1 引言
NX7是一個集CAD/CAE/CAM功能于一體的三維設計軟件，廣泛應用于航空航天、汽車、造船、通用機械和電子等工業領域，其建模技術結合了傳統建模和參數化建模的優點，采用尺寸驅動技術，具有全相關的參數化功能且有很強的曲面和實體造型功能。由于輪胎模具的花紋及曲面非常復雜，選擇NX7軟件進行輪胎模具花紋的三維造型。應用NX7可在計算機上生成所設計輪胎模具花紋的直觀可視的數字化虛擬產品，實現設計思想的直觀描述。現闡述運用NX7的CAD功能實現輪胎模具花紋三維造型的過程。
2 輪胎模具花紋三維造型過程流程圖
NX7是一種復合建模工具，它提供了多種建模方法。在建立零件模型時，既可用基本體素建立簡單的實體，也可通過對曲線、草圖的拉伸、旋轉建立各種掃描實體，還可以用系統提供的特征創建各種特征體。建立模型時要考慮模型的可編輯性，方便修改，建模時應根據零部件的結構特點，先建立一個基本體素，再創建相關的參考特征。在此，構成輪胎模具花紋的基本形狀有型腔斷面曲線、花紋剖面、節距排列等。由于輪胎的整個圓周花紋由幾個節距按一定順序排列形成，可先建立胎項、胎底曲面作為基本體素，再在此曲面特征上進行各單節距的花紋造型，然后再根據節距排列生成單個花紋塊的三維造型。輪胎模具花紋三維建模的CAD過程在NX7中因其胎頂花紋和胎肩花紋的建模方法不同主要分為兩大部分：胎頂花紋部分的造型及胎肩花紋部分的造型。根據NX7軟件的特點及輪胎花紋排布規律制定輪胎模具花紋三維造型流程如圖1所示。
圖1 輪胎模具三維造型過程流程圖
3 輪胎模具花紋塊三維建模
3.1 全相關參數化胎頂曲面三維模型
所謂產品的參數化設計，就是把實體上所有和兒何相關的尺寸存為可調參數，將形狀和尺寸聯合起來考慮，通過尺寸約束來實現對幾何形狀的控制。首先將輪胎型腔曲線按曲線的形狀加以分類，然后利用NX7中的草圖(sketch)功能建立全相關的型腔基礎曲線，并施加尺寸約束條件及幾何約束條件，再利用掃描特征中的回轉體(revolved body)功能將型腔基礎曲線按輪胎回轉半徑旋轉成所需花紋塊角度，如圖2所示胎頂曲面，然后將模型保存為種子文件，以后再遇到同類型腔曲線時，只需調用該類型的種子文件，另存為所需圖形，再通過編輯草圖中的尺寸數值即可達到輪胎型腔曲線的改變，花紋塊的角度也可通過編輯特征實現參數化驅動。這樣大大縮短了造型時間。輪胎截面的曲線形狀因輪胎類型及客戶的不同而不同，可以按曲線類型進行分類編號，形成種子文件數據庫，以供隨時調用，對于新出現的曲線類型及時添加到庫中。
圖2 胎頂曲面
3.2 花紋平面展開圖到胎面的空間轉換
把以上胎頂曲面作為基本特征，運用投射(project)命令，將圖3所示的各單節距花紋平面展開圖卷曲到圖2所示的胎頂曲面上，得到花紋空間曲線形狀如圖4所示。具體操作如下：選取不同的單節距展開圖，進行不同的層設置，把幾個單節距平面展開圖分別用投射命令按X、Y等弧長方式投射到胎頂曲面上，投射時注意U、V軸的一一映射關系。
圖3 輪胎平面展開圖
3.3 單節距花紋三維造型
花紋的空間曲線是構造花紋筋三維造型的基礎。有了如圖4所示的花紋空間曲線以及客戶圖紙中的花紋筋剖面圖，就可以進行花紋筋的造型。輪胎花紋溝的截面形狀各異，有等寬等深等角度型、等寬變深等角度型、變寬變深變角度型、變寬等深等角度型等，建模方法要根據具體情況確定哪一種是最快捷方法。一般情況下，胎頊區域的花紋筋的建模采用通用腔或通用凸臺功能，因為它們可以構造任意凸特征和凹特征，對特征放置面無特殊要求，特別適合復雜曲面構成的實體特征操作，并滿足特征間的參數化關聯，但對于胎肩區域，則需運用自由形式特征中的延伸片命令(extension sheet)或掃描命令(swept)，再配以橋接(bridge)、裁剪片體(trim sheet)、縫合(sew)、裁剪(trim)、倒圓角(blend)命令生成胎肩部位的花紋形狀。由以上操作及布爾運算得到各單節距的花紋筋三維造型如圖5所示。
圖4 花紋空間曲線
圖5 單節距三維造型
3.4 花紋塊造型
一個花紋圈通常分成8～10個不同的花紋塊，如圖6所示。根據圖6所示的節距排列順序及花紋塊分瓣角度，將以上各單節距的三維造型通過NX7中的Transform命令按各單節距角度旋轉復制得到其中一塊花紋塊的花紋筋造型排列，再通過布爾運算命令把各個排列好的單節距造型進行布爾運算形成一個實體，再按此花紋塊角度裁剪，與花紋塊后背實體進行布爾運算，則得到單塊花紋塊的三維造型如圖7所示。
圖6 節距排列
圖7 單塊花紋塊造型
4 結束語
運用NX7軟件對輪胎模具進行設計造型可建立高質量的數學模型，NX7的參數化性能保證了產品設計的相關性以及模型能高效正確的可變更性，也為下一步的CAM奠定了良好的基礎。
核心關注：拓步ERP系統平臺是覆蓋了眾多的業務領域、行業應用，蘊涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業務管理理念，功能涉及供應鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業務領域的管理，全面涵蓋了企業關注ERP管理系統的核心領域，是眾多中小企業信息化建設首選的ERP管理軟件信賴品牌。
轉載請注明出處：拓步ERP資訊網http://www.lukmueng.com/
相關文章
