NX中基于WAVE几何链接器的数字化建模

任艳霞，高清冉，苗雅丽

(济源职业技术学院 机电工程系，河南 济源 459000)

近年来，由于NX软件的功能强大，模具设计中的应用越来越广泛，其在模具设计领域的应用占据着举足重轻的地位。同时，该软件模具设计应用也越来越多样化。例如，对给定三维产品中缺失的零件进行模具设计。对于这种情况，需要先根据产品把缺失的零件设计好，设计好的零件要和现有的零件有配合关系，然后再对设计好的产品进行模具设计。在职业教育中，学生竞赛项目—模具数字化设计与制造的赛题便是如此，学生在对产品缺失的零件设计常常无从下手，这里以2020年赛题为例分析设计方法。

1.1 设计要求

根据电风扇不完整产品3D模型，产品部分结构图见附图1，将缺少部分设计一个塑料上盖，与提供的模型配合，组成一个完整的产品，该产品整体高度不低于62 mm，数据线插头处需在塑料零件上设计对应形状的通孔，满足实际使用需要，设计定位与固定结构，需要和现场提供模架及各机构位置相匹配，塑件尺寸公差等级为MT3，符合绿色生产要求。

1.2 赛题分析

根据竞赛要求，该产品高度不低于62 mm，又依据提供的3D模型，测量风扇顶部到下底面的距离为61.775 mm，按钮顶面到底面的距离是63 mm，产品下壳的厚度是2 mm。在设计时，此产品要满足按钮在顶面露出，还要满足能有足够的操作行程，所以在按钮部位产品的总高度设计为62 mm。而风扇顶面到下低面的距离是61.775 mm，加上需要留置安全距离，因此，在风扇顶部的总高度设计为66 mm。因此，上盖的顶面形状是方形，在中心部位有一个圆形的突起。

2.1 建模思路

缺失的上盖需要和所给的装配体中部分零件配合，如果这些配合部位利用配合零件进行建模，不用测量尺寸；
而且所获得配合部分的尺寸，会和配合零件的尺寸一致，更加精确。在本装配体中与上盖有配合关系的零件有：下盖、螺丝、数据线插口、电路板、按钮等；
如图1所示。在NX软件的装配环境中，可以利用WAVE几何连接器把其他零件的整体、面、线或者点复制到当前工作部件中，再进行布尔运算，或者利用复制过来的图元进行简单的特征造型，以实现零件的建模。

图1 风扇的三维及二维模型

2.2 主体建模

一般在比赛中，赛题源文件的格式都是通用格式，即大部分软件都可以支持的格式，并不是NX软件默认的“.prt”格式，所以在打开源文件时不能直接用鼠标双击打开；
而是需要在启动软件后，点击“打开”按钮进行打开，点击打开按钮后，在弹出的对话框中文件类型选择所有文件“(*.*)”，然后找到源文件所在路径，点击“ok”，就可以打开源文件。

打开源文件后，在功能选项卡中找到“应用模块”，然后在“应用模块”中找到“装配”，点击“装配”；
然后在功能选项卡中会出现“装配”，在功能选项卡中点击“装配”，进入装配环境。然后，在“组件”中点击“新建”，弹出“新建组件文件”对话框，文件名称为“上盖”，选择需要的存储路径，点击确定。接着又弹出“新建组件”在该对话框中，注意在对话框中的选择对象不能选择任何组件，直接点击确定。流程如图2所示。

图2 新建组件流程

此时，装配导航器中就会出现名为“上盖”的组件，但此时部件还是空的，没有任何特征，需要进行建模。在装配环境对部件进行建模编辑，需要将该部件设置为工作部件。设置工作部件的方法有2种:1)在装配导航器中找“上盖”,点击左键选中“上盖”，点击右键设为工作部件；
2)左键选中并双击“上盖”。按照上述方法其中的一种，将“上盖”设置为工作部件。设置成功后，在装配导航器中可以看到，其他组件都变成灰色，只有设置成为工作部件的“上盖”是加亮状态；
而在绘图区域所有零件都是灰色，这是因为目前工作部件没有任何特征，而其他部件都是非工作部件。

双击“常规” 中的“几何连接器”，弹出WAVE几何连接器对话框，类型选择“复合曲线”，展开最下方的设置复选框，这里面需要勾选“关联”，不能勾选“隐藏原先的”(若勾选“隐藏原先的”，被选中图元就会被隐藏，会导致其所在的模型因缺少图元而报错)，曲线选择“下盖”口部最大的边缘线。最后点击确定按钮。流程如图3。

