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摘要本文介绍了一种利用NX（UG）的表达式功能，从一个excel格式中参数表中自动读取数据，然后在NX中自动建模、制图和PMI标注等，最后生成设计图的方法，以此达到在设计不同的产品时，只需修改参数表的数据，就可自动完成设计，例如常规需要四五天甚至一两周才能完成的电机设计，采用本文的方法后，最快可在两三个小时以内完成，极大的提高产品设计效率。另外，利用不同产品的这个参数表，使用编程软件开发的应用程序建立产品的设计资源库，从而实现标准化设计和规范管理。

关键词：参数化、自动化设计 电机 标准化 NX表达式

1引言

目前大多数单位在电机的结构设计时，通常的步骤是先确定电磁方案，接着根据电磁方案对电机进行结构布局，方案设计通过用户评审后再对每个零件进行详细设计，最后形成工程图。分析电机的结构特点，其实不难发现不同电机很多结构都具有极高的规律性和相似性，例如定子冲片、磁钢等等，其结构形状基本一致，区别只是尺寸的差异。但在现有的电机结构设计过程中，每次都需反复经历建模、装配、制图、标注尺寸等，这就导致一个电机从设计到最后设计图归档，下图用于生产的这个周期过长。且面对目前新品数量不断上升的趋势，时间成本越来越大，设计师须要用更少的时间设计更多的产品。针对此种问题，本文提出了一种高效而又标准化的解决方法。

2NX表达式功能介绍

NX中的表达式功能，其实就是NX提供的一个非常方便和智能的参数化设计方法，它允许用户定义一些变量，其内容包括名称、公式、值、单位、数据类型等。定义好这些变量或者说参数后，用户在诸如建模、加工和制图等过程中，就可以去访问这些参数，想要修改模型和制图时，直接修改表达式里的参数即可。表达式功能除了用户自行定义和输入外，还有一个更重要的用法是它可以读取软件外的参数，例如一个excel表中的数据。

另外NX在进行了二维标注和PMI三维标注后，更改模型后想关联的标注会同步更改。这就给我们一个启示：若先建立一个电机结构模型并按相关标准和要求进行二维标注或PMI三维标注形成工程图（设计图），并把模型中的参数关联表达式，那在后续设计电机结构的时候，只要把电机的结构参数输入到一个excel表中，然后利用表达式功能读取这些数据，自动进行建模，不就可以自动生成设计图了吗？

3电机结构参数化和自动化设计原理和方法

3.1电机结构分类与初始模型建立

为实现电机结构参数化和自动化设计，首先按零件结构形式的差异性对电机进行分类，并根据差异性的大小逐级区分，如图1所示，从顶层到底层的一个路径分为一类。分类完毕后，须识别哪些零件可以进行参数化和自动化设计，因为电机中的部分零件差异性巨大，无明显的规律和相似性。

本文以内转子-永磁体-瓦形磁钢-平底槽冲片-直槽类型的电机为例进行说明，首先可进行参数化和自动化设计的零件有磁钢、隔板、挡板、护套、磁轭、转子组件、转子、定子冲片、绝缘端板、定子铁芯、电枢（从中不难看出，假如要设计一个分体式的电机，上述这些零件再加一个机壳和定子，基本就是整个电机的结构了）。将这些零件按内转子-永磁体-瓦形磁钢-平底槽冲片-直槽类型的结构形式绘制初始建模，并按相关标准和规定标注尺寸、规定技术要求等，如图2所示。一个很重要的关键点是在建立初始模型时，要保证建模参数给定的类别以及建模过程参数所关联的表达式，在更新表达式后，模型不会报错。

3.2参数表定义

根据3.1章建立的初始模型，将每个零件和部件结构尺寸、属性数据等信息逐一提取到一个excel工作簿中，形成“参数表”，每个零件和部件对应一个参数表，如图3～图4所示（部分参数表），参数表中对每个需要设计师输入的参数，都用图形进行了解释，并备注了一些注意事项。完成参数表定义后，将建立的初始模型中的数据全部通过NX的表达式功能参数化，使模型中的尺寸、属性等信息全部通过读取参数表获得。

3.3电机结构参数化和自动化设计

根据电机结构分类，将每类电机建立好初始模型并定义好参数表后，当某个产品进入设计时，找到对应的电机类型，复制其下的初始模型和参数表，就可根据电磁仿真得到的电磁方案，以及相关标准与规范规定的参数和信息，在3.2章定义的参数表中输入数据，然后返回NX中更新表达式，再对一些数据（如公差）进行简单的修改，即可在极短时间内完成产品的设计，生成二维或三维工程图。

