基于NX的压铸模三维标准件库开发及应用

本文介绍了NX在压铸模设计中专用标准件库的应用，并通过压铸模浇口套标准件的实例应用说明了压铸模三维标准件库的开发过程及设计规范。

1 引言

随着计算机技术在制造业领域的广泛应用，特别是数字化设计技术的迅猛发展，基于三维数据的设计技术成为压铸模工程技术关注的主要对象。在模具中所使用的标准件比例非常高，以压铸模为例，设计制造技术发达国家的模具标准化比例已经占到整个模具的80%左右，有的国家甚至更高，在模具的设计过程中标准件的设计、二维工程图纸绘制的工作量也非常大。但在我国压铸模行业，企业设计人员在模具设计过程中使用标准件和进行标准件二次开发的比例还很低，占模具零件的45%左右，甚至更低。这就导致在进行压铸模设计和开发过程中，设计和制造阶段的周期相对较长，同时制造成本也比较高。通过利用三维CAD设计平台，建立压铸模标准件的三维零件库，可以大大减少设计人员的重复劳动，简化设计过程，提高模具设计质量，加快设计速度，从而使得模具设计人员可以将主要精力集中在模具设计的创造性工作中，对于提高我国模具设计与制造水平将起到重要的作用。

在三维CAD软件平台上建立参数化的模具标准零件库是一项重要的应用开发工作，目的是在利用CAD软件进行模具开发和结构设计时，可以直接提供标准化的重用三维零件模型及相关信息。当前通用的三维通用CAD设计软件一般都没有标准零件库，专用CAD设计系统虽然有内置的标准件库，但一般都是针对注射模的标准零件库，还没有专门针对压铸模的标准零件库，而且基本上都是国外的标准，与国标还有一定的差距，再加上很多标准零件都不在内置标准库内，从而给国内压铸模设计应用造成诸多不便。所以建立一个适合国情的压铸模标准零件库就显得尤为必要。

我国从90年代开始引进国外先进的三维CAD设计系统，经过多年的应用和经验积累，大大提高了CAD的应用水平。其中在国内应用比较广泛的有NX、Pro/E、CATIA、SolidWorks、Solid Edge等中高端CAD应用平台。尤其以NX在模具设计及制造行业应用比较普遍，但最终用户普遍感到该系统只有注射模标准零件库，没有提供压铸模标准件，随着压铸成型在我国的快速发展，这已经成为制约企业发展的一个重要技术瓶颈。笔者在此以NX6.0为基础，利用其丰富的二次开发功能和接口，辅助以Excel电子表格等一些相对比较简单的工具对模具标准件的数据进行管理，开发一套压铸模专用的三维标准零件库，在进行压铸模设计时，可以方便地调用库零件并自动根据所选参数生成压铸模所需的标准零件。同时，这种开放标准件的方法也便于推广，非常适合企业工程技术人员开发具有自身特色的定制标准件库，同时也大大提升模具企业自身生存能力和市场竞争力。

2 关于NX的二次开发功能

NX软件(以下简称NX)是CAD/CAM/CAE集成一体化的应用平台，为了便于客户进行适合自身的功能定制和二次开发，NX提供了丰富的二次开发接口和API函数，提供的二次开发语言及工具有NX/Open API、MFC、NX/Open Grip、NX/Open Menu script、NX/Open UI Styler、Knowledge Fusion（知识融合）、Visual C++、Visual.Net、Java等。

除以上工具以外，NX同时还提供了丰富的客户化定制工具，这类工具不需要开发人员具备程序语言编程能力，只需会用NX进行图形建模和利用Office电子表格软件，就可以进行一系列标准件的定制开发。定制开发过程相对比较简单，容易上手。NX提供的这类定制工具主要有：部件家族(Part Family)、重用库(Reuse Library)、模具向导标准件管理中的标准件注册向导、工艺工作室作者(Process Studio Author)、产品模板工作室(Product Template Studio)、用户定义特征(UDF)、验证规则编辑器、知识融合ICE、质量仪表板、加工模板、加工知识编辑器等。这些工具可以充分利用行业专家经验知识，建立属于企业的标准件库和知识库，极大的降低企业生产成本、提高企业的产品质量、缩短交货周期、增强企业市场竞争力。

3 压铸模标准零件库的开发思路

通过对NX二次开发和定制功能的了解和对比分析，以及压铸模标准零件的特点，本文选择基于NX模具向导工具中标准件的结构来建立压铸模标准件库，也就是利用NX的建模功能，再利用Office的电子表格软件Excel文档来构建压铸模标准件库。这种方法对于几乎所有NX的应用工程师，都能很容易的掌握并快速的用于实际工具，可以快速推广基于NX压铸模标准件库（模架、导向件、推出元件、标准组件、侧向分型机构、浇口套、分流锥等）的建立。

基于NX构建标准件的一般步骤：

(1)创建标准件的参数化模型。
(2)创建标准件的图像，并在图像上标示其主要及次要参数名称。
(3)注册标准件。
(4)编辑标准件数据表。
(5)进行标准件测试、修改，最后定型。

4 标准零件库的系统结构建立

下面以压铸模的整体式浇口套为例说明基于NX的标准件建立过程及规范。

4.1 压铸模标准零件三维模型库的建立

根据浇口套示意图，见图1（整体式浇口套），在NX中建立压铸模3D模型。在构建模型时，结合压铸机参数，在NX中根据浇口套示意图，建立参数表达式列表（见图2，浇口套参数表达式列表）。模型各参数表达式取值如表1所示（浇口套推荐尺寸表）。

图2 浇口套参数表达式列表

表1 浇口套推荐尺寸表

在建模过程中，通过利用建立好的参数表达式控制草图各尺寸，草图各参数如图3所示（浇口套截面草图），从而达到控制浇口套模型各参数，完成后的3D浇口套实体模型如图4所示（浇口套3D模型）。

4.2 标准件三维模型参数库的建立

在NX中构建好浇口套的3D模型后，参照NX模具设计向导标准件库的结构，建立浇口套标准件库的文件目录结构以及参数库文件，标准库的目录名可以根据自己需要建立(本文中所建的目录为Casting)，Casting目录下的文件及目录结构如图5所示（标准件库文件及目录结构）。

其中“bitmap”目录存放调用标准件时的参数示意图，“data”目录存放标准件参数文件，浇口套标准件参数文件(本例中的参数文件为gate_sleeve.xls)内容如图6所示（浇口套参数文件）。“model”目录存放上一步骤建立好的NX 3D模型部件文件(本例中文件为gate_sleev.prt)。moldwizard_catalog.txt文件为标准件的注册目录文件，具体内容如图7所示（标准件注册目录）；casting_reg.xls是浇口套标准件库注册文件，其中记录了标准件的图片、参数以及3D模型文件所存放的目录，具体内容如图8所示（标准件注册内容）。

4.3 标准件库的调用测试

完成以上工作后，将整个Casting目录拷贝至目录“NX安装目录\moldwizard\standard\metric\”后，就可以在模具设计中调用测试。主要测试标准件调用时显示是否正常，参数库文件中的各标准参数调用是否正确协调，修改各参数时，模型更新是否正常等，如有问题按提示逐步修改，直至标准件的调用完全符合要求为止。

5 结束语

本文介绍了基于NX平台，以参数驱动为核心的参数化标准零件库的设计原理和结构。该方法不需要用到各种复杂的计算机编程语言，操作简单，容易掌握，非常适合模具设计等工程技术人员应用。