图3 用WAVEA几何链接器复制曲线

用上述步骤中复制出来的曲线进行拉伸，做“上盖”的第一个拉伸特征。拉伸距离设置为8，这一尺寸依据是：这一部分能够容纳电路板。如图4所示。

图4 第一个拉伸特征

完成后，在拉伸特征顶部用草图绘制直线，要求直线能把侧面凸起和主体部分划分成两个区域，绘制时用直线命令将两个圆弧与平面相切位置的点连接起来即可，如图5所示。

图5 草图

继续用拉伸特征，曲线规则选用“区域与边界”选择主体区域进行拉伸，拉伸距离设置为10，完成“上盖”的第二个拉伸特征。再将侧面凸起边缘设置圆角，圆角半径为3(根据测量下盖相应部位结果)，结果如图6所示。

图6 完成第二个拉伸特征及圆角特征

接着做第三个拉伸特征。第三个拉伸特征的草图是一个圆，这个圆要求把产品中的风扇圈在圆的内部，草图平面在第二个拉伸特征顶部。为了便于观察草图中的圆和风扇的关系，在进入草图之前，把模型显示模式设置为“静态线框”，圆的直径为28时，能满足要求，第三个拉伸特征的草图完成后的结果如图7所示。

图7 第三个拉伸特征的草图

完成草图后，利用拉伸特征进行拉伸，拉伸距离为4，曲线为上述步骤中绘制的圆，偏置设置为单侧偏置，偏置距离为3，结果如图8所示。

图8 第三拉伸特征的设置

拉伸完成后，做圆角，再抽壳，厚度设置为2，移除下低面。至此，完成主体建模，结果如图9所示。

图9 主体完成结果

2.3 生成并修改配合部分

启动WAVE几何连接器,类型选择“体”，选择和上盖有配合关系的电路板、四个螺丝、两个数据线、下盖等零部件，设置复选框中只需勾选“关联”，其余均不勾选，点击应用(操作时，为了方便选择，在装配导航器中，将上盖前的勾选去掉)。继续使用WAVE几何连接器，类型选择“复合曲线”，选择4个带螺纹孔圆柱最上端的最大轮廓，设置复选框仍然只勾选“关联”，点击“应用”。复制模型的曲线时，同时选取的曲线必须是同一个零件上的曲线，所以需要继续使用两次WAVE几何连接器，复制的按钮的顶部最大轮廓线，结果如图10所示。

图10 使用WAVA几何连接器复制图元

完成复制后，利用布尔运算，完成侧孔和口部配合槽的设计。点击布尔运算中的“减去”，目标体选择“上盖”，工具体选择下盖和两个数据线，设置复选框中保存目标、保存工具体都不勾选，流程和结果如图11所示。

图11 应用布尔运算

使用拉伸特征，产生四个圆柱体，用以成型和螺丝配合的螺纹孔，布尔运算选择求和，和上盖合并。再利用从两个按钮复制的曲线，进行拉伸，布尔运算求差；
“体”选择上盖，形成和按钮配合的孔。两个按钮要上下活动顺畅，因此孔的尺寸进行再编辑，需要设置稍大一些；
在这里用同步建模修改孔的直径，修改孔直径在同步建模的“更多”里面。展开同步建模的“更多”，找到关联中的半径尺寸，点击启动命令，弹出对话框，对话框中面选择两个圆孔的圆柱面，大小选择直径，直径大小设置为6.2，流程及结果如图12。

图12 同步建模—修改孔的直径

接着再利用布尔运算，目标体选择“上盖”，工具体选择线路板和四个螺丝。可以看到圆柱的顶端不是平整的(如图13)，需要再次进行编辑，利用同步建模中“替换面”，点击替换面，选择4个圆柱顶面为待替换面，替换面选择圆柱头部最大面[3]，流程及结果如图13所示。位于风扇正上方的上盖可以设计成镂空的，利于散热。

图13 同步建模—替换面及建模结果

本文介绍了NX中利用几何链接器复制产品中现有零件的几何元素(例如：面、体、复合曲线面等)进行建模的技巧。本文中利用复制的“复合曲线”或者“面”主要进行拉伸或者旋转等特征建模，保证尺寸的准确性；
利用复制的“体”进行布尔运算，保证零件之间的配合精度。