基于NX軟件的坐標(biāo)系應(yīng)用研究

摘 要：隨著模型設(shè)計(jì)要求不斷提高，合理定義和利用工作坐標(biāo)系，使模型設(shè)計(jì)工作更加順暢。本文基于NX7.5軟件的平臺(tái)，介紹了工作坐標(biāo)系的概念和定義方法，并通過實(shí)例詳細(xì)說明了工作坐標(biāo)系分別在模型設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和二維工程圖環(huán)境下的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：坐標(biāo)系；定義方法；應(yīng)用實(shí)例

中圖分類號(hào)：TS803.6

坐標(biāo)系是用來說明質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的快慢、方向，及定量地描述質(zhì)點(diǎn)的位置及位置變化的參考系統(tǒng)。在NX中，坐標(biāo)系采用的是笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)（Descartes Coordinates），遵守右手準(zhǔn)則，分為絕對(duì)坐標(biāo)系和工作坐標(biāo)系。絕對(duì)坐標(biāo)系（ACS：Absolute Coordinate System）只有一個(gè)，是在空間中設(shè)定的一個(gè)固定坐標(biāo)系，是不可移動(dòng)的；工作坐標(biāo)系（WCS：Work Coordinate System）是由系統(tǒng)提供的，分別由紅、綠、藍(lán)三種不同顏色的軸來標(biāo)識(shí)，用戶可以根據(jù)需求建立工作坐標(biāo)系，一個(gè)模型文件可以建立并保存多個(gè)工作坐標(biāo)系位置，但工作狀態(tài)的工作坐標(biāo)系只有一個(gè)。通常，我們所說的定義坐標(biāo)系都是指定義工作坐標(biāo)系（如圖1）。

1 WCS定義詳解

（1）動(dòng)態(tài)定義（Dynamics）

點(diǎn)擊“Dynamics”定義命令，能顯示當(dāng)前活動(dòng)的WCS所有的控制器。控制器有三種：①棕黃色圓球表示的是原點(diǎn)位置控制器，②軸向的黃色箭頭表示移動(dòng)方向控制器，③黃色小圓球是旋轉(zhuǎn)控制器。使用鼠標(biāo)選擇相應(yīng)控制器，通過移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)得到一個(gè)新的工作坐標(biāo)系。當(dāng)選擇黃色箭頭時(shí)，會(huì)彈出“矢量構(gòu)造器”的窗口，軟件提供了多種矢量構(gòu)造方式輔助得到新的軸向位置。其中“兩點(diǎn)（Two Point）”和“與XC成一角度（At Angle to XC）”都是常用的方法。

（2）原點(diǎn)定義（Origin）

通過重新定義工作坐標(biāo)系的原點(diǎn)位置來定義工作坐標(biāo)系的位置。即工作坐標(biāo)系移動(dòng)到新的坐標(biāo)原點(diǎn)，X、Y、Z三個(gè)軸方向不變，分別與原來的軸方向平行?！皃oint”對(duì)話框彈出后，提示行會(huì)顯示，“選擇新的WCS原點(diǎn)”，使用點(diǎn)構(gòu)造器提供的方法來選擇新的原點(diǎn)位置，也可以設(shè)置原點(diǎn)的偏移參數(shù)生成新的坐標(biāo)系。其中“圓弧中心（Arc Center）”和“終點(diǎn)（End Point）”是常用的點(diǎn)構(gòu)造方法。

（3）旋轉(zhuǎn)定義（Rotate）

旋轉(zhuǎn)定義是指坐標(biāo)系原點(diǎn)不動(dòng)的基礎(chǔ)上，通過坐標(biāo)軸之間的角度轉(zhuǎn)換，來實(shí)現(xiàn)新的工作坐標(biāo)系的方法。定義坐標(biāo)系的對(duì)話框提供六種軸之間旋轉(zhuǎn)的方法，其中的角度可以任意指定。對(duì)話框中左側(cè)羅列的是固定軸和旋轉(zhuǎn)時(shí)軸的轉(zhuǎn)換方式，右側(cè)是旋轉(zhuǎn)指定的角度。須先遵守右手準(zhǔn)則，判斷目標(biāo)旋轉(zhuǎn)的目的和轉(zhuǎn)換方式，再指定旋轉(zhuǎn)角度實(shí)現(xiàn)新坐標(biāo)系的定義。

（4）定向定義（Orient）

2 坐標(biāo)系的應(yīng)用

2.1 坐標(biāo)系在模型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)例

通過變換、編輯坐標(biāo)系，可以使模型設(shè)計(jì)過程更加快捷、準(zhǔn)確。如設(shè)計(jì)特征的陣列命令、齒輪漸開線生成的平面、螺旋線的起點(diǎn)等等都與坐標(biāo)系的應(yīng)用緊密相關(guān)。

矩形陣列命令（如圖2）是根據(jù)XC軸和YC軸方向驅(qū)動(dòng)相關(guān)參數(shù)的，須保證陣列特征的附著面在XC-YC面上。如圖3示例所示，如想實(shí)現(xiàn)矩形陣列實(shí)例圖3（b）中的兩個(gè)孔，需要把圖3（a）中坐標(biāo)系的X軸或Y軸其中的一個(gè)移到需要陣列的方向上。使用動(dòng)態(tài)定義方法可實(shí)現(xiàn)，先確定移動(dòng)X軸或Y軸中的任意一個(gè)，再?gòu)氖噶繕?gòu)造器的下拉菜單中選擇“兩點(diǎn)”操作，選擇圖中坐標(biāo)原點(diǎn)為起點(diǎn)，右上角圓中心為終點(diǎn)，即確定X軸的位置得到新的坐標(biāo)。

