“PMI”,激活PMI工具栏;或者在菜单栏选择PMI下拉菜单的Dimension中的inferred选项来进行标注,标注方法和二维CAD软件标注方法相类似。与二维工程图标注不同的是,用户要选择不同的平面放置尺寸。这个平面可以是坐标系的平面也可以是用户自己定义的平面。

    (3) NX的三维标注也可以创建剖视图,在剖视图上进行标注操作。如果要在其他剖视图上进行标注操作,双击激活该剖视图为工作状态即可。同样,可以添加Note. Feature Control Frame.Datum Feature Svmbol、Data Target、Surface Finish以及Balloon等。

    (4)在较为复杂的三维标注中,应建立标注平面来组织和表达所有非几何信息。三维标注尺寸的平面一般定义在1个或多个几何特征的表面的垂直交叉或者对齐延长面上,在用户创建的各个标注表面上表达所标注的信息。这样做可以满足对产品管理标注的各类管理要求。

图1  NX PMI应用实例

图1  NX PMI应用实例

4 发展趋势和未来应用前景

    4.1 现有设计制造模式的限制

    二维工程图在我国起源很早,工匠师傅们有大量的经验、画法几何和机械制图的知识,习惯了从多个二维视图重新构建出三维产品模型的生产方法。二维图纸和零件表对我国机械行业有深远的影响,并且贯穿了工艺设计、零件设计、装配、检验以及加工等环节。不仅设计人员的观念转变困难,相关软件和机器设备的更新,企业的管理模式推广NX三维标注过程中的困难。  

    4.2 NX三维标注进一步标准化

    为了使三维标注成为当代工程师新的语言,应该对NX三维标注的各种方式进行规范,参考已有的国家标准,并结合实际情况,制定适应于相关行业的数字化产品定义标准化。开发产品模型三维标注标准检查工具,来减轻人工检查的工作量。

    4.3  注释信息的完备性和形式化

    注释信息的完备性指的是注释信息是否完全确定了产品的设计和制造工艺信息。几何设计信息是否完备可以由几何造型器查看是否欠约束来确定,而制造工艺信息是否完备很难由计算机自动判断。比如一个零件的注释信息中没有明确指出应该铸造加工还是切削加工,若计算机根据粗糙度信息也无法做出判断,则后续工艺规划、制造环节也将无所适从。继续研究注释信息完备性和形式化的方法,可以引入知识工程和专家系统方法,必要时加入人的交互。

    4.4 标注信息的管理

    产品设计及加工过程中需要的大量信息全部标注在三维模型上,会显得杂乱无章。鉴于此,NX三维标注应通过构建符号化的语言,借鉴二维图纸的一些方法,并按照加工工艺过程将此道工序加工所需的信息有序的标注三维工序模型上。

5 结论

    NX三维标注技术通过标注甲面将传统二维CAD工程图中产品的尺寸、公差、粗糙度、基准、技术要求等信息标注在产品的三维立体模型空间中,摆脱二维工程图纸对工程师的束缚,在直观明确的全三维立体空间中,提高了工程师的创新能力。不仅如此,NX三维标注技术通过注释信息的结构化和形式化,将传统二维工程图中产品的制造工艺信息集成到三维模型中,形成主模型驱动产品的设计制造一体化。尽管目前在我国推行NX三维标注技术过程中,会遇到设计观念,设备落后,三维标注的标准化等方面的阻碍,以及NX三维标注本身注释信息的完备性及形式化还不完美,但NX的PMI模块引领了三维产品设计制造一体化的趋势,展现着良好的应用前景。


(编辑:梁嘉琪  来源:互联网)

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