4设计资源库建立和标准化实现过程

目前许多单位的标准化部门针对标准件、厂标件等建立了相对齐全的设计资源库，但在使用过程中也发现一些问题，例如冲片在库里已经建了上百个模型，模型里已完成了PMI标注，但在设计产品时，若想使用满足现产品电磁方案的冲片，则需要知道冲片的具体尺寸规格，必须不断打开模型逐一查看，非常不方便，故在进行产品设计时，一般就按新零件设计，不使用厂标件，这与标准化背道而驰。

另外经过常年的发展，产品数量和种类不断扩大，一些成熟的设计已经在之前产品得到很好的应用，但随着新人的不断涌入，人员频繁的流动，一些先进的设计经验没得到传承，新人设计新产品想参考之前成熟的产品时，却不知从哪里获取信息，只能通过询问周边的同事，但周围同事往往也不知道或者记不清，这就会导致产品设计时多走弯路、增加了成本。那如何解决这个问题呢？本文提出了一种解决方案。

3.2章定义的参数表有一个明显的优点就是——这个表几乎记录了电机的所有关键数据，包含了电机的详细信息，但是若某个新产品想参考之前某个产品时，面临着两个问题：一是在完成电机结构设计时，参数表未随产品归档，参数表不知道在哪个设计手上；二是找到表格时也需打开表格逐一比对，很难精确查找。针对第一个问题，解决方法是：产品设计图归档时，参数表一同归档，例如在TC端归档设计图时，这个参数表可以以技术文档的形式归档，当发生设计更改时，应通过更改参数表的方式完成更改，以保证数据可追溯性和可查性；

对于第二个问题，可在每个产品设计图归档的时候，指定专门的人员将每个产品的数据整理到一个总表内，这个人员最好是标准化部门人员，由其在设计图审签时进行。这个整理的过程为提高效率，避免人为的去复制粘贴，可开发应用程序自动整理，将数据汇集在一个总表中，形成一个产品数据库，这个数据库在诸如TC系统上以文档的形式归档，处于受控状态。最后在查找时，相关人员使用开发的应用程序输入数据去查找比对，以实现精确的查找。

通常来说两个电机结构不可能完全一致，它有一个相似度的百分比，且有些数据是关键性的差异体现，如极槽数等，另一些，如冲片槽底圆角，槽开口宽度等，是一些不太重要的差异，所以在查找之前，赋予每个参数所占的权数比，重要参数赋予高的权数比，次要参数赋予低的权数比，最后通过软件计算得出总体的相似度百分比，以实现精确查找。

5意义

参数化和自动化的结构设计使得设计过程变得简单高效，结构的更改变得更加的容易，比如在产品初期时，产品结构往往需要多次迭代，每次结构的变更，常规方法更改设计图时往往耗费过多的时间，但对于这种参数化和自动化的结构设计，设计和更改都只是参数表的简单形成和修改，模型和工程图自动创建，极大提高效率，同时还能减少设计的差错率。例如一个分体式电机，常规方法设计时，一般少则3、4天，多则1、2周才能完成图纸设计与下发，但采用上述这种参数化和自动化的结构设计，可在2、3个小时以内就可以完成；在例如用户在决定投产一个电机前，往往需要设计人员给出一个测算报告，用于评估电磁方案、外形尺寸、电机质量等是否满足要求。电磁方案通过仿真获得，对于外形尺寸和电机质量，则需通过建模的方式获得，利用参数化和自动化的结构设计，则根据电磁仿真结果和用户外形要求，修改参数表，即可迅速获得电机的外形尺寸和重量，不再像之前的方法逐一去建模、装配、赋予材料密度、测量重量，以节省时间。

参数化设计的过程，其实就是一个标准化的过程，因为这样产品的结构形式、尺寸标注方式、技术要求等被规范固定了下来，不再五花八门。利用参数化设计形成的参数表，形成产品数据库，通过开发应用程序对数据库进行数据的添加和维护，利用应用程序实现精确查找，以继承先前产品的成熟经验。此外再形成数据库后，通过分析数据可知道哪些规格的零件使用频率比较高，将使用频率高的零件转化成厂标件，使不同产品的零件规格种类降低，便于标准化管理。

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