1 参数化设计的必要性
CAD（计算机辅助设计）技术的应用已经由传统的二维平面绘图逐步向三维立体设计过渡。三维立体设计与二维平面绘图技术相比，具有以下优点：
（1）能使客户更早地看到产品，参与协同，有利于商业成功；
（2）提高产品设计质量。全三维设计可以完全解决设计中的干涉问题，为仿真分析提供可靠的基础数据；
（3）大大缩短了设计、制造周期。三维设计的表达方式直观明了，可视化的零件几何信息和制造信息，有利于制造人员工作的开展。无需花费大量时间来读懂零件的几何形状、装配关系和制造信息等，制造人员便可直接使用三维信息模型和相关文档开展相关工作。
三维设计相比二维绘图虽然有较大的优势，但是在新产品的开发和设计过程中，仍然有许多重复性劳动。因此为提高产品的设计质量、缩短产品的开发周期，有必要将各零部件标准化、通用化和系列化。本文以NX为平台，结合参数化设计在联轴器设计中的应用实例，介绍了基于NX三维参数化设计的应用。联轴器设计中非常重要的一个问题就是更改设计麻烦。有时产品只是做了一处小的修改，而整个结构尺寸却产生较大变动，需要重新设计很多零部件。原有的很多设计资料也很难被有效的利用。根据以往的设计经验，利用三维软件开发出参数化的零部件结构并建立标准零件库，可以大大减少重复性劳动，从而提高设计的效率，缩短设计周期。
2 NX的参数化设计方法
所谓参数化设计就是将设计要求、原则、方法和结果等用灵活可变的参数来表示，以便在人机交互的过程中根据实际情况随时加以更改。
在NX中实现参数化设计的主要方法有3种：
（1）表达式法
表达式在参数化设计中占有非常重要的地位，不仅可以用表达式控制同一零件上不同特征间的关系，还可以用它控制一个装配中不同零件之间的关系。比如用一个表达式来建立联轴器轴孔直径和轴孔长度之间的关系。当联轴器的轴孔长度改变后，它的轴孔直径会自动更新。表达式的功能非常强大，它使NX实现了参数化设计。表达式的使用，方便了用户对模型的编辑和修改；用户还可以通过更改表达式，来改变实体模型的特征尺寸或对特征重新定位。
使用表达式还可以产生一个零件族。通过改变表达式的值，可以将一个零件转为一个带有同样拓扑关系的新零件。表达式法有数学表达式法、条件表达式法和几何表达式法。
（2）电子表格法
在NX建模应用中，可以将电子表格法看做是高级的表达式编辑器。把部件的信息抽取到电子表格里后，在更新部件前进行手工处理。事实上，电子表格法是为参数化设计提供了方便有力的工具。
（3）程序设计法
程序设计法需要采用专门的二次开发工具进行参数化设计。NX常用的二次开发工具有NX/Open、NX/Open API和NX/Open GRIP等。表达式法和电子表格法的设计过程比较简单、方便，不需要使用专门的软件进行编程，操作人员可以方便地实现产品的系列化参数化设计。但是这2种方法必须依赖于NX系统的数据库，所以有一定的局限性。而程序设计法不需要依赖NX系统的数据库，但缺点是对设计人员的编程能力有较高要求。一般情况下，在实际设计中企业的技术人员常使用表达式和电子表格2种设计方法，而且经常将二者结合起来使用，而程序设计法较少使用。下面就重点介绍表达式法和电子表格法参数化设计在联轴器设计中的应用。
3 联轴器的参数化设计
由于同一型号不同规格的联轴器，只是尺寸不同，外形是完全相同的，因此只需要完成其中一个产品的建模，然后使用NX的“部件族”功能创建联轴器的标准件库，这种方法只需要指定关键变量作为表达式，然后利用电子表格（Excel）管理表达式并输入零件的数据，即可完成标准件库的建立。通过HL型弹性柱销联轴器（GB）模型库的建立来说明参数化建模方法。操作步骤如下：
（1）通过分析联轴器零件模型来提取特征参数，建立三维模型，如图1所示；
图1 HL型弹性柱销联轴器
（2）使用“表达式”功能定义变量；
（3）定义部件族变量，启动“部件族”工具：选择【工具】→【部件族】。添加变量到“选定的列”中，单击“添加列”按钮将它们添加到“部件族”列表中；
（4）点击“部件族”对话框中的“创建”按钮，弹出创建“部件族”的Excel电子表格，根据国家标准中的数据向电子表格的工作表中添加数据，完成结果如图2所示；
图2 创建“部件族”电子表格
（5）选择Excel电子表格的菜单命令“【部件族】→【保存族】”，系统保存并退出电子表格，并返回到NX，“部件族”对话框中的“编辑”按钮被激活。点击部件族对话框中的“确定”按钮，保存部件，完成“部件族”的创建。并保存零件，完成部件族的建立。
（6）调用。新建一个公制的部件，并进入装配应用环境。选择【装配】→【组件】→【添加组件】，选择上一步完成的部件族零件后点击“确定”。系统打开图3中的“选择族成员”对话框，在对话框中选中需要的值（如HL6），点击确定。创建完成的联轴器系列部件族如图3所示。
图3 联轴器系列部件族
4 结语
（1）方法简单，易学。这种方法无需学习专门的编程软件开发，只要熟悉NX的建模操作，一般的企业技术人员都可以完成产品的参数化设计；
（2）效率高、实用。企业的技术人员可以建立属于自己企业的系列化产品库，这样不仅可以避免大量重复性的工作，提高工作效率，而且也有利于后期产品库的扩展和维护；
（3）缺点是有一定的局限性。这2种方法必须依赖于NX系统的数据库。
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本文标题：NX参数化设计在联轴器设计中的应用
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