摘要：介绍了基于NX软件的橡胶模具三维参数化建模技术与方法，根据模具的装配关系区分各类参数，在NX软件中建立三维参数化的零件模型，利用其Expression工具将参数与模型结合起来，建立实体模型与其尺寸参数之间的关系，实现模具尺寸随胶圈产品尺寸及收缩率的变化而变化，从而自动生成符合要求的模具模型及工程图，极大地提高了工作效率。
关键词：参数化设计；橡胶模具；NX软件
0前言
参数化设计是新一代智能化、集成化CAD系统的核心内容，也是当前三维CAD技术的研究热点。传统的CAD系统所构造的产品模型都只是几何元素（如点、线、面等）的简单堆叠，仅仅描述了产品的可视形状，而不包含产品的设计思想（即产品几何元素间的拓扑关系和约束关系），因此不能使产品模型随几何尺寸的变化而变动。参数化设计是通过尺寸驱动实现的，能够将产品的设计要求、设计目标、设计原则、设计方法及设计结果用可以改变的参数和明确统一的模型来表示，以便在人机交互过程中根据实际情况加以修改。参数与产品模型的控制尺寸相关联，通过修改模型的参数就可以得到同系列不同尺寸的产品，实现模型的自动化生成与修改。本文以O型橡胶模具的参数化设计为例，探索基于NX软件的橡胶模具三维参数化建模技术与方法，旨在减少传统二维设计时相似结构的胶模因参数随产品改变而变化而需修改大量工程图所带来的损失，使胶模结构设计系列化，提高产品的设计效率和智能化水平。
1确定设计与开发流程
本文主要研究基于装配的参数化设计，将装配关系引入参数化设计中，在参数化零部件的基础上，利用装配关系进行零部件间的约束，并建立零部件间设计变量的函数关系，通过对设计变量的管理，实现模具各部件间尺寸的联动，最终实现整套模具的参数化设计。由于O型橡胶模具的结构已经固化，不需要重新设计，在NX环境下设计过程可描述为：首先，明确橡胶模具的设计变量，根据设计变量创建胶模模板文件，创建参数化模型，并利用NX的表达式功能设置参数之间的关系；其次，建立参数表，通过部件族命令及电子表单等创建模具的零件族；最后，建立全约束的三维装配图和工程图，通过创建的橡胶模具零件族，修改胶圈参数后就可以重新生成一套模具，实现人机交互式的胶模设计。具体参数化设计流程如图1所示。
2基于NX软件的橡胶模具三维参数化设计方法与过程
2.1确定设计变量。对图2、图3所示的胶圈产品和模具结构进行分析，明确特征变量。每类胶模的结构相似，不同点在于上下模芯胶槽的截面直径ds0、径向直径ds1和模芯的外径ds3，其中ds0、ds1通过胶圈产品的截面尺寸d0和内径尺寸Dq乘以相应的收缩率s确定，ds3根据ds1和锥度确定。故设计变量可确定为d0、Dq和s。其中，ds1=（Dq+d0）×（1+s），ds0=d0×（1+s0）。s和s0为橡胶收缩率。
2.2创建胶模模板文件。在建立参数化模型之前，必须对标准件进行形体分析，并进行适当简化，只保留代表其特征的结构和尺寸，建立三维模型；利用UG的Expression功能建立胶圈、上模芯、下模芯之间主要控制尺寸的数学表达式，并确定其相互间的变量关系；根据表达式以及胶模的各种特征，建立参数化模型。简化模型的主要参数如图4所示。选择【工具】→【表达式】，在表达式中设定各变量，并输入各变量的值，如果无法确定各变量的量纲，则可以设定其单位是“恒定的”，所建立的表达式如图5所示。
2.3建立参数表。利用UG中的部件族PartFamilies提取参数化模型的设计变量（d0、Dq和s、s0）到Excel工作表中，如图6所示，并在Excel工作表中添加系列参数数据，同时将Part_Name（文件名）分别设置成对应的产品图号，如图7所示。表中第一行为各个设计变量，以下每行为一个记录，表示确定某一尺寸零件的一组参数。这一数据形式可以直接和UG链接，从而实现了零件的三维参数化模型。输入完毕后，对输入的每个记录进行验证，以确保参数的正确性，并能够生成正确的零件模型。最后保存该零件族的各项参数，并退回UG系统，则胶模模板零件库建立完毕。
3基于NX软件的橡胶模具三维参数化设计实例
例如，需设计产品图号为FA3-14.8-2J7Z的O型密封圈模具，该密封圈截面直径d0=Φ2±0.1、内径Dq=Φ14.8±0.2，材料为5080橡胶GJB250A-1996，经查该材料的收缩率s及s0均为0.014。设计步骤如下：1）橡胶模具的参数化设计前，需先打开保存完整的三维总装图，在总装配图中的“部件导航器中”将胶圈三维协议，STEngineering公司将在亚太地区为Leap发动机上的霍尼韦尔公司部件提供维修服务。模型_model1设置为工作部件，然后进入胶圈三维模型的建模环境中。2）选择【工具】→【部件族】→【编辑】，进入OfficeExcel，首先选择需要创建的零件，如图8所示，在加载项里点“创建部件”，这时电脑会在已选择的【族保存目录】中创建一个所需的Prt文件，另存该文件。3）返回三维总装图，更新所有部件，进入制图环境下，更新工程图即可完成FA3-14.8-2J7Z的密封圈模具设计。
4结论
本文着重探讨了在NX8.0软件中，以O型密封圈尺寸和材料的收缩率为设计变量建立O型圈橡胶模具三维参数化库的方法，融合了橡胶模具设计计算、橡胶模具安装和工程图，最终完整地实现了O型圈橡胶模具的参数化设计。该参数化设计极大地提高了O型圈橡胶模具的设计效率，缩短了O型圈交付用户的周期，提升了用户满意度。
作者:罗沿进 户建军 李晓金 单位:襄阳航泰动力机器厂