应用NX进行产品工序模型设计

随着三维设计技术的进步与发展，三维软件正被越来越多的应用于产品的工艺设计。工序模型是产品制造过程中重要的依据，本文针对产品的三维工序模型生成过程进行分析，并对初始化环境设置、模型构建方法、模型视图的划分、尺寸标注及模型等过程进行了详细介绍。

一、引言

近几年，随着数字化技术的不断发展，工程产品设计基本实现了三维设计，为了实现与三维产品设计接轨，制造企业逐渐开始研究应用三维软件进行工艺设计，特别是MBD（Model Based Definition，基于模型的定义）技术出现以来，国内外航空企业开始在制造环节应用三维手段对产品各阶段模型进行定义。很多企业依托三维软件进行二次开发，形成专用的工艺设计工具。但是无论怎样开发，都是针对软件已有的功能进行重组和优化，其基本工作原理都是基础软件的原有功能。在基于模型的工艺设计过程中，通过工序模型来表达制造要求，所有的制造信息都附着在三维模型上，因此工序模型的构建显得尤为重要。本文针对应用NX软件完成工序模型设计进行介绍。

二、初始化环境设置

初始化参数使工序模型的建模环境保持一致，对于构建模型的工作量有很大影响，初始化环境设置得当，可以减少很多重复工作。初始化参数主要包含图层设置和首选项设置。

1.图层设置

图层设置即对图层进行分类。图层分类主要用来提醒工艺人员规范建模过程，明确每个图层放置对象的类别，对象的类别可以是草图、曲线、实体、片体或注释等。通过分类，对模型内容实现有效管理。图层分类的方法如下：在主菜单【格式】下选择【图层类别】会弹出如图1所示的对话框，在“类别”栏输入类别名称，然后选择“创建/编辑”按钮，弹出图2所示的对话框，在图层列表中选择需要的图层范围，点击“确定”按钮，即可完成一类图层类别的定义。图层类别一般可按下面所列的范围进行分类。

（1）1～10层放置模型实体。

（2）11～20层放置曲线、片体。

（3）21～40层放置草图。

（4）41～80层放置基准。

（5）81～100层放置尺寸标注及注释（PMI）。

2.首选项设置

首选项设置主要对建模环境中的参数进行设置，主要包含零件默认颜色、建模背景颜色、草图环境设置、尺寸标注及注释信息设置等。如图3所示在主菜单【首选项】中的【对象】、【背景】和【草图】等选项中可分别实现含零件默认颜色、建模背景颜色及草图环境设置等的设置。

选择【注释】选项可以弹出如图4所示的对话框，本项目中涉及的参数主要是在PMI（Product Manufacture Infomation，产品制造信息）模块进行三维环境下尺寸标注及注释相关参数的设置，能够确保标注参数保持一致。

三、模型构建方法

工序模型的一个显著特点是相邻工序之间模型相似程度很高，可以借助NX WAVE功能实现部件之间的相互引用，从而实现工序模型的快速生成。其前提条件是在装配导航器中，如图5所示鼠标右键弹出的快捷菜单中将“WAVE模式”设为打开状态，就可以进行部件之间几何元素的链接。

在部件名称上右键选择“WAVE”的级联菜单下会有“将集合体复制到/组件/部件/新部件”几个选项，如图6所示。根据具体情况，可以将当前部件的几何元素复制到目标工序模型，并与源模型保持关联。复制的几何元素可以是实体、曲线、基准、点、片体及草图等，工序模型之间不需要有装配关系也可以保持关联。

例如一个零件的加工工序编号为5、10、15、20、25和30，每个工序编号代表一个工序模型。通过WAVE几何关联，工序模型之间可以实现如图7所示的顺序（正向、反向均可）关联，也可以实现如图8所示的非顺序关联。当其中一道工序模型发生变化时，其他工序模型会实现自动更新。

通过上述方法可以实现工序模型的快速生成。对于工序模型中与其他工序存在差异的部位，通过直接建模及建模其他一些简单的功能就可以构建成功。

对于被加工零件表面，通过改变零件表面的颜色来表示，各工序模型被加工部位表面颜色应该用特殊颜色区别于非加工表面。

四、模型视图划分

模型视图相当于二维平面图中不同的图样页及不同的视图。每个模型视图可以展示一个被加工部位的尺寸要求及技术要求。划分模型视图的目的是使零件尺寸要求更清晰有条理。模型视图可以按加工过程中的需求命名，如装夹视图、加工部位1及加工部位2等。模型视图创建完成后，需要将模型按最佳的方位摆放到合理的位置，进行保存。这样每次打开视图时，浏览到的是被加工部位视图。模型视图也可以对模型进行剖切，形成截面视图。其方法如下：按图9所示在要进行剖切的视图上鼠标右键选择【创建截面】，会弹出如图10所示的对话框，选择要剖切的零件，然后选择草图图标，将进入草图环境，如图11所示。在草图环境中，绘制矩形框，将要剖切的部位包含进去，然后退出草图环境。如图12所示，调整剖切起始限制值，然后点击“确定”，完成之后的剖视图如图13所示。

五、尺寸标注及注释

模型实体构建完成后，需要进行尺寸标注及注释，这样才能形成完整的工序模型，正确地表达制造要求。进行尺寸标注的主要过程如下。

（1）选择合适的模型视图进行标注：在模型视图列表下选择已经保存好的模型视图，被选择的模型视图方位能够正确地表述被加工部位。尺寸标注及注释的内容可以显示在多个不同模型视图当中。如图14所示在模型视图列表中进行选择，可以改变尺寸标注显示的视图。

（2）选择尺寸标注及注释的类型：主要包含尺寸、文字注释、形位公差、表面粗糙度及加工过程中各种基准符号。

（3）选择标注平面：标注平面即标注内容所在的平面，标注平面可以是工作坐标系所在的XY、YZ和XZ三个平面，可以继承上一个标注所在的平面，用户也可以自定义平面。

（4）选择关联特征：每个尺寸标注都是针对零件上某一个或多个表面。这些表面应与标注的尺寸保持关联关系。即选择一个尺寸时，与之关联的表面应该高亮显示。

（5）选择放置位置（可以添加指引线）：选择一个合适的位置，将标注的尺寸放置在模型空间，图15为进行三维标注后的工序模型。

六、模型形式

工序模型后以轻量化模型的形式进行浏览，不可进行尺寸结构的编辑操作。对于输出的轻量化文件是以J T格式的文件进行浏览的，操作者只需要进行简单操作就可以对模型进行放大、缩小、平移和旋转等操作，同时可以选择不同的截面及视图进行浏览。图16为后的轻量化工序模型。

七、结语

工序模型是产品的过程模型，是指导产品制造的重要依据。本文应用N X软件实现了工序模型的生成，并针对模型生成过程中的重要环节进行了介绍，为基于模型的工艺设计提供了参考与借鉴意义。