于新

摘要：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)建模時(shí)常采用陣列相關(guān)命令來(lái)實(shí)現(xiàn)具有相同或類似形狀的結(jié)構(gòu)特征。介紹了陣列理論和形式，探討NX軟件中幾種陣列命令：陣列曲線（Pattern Curve）、陣列特征（Pattern Feature）、陣列面（Pattern Face）和引用幾何體（Instance Geometry），實(shí)例演示了陣列有關(guān)問(wèn)題的解決方法和技巧，并進(jìn)行了比較與分析。設(shè)計(jì)實(shí)踐表明，對(duì)于具有某種規(guī)律特征的零件，陣列命令有助于減少重復(fù)性工作，提供設(shè)計(jì)效率。

關(guān)鍵詞：UG NX；結(jié)構(gòu)建模；陣列特征；陣列面；引用幾何體

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）01-0199-03

在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)采用陣列相關(guān)命令來(lái)解決一些重復(fù)的基本特征建模，如散熱孔，加強(qiáng)筋，復(fù)雜結(jié)構(gòu)框架等。UG NX提供了完整的產(chǎn)品工程的CAD/CAM解決方案，是基于參數(shù)化設(shè)計(jì)手段開發(fā)的專用產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)，借助它不但可使設(shè)計(jì)人員從繁重而瑣碎的繪圖工作中解脫出來(lái)，而且可以顯著提高設(shè)計(jì)速度及模型健壯性，并減少信息的存儲(chǔ)量。陣列命令在整個(gè)幾何建模當(dāng)中占據(jù)重要的地位，該文就NX8.5環(huán)境下陣列的幾種命令完成幾何建模的方法做一些探討。

1 陣列理論

陣列特征是將單個(gè)特征、特征組或陣列特征按照某種規(guī)則排列，生成大量形狀相同或相近的特征。常用于快速、準(zhǔn)確地創(chuàng)建數(shù)量較多、排列規(guī)則且形狀相同或相近的一組結(jié)構(gòu)。在NX8.5環(huán)境中，陣列相關(guān)命令有以下幾種實(shí)現(xiàn)方式[1]。

1.1 陣列曲線（Pattern Curve）

僅適合對(duì)與草圖平面平行的邊、曲線和點(diǎn)的陣列，分線性、圓形及常規(guī)陣列類型。

1.2 陣列特征（Pattern Feature）

僅適合對(duì)特征進(jìn)行陣列，所得形狀就是陣列的形狀。該命令與前期版本相比，在NX8.5中功能顯著增強(qiáng)，是完成陣列操作的常用命令，可實(shí)現(xiàn)線性、圓形、多邊形、螺旋式、沿曲線陣列的各種要求的陣列形式。

1.3 陣列面（Pattern Face）

陣列的對(duì)象是實(shí)體上的面，選擇面所圍成的形狀就是陣列的形狀，一般來(lái)說(shuō)，所選擇的面為封閉時(shí)才能成功完成陣列，包括矩形、圓形以及鏡像面三種形式。

1.4 引用幾何體（Instance Geometry）

可以認(rèn)為其就是陣列的一種，可用于曲線、邊、面、實(shí)體、片體、點(diǎn)和坐標(biāo)系等。此陣列相當(dāng)于把陣列對(duì)象復(fù)制，在不同空間位置不斷的粘貼，而這些對(duì)象陣列后都將是相互獨(dú)立的，同時(shí)二者保持一定的關(guān)聯(lián)性。

2 陣列類型[2]

2.1 線性陣列

陣列出來(lái)的特征呈直線排列，可以創(chuàng)建一個(gè)方向上的陣列，也可以創(chuàng)建兩個(gè)方向上的陣列。

2.2 圓形陣列

陣列出來(lái)的特征呈圓周方向上的陣列，該陣列也有兩個(gè)方向：圓周方向和半徑方向。

2.3 多邊形陣列

與圓形陣列類似，可使用正多邊形和可選徑向間距參數(shù)定義陣列布局。

2.4 螺旋式陣列

使用螺旋路徑定義陣列布局。

2.5 特征沿線陣列

定義一個(gè)跟隨連續(xù)曲線鏈和第二條曲線鏈或矢量的布局，即可將特征沿某曲線進(jìn)行陣列。

2.6 常規(guī)陣列

使用由一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)或坐標(biāo)系定義的位置來(lái)定義布局。

2.7 參考陣列

使用現(xiàn)有陣列定義布局。

NX8.5環(huán)境下，作為功能命令的基本選項(xiàng)，提供了包括對(duì)等距離陣列，距離遞增式陣列，對(duì)稱式陣列等要求的技術(shù)支持。以上所有類型的陣列都可以附加可變化的尺寸。其中，線性陣列、圓形陣列、多邊形陣列及螺旋式陣列可以滿足大多數(shù)情況下的需要，并且操作簡(jiǎn)單，不易出錯(cuò)。