模型的導(dǎo)入、導(dǎo)出操作是與坐標(biāo)系有關(guān)聯(lián)的，如模型以“部件（part）”格式導(dǎo)出時(shí)，模型是依據(jù)工作坐標(biāo)系方位導(dǎo)出的，絕對(duì)坐標(biāo)系的方位不影響導(dǎo)出模型的方位；而模型以“parasolid”格式導(dǎo)出時(shí)，模型是依據(jù)絕對(duì)坐標(biāo)系的方位導(dǎo)出的，工作坐標(biāo)系方位不影響導(dǎo)出模型的方位。

2.2 坐標(biāo)系在裝配設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)例

裝配設(shè)計(jì)中，軟件提供了四種“添加零組件”的定位方法：“絕對(duì)原點(diǎn)”、“選擇原點(diǎn)”、“通過約束”、“移動(dòng)”。其中選擇“選擇原點(diǎn)”方式就是對(duì)“坐標(biāo)系定義”方式的選擇，點(diǎn)擊“應(yīng)用”后，彈出的窗口可以通過“點(diǎn)”類型的多種方式來準(zhǔn)確定位零組件坐標(biāo)原點(diǎn)放置的位置，既可以設(shè)置原零組件中的坐標(biāo)系與裝配文件的絕對(duì)坐標(biāo)系位置重合，也可以設(shè)置在任意一個(gè)指定的坐標(biāo)系位置。

2.3 坐標(biāo)系在二維制圖中的應(yīng)用實(shí)例

在使用非參數(shù)化的模型進(jìn)行工程制圖設(shè)計(jì)中，當(dāng)模型的正視圖投影方位與絕對(duì)坐標(biāo)系方位有角度偏差時(shí)，在二維制圖中投影視圖無法得到正視圖。解決方法中坐標(biāo)系依然發(fā)揮重要作用。首先依據(jù)實(shí)體上的元素建立參考基準(zhǔn)坐標(biāo)系，然后把模型視圖在二維制圖中投影出三視圖，測(cè)量出絕對(duì)坐標(biāo)系與基準(zhǔn)坐標(biāo)系三個(gè)軸角度與距離的偏差值，之后將模型分別旋轉(zhuǎn)和平移相應(yīng)的角度與距離，最終使模型工作坐標(biāo)系與絕對(duì)坐標(biāo)系完全重合，投影得到正視圖。

在二維制圖標(biāo)注時(shí)發(fā)現(xiàn)，模型二維軸測(cè)圖進(jìn)行標(biāo)注的結(jié)果是投影尺寸（圖5中“35.36”），而設(shè)計(jì)中必須對(duì)軸測(cè)圖標(biāo)注結(jié)果為真實(shí)尺寸（圖5中“50”）。由于系統(tǒng)默認(rèn)在XC-YC面上才能標(biāo)注尺寸值，所以需要變換坐標(biāo)系，將標(biāo)注的平面設(shè)置為工作坐標(biāo)系的XC-YC面。此實(shí)例標(biāo)注操作為：進(jìn)入二維軸測(cè)圖的“EXPAND”狀態(tài)，選擇“定向定義”中常用的“原點(diǎn)、X點(diǎn)、Y點(diǎn)”類型，在模型邊緣上重新選擇新的原點(diǎn)、X軸、Y軸的位置，設(shè)置為圖中所示的位置后，再使用標(biāo)注尺寸工具進(jìn)行尺寸標(biāo)注就能得到如圖中所示的值為“50”的真實(shí)尺寸標(biāo)注效果。此處需要注意的是，一旦退出“EXPAND”狀態(tài)后再重新進(jìn)入，坐標(biāo)系的位置需要重新調(diào)整。

3 結(jié)束語

本文通過介紹NX坐標(biāo)系在不同設(shè)計(jì)模塊中的應(yīng)用實(shí)例，對(duì)工作坐標(biāo)系在模型設(shè)計(jì)中不同的應(yīng)用情況進(jìn)行了總結(jié)，設(shè)計(jì)者需在模型設(shè)計(jì)中靈活地運(yùn)用工作坐標(biāo)系來達(dá)到設(shè)計(jì)意圖。工作坐標(biāo)系是NX軟件進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的重要組成部分，熟練應(yīng)用它，在幫助設(shè)計(jì)者開闊思路、提升設(shè)計(jì)水平、提高設(shè)計(jì)效率上有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]洪如瑾編譯，鄧斌審校.UG NX6 CAD快速入門指導(dǎo)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009，1.

[2]張方瑞主編，于鷹宇，韓冰副主編.UG NX入門精解與實(shí)戰(zhàn)技巧[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003，9.

作者簡(jiǎn)介：蘇霞（1982-），女，湖南株洲人，主管設(shè)計(jì)師，工程師，學(xué)士學(xué)位，研究方向：工程技術(shù)應(yīng)用。

作者單位：中航工業(yè)航空動(dòng)力機(jī)械研究所，湖南株洲 412002