坐標系是用來說明質點運動的快慢、方向，及定量地描述質點的位置及位置變化的參考系統。在NX中，坐標系采用的是笛卡爾坐標系統(Descartes Coordinates)，遵守右于準則，分為絕對坐標系和工作坐標系。絕對坐標系(ACS：Absolute Coordinate System)只有一個，是在空間中設定的一個固定坐標系，是不可移動的；工作坐標系(WCS：WorkCoordinate System)是由系統提供的，分別由紅、綠、藍三種不同顏色的軸來標識，用戶可以根據需求建立工作坐標系，一個模型文件可以建立并保存多個工作坐標系位置，但工作狀態的工作坐標系只有一個。通常，我們所說的定義坐標系都是指定義工作坐標系（如圖1）。
圖1 工作坐標系
1 WCS定義詳解
通過選擇“格式”→WCS命令可以打丌工作坐標系的定義選項：
1.1 動態定義(Dynamics)
點擊“Dynamics”定義命令，能顯示當前活動的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黃色小圓球是旋轉控制器。使用鼠標選擇相應控制器，通過移動或旋轉得到一個新的工作坐標系。當選擇黃色箭頭時，會彈出“矢量構造器”的窗口，軟件提供了多種矢量構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。
1.2 原點定義(Origin)
通過重新定義工作坐標系的原點位置來定義工作坐標系的位置。即工作坐標系移動到新的坐標原點，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”，使用點構造器提供的方法來選擇新的原點位置，也可以設置原點的偏移參數生成新的坐標系。其中“圓弧中心(ArcCenter)”和“終點(End Point)”是常用的點構造方法。
1.3 旋轉定義(Rotate)
旋轉定義是指坐標系原點不動的基礎上，通過坐標軸之間的角度轉換，來實現新的工作坐標系的方法。定義坐標系的對話框提供六種軸之間旋轉的方法，其中的角度可以任意指定。對話框中左側羅列的是固定軸和旋轉時軸的轉換方式，右側是旋轉指定的角度。須先遵守右手準則，判斷目標旋轉的目的和轉換方式，再指定旋轉角度實現新坐標系的定義。
1.4 定向定義(Orient)
定向定義是一個利用坐標系構造器CSYS(Coordinate System Constructor)來實現坐標系定位的方法。坐標系構造器提供了多種構造方法，下面介紹幾種最常用的坐標系構建步驟：
原點、X點、Y點(Origin，X-Point，Y-Point)。依次在模型上指定原點、X軸正向上一點、Y軸正向上一點，即構造了一個坐標系，其Z軸的正向將按右手法則建立。
X軸，Y軸(X-Axis，Y-Axis)。依次在模型上指定X軸線、Y軸線，系統會自動判斷兩軸延長相交的交點為原點。
三平面(Three Planes)。依次在圖形上選擇3個平面，產生的坐標系將以3個平面的交點為原點。面之間的相交軸為X、Y、Z三軸。
2 坐標系的應用
2.1 坐標系在模型設計中的應用實例
通過變換、編輯坐標系，可以使模型設計過程更加快捷、準確。如設計特征的陣列命令、齒輪漸丌線牛成的平面、螺旋線的起點等等都與坐標系的應用緊密相關。
矩形陣列命令（如圖2）是根據XC軸和YC軸方向驅動相關參數的，須保證陣列特征的附著面在XC-YC面上。如圖3示例所示，如想實現矩形陣列實例圖3(b)中的兩個孔，需要把圖3(a)中坐標系的X軸或Y軸其中的一個移到需要陣列的方向上。使用動態定義方法可實現，先確定移動X軸或Y軸中的任意一個，再從矢量構造器的下拉菜單中選擇“兩點”操作，選擇圖中坐標原點為起點，右上角圓中心為終點，即確定X軸的位置得到新的坐標。
圖2 矩形陣列命令窗口
圖3 矩形陣列實例
模型的導入、導出操作是與坐標系有關聯的，如模型以“部件(part)”格式導出時，模型是依據工作坐標系方位導出的，絕對坐標系的方位不影響導出模型的方位；而模型以“parasolid”格式導出時，模型是依據絕對坐標系的方位導出的，工作坐標系方位不影響導出模型的方位。
2.2 坐標系在裝配設計中的應用實例
裝配設計中，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“坐標系定義”方式的選擇，點擊“應用”后，彈出的窗口可以通過“點”類型的多種方式來準確定位零組件坐標原點放置的位置，既可以設置原零組件中的坐標系與裝配文件的絕對坐標系位置重合，也可以設置在任意一個指定的坐標系位置。
在裝配件的爆炸圖設計中（圖4），也需要根據坐標系的方位來控制零組件的移動。如圖4(a)中的棕色零件需要移動到圖4(b)所示的方位時，需要先將工作坐標系定義在如圖4(a)所示的方位，選擇“編輯爆炸圖”命令，點選棕色零部件，再點擊“移動對象”，彈出動態坐標系，通過控制動態坐標系上的控制點或輸入旋轉角參數，最后將爆炸視圖零件移動到圖4(b)所示的方位。
圖4 裝配件實例
2.3 坐標系在二維制圖中的應用實例
在使用非參數化的模型進行工程制圖設計中，當模型的正視圖投影方位與絕對坐標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。解決方法中坐標系依然發揮重要作用。首先依據實體上的元素建立參考基準坐標系，然后把模型視圖在二維制圖中投影出三視圖，測量出絕對坐標系與基準坐標系三個軸角度與距離的偏差值，之后將模型分別旋轉和平移相應的角度與距離，最終使模型工作坐標系與絕對坐標系完全重合，投影得到正視圖。
在二維制圖標注時發現，模型二維軸測圖進行標注的結果是投影尺寸（圖5中“35.36”），而設計中必須對軸測圖標注結果為真實尺寸（圖5中“50”）。由于系統默認在XC-YC面上才能標注尺寸值，所以需要變換坐標系，將標注的平面設置為工作坐標系的XC-YC面。此實例標注操作為：進入二維軸測圖的“EXPAND”狀態，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，設置為圖中所示的位置后，再使用標注尺寸工具進行尺寸標注就能得到如圖中所示的值為“50”的真實尺寸標注效果。此處需要注意的是，一旦退出“EXPAND”狀態后再重新進入，坐標系的位置需要重新調整。
圖5 軸測圖的標注
3 結束語
本文通過介紹NX坐標系在不同設計模塊中的應用實例，對工作坐標系在模型設計中不同的應用情況進行了總結，設計者需在模型設計中靈活地運用工作坐標系來達到設計意圖。工作坐標系是NX軟件進行工程設計的重要組成部分，熟練應用它，在幫助設計者丌闊思路、提升設計水平、提高設計效率上有重要意義。
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本文標題：基于NX軟件的坐標系應用研究
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