3 創(chuàng)建陣列

3.1 陣列曲線

在制圖和草圖任務(wù)環(huán)境下，選擇陣列曲線命令，選定曲線、確定方向、數(shù)量和節(jié)距后即可創(chuàng)建陣列曲線，供后續(xù)特征建模操作。另外，也可在指定邊界內(nèi)創(chuàng)建陣列曲線。

3.2 使用陣列面（Pattern Face）

使用陣列面命令可以矩形形式、圓的形式復(fù)制一組面，或鏡像這一組面，并將其添加到體。操作時(shí)先選擇多個(gè)面，然后使用實(shí)體的多個(gè)邊來(lái)定義方向。

陣列面命令不同于陣列特征命令，具體表現(xiàn)在以下方面：您可以選擇一組要復(fù)制的面，而不是一組特征；結(jié)果是只有一個(gè)特征，而不是多個(gè)特征的實(shí)例化副本。

3.3 使用引用幾何體（Instance Geometry）

將選擇的每個(gè)對(duì)象復(fù)制到引用自路徑起點(diǎn)的位置。如果對(duì)象位于路徑起點(diǎn)處，則將其引用復(fù)制到路徑上并沿該路徑復(fù)制。如果對(duì)象遠(yuǎn)離路徑起點(diǎn)，則其實(shí)例沿該路徑進(jìn)行復(fù)制并參考該路徑，但不復(fù)制到該路徑上。在大多數(shù)情況下，要引用的這些對(duì)象中至少一者應(yīng)位于路徑起點(diǎn)處或路徑起點(diǎn)附近。離路徑起點(diǎn)越遠(yuǎn)，結(jié)果越不規(guī)則。

3.4 使用陣列特征（Pattern Geometry）

3.4.1 線性陣列

等距離陣列，距離遞增式陣列，對(duì)稱式陣列方式等實(shí)現(xiàn)形式如圖5所示。

3.4.2 陣列增量

通過(guò)陣列增量設(shè)置后陣列的效果如圖6所示。

3.4.3 陣列設(shè)置

陣列設(shè)置分為僅限框架及交錯(cuò)。當(dāng)勾選僅限框架特征后，陣列出的圖形僅為周邊而中間沒(méi)有。當(dāng)勾選交錯(cuò)后陣列會(huì)在所選方向上有交叉。

3.4.4 可重用引用

可重用的引用功能在陣列中主要應(yīng)用使長(zhǎng)方孔按兩邊的曲線形狀進(jìn)行陣列。圖7為長(zhǎng)方孔使用可重用的引用功能后的一個(gè)效果。

3.4.5 圓形、多邊形陣列

圓形陣列界面與線性陣列實(shí)現(xiàn)方法相似。通過(guò)徑向節(jié)距可以控制陣列特征的同心距離。圖8為圓形、多邊形陣列效果圖。

3.4.6 沿線陣列

通過(guò)對(duì)沿線陣列中線性方法、間距、步距等各個(gè)參數(shù)的設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)圖9所示的沿線陣列效果圖。

4 比較與分析

陣列曲線只能在草繪環(huán)境下實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單零件形狀的建模，復(fù)雜零件結(jié)構(gòu)建模一般不采用。與陣列特征命令相比，陣列面特征用法最方便，計(jì)算量較小，在設(shè)計(jì)實(shí)踐中常被使用；引用集合體陣列命令與陣列特征沿線陣列結(jié)果相似，但前者用法較靈活，功能更強(qiáng)大，最能體現(xiàn)設(shè)計(jì)思路。此外，從陣列所得到的結(jié)果來(lái)看，各個(gè)組成部分之間的關(guān)系也不一樣[4]。

5 小結(jié)

從上面的示例可以看出，NX8.5陣列功能顯著增強(qiáng)，設(shè)計(jì)實(shí)踐表明，對(duì)于具有一定規(guī)律特征的零件，陣列命令可快速進(jìn)行概念設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)，交互建立和編輯產(chǎn)品方案幾何模型，有助于減少重復(fù)性工作，提供設(shè)計(jì)效率。同時(shí)，各種陣列命令各有其特性和使用場(chǎng)所，只有掌握了相互之間的區(qū)別和聯(lián)系后，才能正確選擇合理高效的建模方法，提高產(chǎn)品零部件設(shè)計(jì)質(zhì)量。文獻(xiàn)[4]對(duì)NX7.5環(huán)境下陣列命令的區(qū)別做了對(duì)比說(shuō)明，可以部分借鑒。另外，如果NX8.5能夠?qū)τ脩籼峁╆嚵忻罹幊涕_發(fā)接口，其陣列功能將不斷得到完善提高。

參考文獻(xiàn)：

[1] Siemens PLM Software. Siemens NX 8.5 幫助文檔[OL]. 2012.

[2] 展迪優(yōu). UG NX8.5機(jī)械設(shè)計(jì)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[3] 曹霞.UG NX7.0在計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2011（2）179-181.

[4] 湯旭.NX中三種陣列命令的區(qū)別[J].CADCAM與制造業(yè)信息化，2010（2）52-53.