产品造型的参数化设计

欢欢

一、前言
数字化设计的目的不仅仅是为了缩短产品的研发周期，提高生产效率和降低成本，它是对传统设计的一次彻底变革。它不仅是一般意义上的无纸设计，它带来的是一种全新的设计理念。NX软件是CAD/CAM/CAE 一体化的高端软件，作为应用最广的大型工程软件之一，除了具有强大的建模、分析、加工等功能外，还提供了功能极强的参数化设计平台。所谓参数化设计，简单的说，就是通过改变现有零件模板的某些参数而获得尺寸大小不同而结构相近的系列零件。通过NX能使复杂产品的设计简化，提高企业快速响应市场的能力。当然，它也能满足客户多元化与个性化以及产品外观造型新颖的需求。采用参数化设计可以使零件的每一个尺寸都可以用一个参数加以控制。参数化设计是数字化设计的主要功能之一，事实上， NX本身已经应用了参数化或变量化的设计技术，可以通过修改零件对象的某些尺寸而获得类似零件。
本文利用NX5.0参数化设计功能，根据用户给定的油桶二维图纸和市场上已有产品式样，按照造型新颖别致、外形美观、不雷同已有产品、易于装箱且符合人机工程学同时又符合4L容量的要求设计油桶产品，设计模型可按客户要求（如外形、容量等）进行修改，最后进行容量验证并完成产品渲染。

' m' l  H( R; p6 [- M$ ?) |二、产品参数化设计
/ B; K) I  y# h1. 原始数据及参考图片
由客户提供的4L油桶产品的原始数据包括一张已有产品二维图纸（如图1所示）和数张市场上已有的部分产品式样照片（如图2所示）。二维图纸可作为油桶产品外形尺寸的参考，而已有产品式样照片可作为参数化设计时的造型参考。


2.设计意图分析
+ j' Z7 Q) W% U根据产品二维图纸和市场上已有产品式样照片，理论上可设计出无数种与已有产品不同的、造型各异的产品。为了在短时期内能够开发出新产品，根据4L油桶的特点，设计的重点在桶身和把手的造型上。设计意图是桶身和把手上以流线型建模，易于修改，造型别致，而把手的造型既要符合人机工程学要求，以要有舒适的手握感。另外桶口及螺纹由于是通用不变的，所以可另建一个桶口部件，在油桶造型确定后将其输入到相应位置
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( r  C3 G1 j$ ^7 m5 c. N% }客户通过模型比较，认为图3（d）所示的造型更简洁、别致，流线型也更好，同时也提出了一些修改意见：
. ?; b; S: F8 s7 j# l. U. H# G% s! T桶的设计要考虑节省原材料，所以把手和桶身之间的间隙在设计风格不变的情况下，尽量减少空间(增加桶的容积）。
保证油桶的容量为4L。考虑到热胀冷缩的原因，装满油后，液面要略低于桶口，容积要求为4 L ×（1.01～1.05）= 4.04～4.20L，所以要在确保容量的基础上，不浪费材料。
/ f5 D, a- ]5 j  c8 U为了装箱运输方便，桶底外侧应与把手外侧平齐，把手高度与加盖后的高度平齐
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3.设计结果
首先通过参数化设计功能，将桶口及螺纹部分单独建模(如图5)，在油桶造型确定后将其输入到相应位置。
然后根据客户的修改意见，结合NX5.0的参数化设计功能，对图3（d）所示的方案模型进行参数化修改。结果如图6所示，其容积为4.0424L，符合设计要求。注意计算容积时需要将模型进行简化。图6（b）所示为剖视模型，图6（c）所示为与桶盖的装配模型，其侧面及高度已符合设计要求

三、结论[size=+0])
. W* R2 |* V7 `3 I通过NX5.0中的参数化设计功能，按照油桶产品的特点，提出了油桶模型的多个造型方案，根据客户的要求及修改意见，完善油桶的造型，并验证其容积符合设计要求，其外形符合包装及运输要求，客户对最终的油桶产品模型给予了满意的评价。
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