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

關(guān)鍵詞：坐標(biāo)系；定義方法；應(yīng)用實例

中圖分類號：TS803.6

坐標(biāo)系是用來說明質(zhì)點運動的快慢、方向，及定量地描述質(zhì)點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，分為絕對坐標(biāo)系和工作坐標(biāo)系。絕對坐標(biāo)系（ACS：Absolute Coordinate System）只有一個，是在空間中設(shè)定的一個固定坐標(biāo)系，是不可移動的；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，用戶可以根據(jù)需求建立工作坐標(biāo)系，一個模型文件可以建立并保存多個工作坐標(biāo)系位置，但工作狀態(tài)的工作坐標(biāo)系只有一個。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）動態(tài)定義（Dynamics）

點擊“Dynamics”定義命令，能顯示當(dāng)前活動的WCS所有的控制器?？刂破饔腥N：①棕黃色圓球表示的是原點位置控制器，②軸向的黃色箭頭表示移動方向控制器，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，通過移動或旋轉(zhuǎn)得到一個新的工作坐標(biāo)系。當(dāng)選擇黃色箭頭時，會彈出“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（Two Point）”和“與XC成一角度（At Angle to XC）”都是常用的方法。

（2）原點定義（Origin）

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

（3）旋轉(zhuǎn)定義（Rotate）

旋轉(zhuǎn)定義是指坐標(biāo)系原點不動的基礎(chǔ)上，通過坐標(biāo)軸之間的角度轉(zhuǎn)換，來實現(xiàn)新的工作坐標(biāo)系的方法。定義坐標(biāo)系的對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。對話框中左側(cè)羅列的是固定軸和旋轉(zhuǎn)時軸的轉(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)計中的應(yīng)用實例

通過變換、編輯坐標(biāo)系，可以使模型設(shè)計過程更加快捷、準(zhǔn)確。如設(shè)計特征的陣列命令、齒輪漸開線生成的平面、螺旋線的起點等等都與坐標(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，如想實現(xiàn)矩形陣列實例圖3（b）中的兩個孔，需要把圖3（a）中坐標(biāo)系的X軸或Y軸其中的一個移到需要陣列的方向上。使用動態(tài)定義方法可實現(xiàn)，先確定移動X軸或Y軸中的任意一個，再從矢量構(gòu)造器的下拉菜單中選擇“兩點”操作，選擇圖中坐標(biāo)原點為起點，右上角圓中心為終點，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，模型是依據(jù)工作坐標(biāo)系方位導(dǎo)出的，絕對坐標(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，模型是依據(jù)絕對坐標(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)計中的應(yīng)用實例

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

2.3 坐標(biāo)系在二維制圖中的應(yīng)用實例

在使用非參數(shù)化的模型進(jìn)行工程制圖設(shè)計中，當(dāng)模型的正視圖投影方位與絕對坐標(biāo)系方位有角度偏差時，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，測量出絕對坐標(biāo)系與基準(zhǔn)坐標(biāo)系三個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)系與絕對坐標(biāo)系完全重合，投影得到正視圖。

在二維制圖標(biāo)注時發(fā)現(xiàn)，模型二維軸測圖進(jìn)行標(biāo)注的結(jié)果是投影尺寸（圖5中“35.36”），而設(shè)計中必須對軸測圖標(biāo)注結(jié)果為真實尺寸（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。此實例標(biāo)注操作為：進(jìn)入二維軸測圖的“EXPAND”狀態(tài)，選擇“定向定義”中常用的“原點、X點、Y點”類型，在模型邊緣上重新選擇新的原點、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)計模塊中的應(yīng)用實例，對工作坐標(biāo)系在模型設(shè)計中不同的應(yīng)用情況進(jìn)行了總結(jié)，設(shè)計者需在模型設(shè)計中靈活地運用工作坐標(biāo)系來達(dá)到設(shè)計意圖。工作坐標(biāo)系是NX軟件進(jìn)行工程設(shè)計的重要組成部分，熟練應(yīng)用它，在幫助設(shè)計者開闊思路、提升設(shè)計水平、提高設(shè)計效率上有重要意義。

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

作者簡介：蘇霞（1982-），女，湖南株洲人，主管設(shè)計師，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)航空動力機(jī)械研究所，湖南株洲 412002