1.3 NX軟件的功能

NX軟件的強大功能是基于各功能模塊實現的，主要包括CAD、CAE和CAM模塊，各模塊分別完成產品設計制造過程中的不同任務，從而實現高效、科學的設計制造過程。下面簡要介紹常用的模塊。

1.3.1 CAD模塊

NX設計是業界強大、靈活而又頗具創新性的產品開發解決方案，其特性和功能都有助于將產品快速推向市場。NX設計能夠增加虛擬產品模型的使用，減少昂貴的物理原型，從而交付“一次性滿足市場需求”的產品。

1．NX/Gateway（入口）

NX/Gateway是其他應用的必要基礎。

該模塊是NX軟件的基本模塊，包括打開、創建、存儲等文件操作；著色、消隱、縮放等視圖操作；視圖布局；圖層管理；繪圖及繪圖機隊列管理；空間漫游（可以定義漫游路徑，生成電影文件）；表達式查詢；特征查詢；模型信息查詢、坐標查詢、距離測量；曲線曲率分析；曲面光順分析；實體物理特性自動計算；用于定義標準化零件族的電子表格功能；按可用于互聯網主頁的圖片文件格式（包括CGM、VRML、TIFF、MPEG、GIF和JPEG等格式）生成NX零件或裝配模型的圖片文件；輸入、輸出CGM、NX/Parasolid等幾何數據；Macro宏命令自動記錄、回放功能；User Tools用戶自定義菜單功能，使用戶可以快速訪問其常用功能或二次開發的功能。

2．NX/Solid Modeling（實體建模）

NX/Solid Modeling提供了業界最強的復合建模功能。NX/Solid Modeling通過無縫地集成基于約束的特征建模和顯式幾何建模，可以使用戶獲得集成于一個高級的基于特征環境內的傳統實體。NX/Solid Modeling具有曲線和框線建模的功能，能夠方便地建立二維和三維線框模型，掃掠和旋轉實體，進行布爾運算及參數化編輯。NX/Solid Modeling包括對快速和有效的概念設計的變量化的草圖繪制工具，以及更通用的建模和編輯任務的工具。

NX/Solid Modeling提供了草圖設計、各種曲線生成、編輯、布爾運算、掃掠實體、旋轉實體、沿導軌掃掠、尺寸驅動、定義、編輯變量及其表達式、非參數化模型后參數化等工具。

3．NX/Features Modeling（特征建模）

NX/ Features Modeling用工程特征來定義設計信息，在NX/ Solid Modeling的基礎上提高了表達用戶設計意圖的能力。該模塊支持標準設計特征的生成和編輯，包括各種圓柱、方塊、圓錐、球體，以及各種孔、凸臺、鍵槽、管、倒圓、倒角等，同時具有抽空實體模型，產生薄壁實體的能力。這些特征均被參數化定義，可對其大小及位置進行尺寸驅動編輯。所有特征均可相對其他特征或幾何體定位，可以編輯、刪除、抑制、復制、粘貼、引用及改變特征時序，并提供特征歷史樹記錄的所有特征相關參數，便于特征查詢和編輯。

4．NX/Freeform Modeling（自由形狀建模）

NX/Freeform Modeling獨創地把實體和曲面建模技術融合在一組強大的工具中，提供生成、編輯和評估復雜曲面的強大功能，可以方便地設計飛機、汽車、電視機及其他工業造型設計產品上的復雜自由曲面形狀。例如：

· 從有界平面生成實體。

· 基本掃掠曲面。

· 基本放樣，包括規則曲面、網格曲面。

· 特殊曲面創建，包括曲面延長和N邊曲面，以及有界平面、偏置面。

· 曲面操作工具，包括曲面延長和曲面法向控制。

· 實體方式的修剪。

· 使用曲線進行曲面修剪。

5．NX/User Defined Features（用戶定義的特征）

NX/User Defined Features提供了交互式方法來定義和存儲基于用戶自定義特征的概念，便于調用和編輯零件庫，形成用戶專用的UDF庫，提高用戶設計建模的效率。該模塊包括從已生成的NX參數化實體模型中提取參數、定義特征變量、建立參數間關系、設置變量默認值、定義代表該UDF庫的圖標菜單的全部工具。在UDF庫生成之后，UDF庫就變成可通過圖標菜單被所有用戶調用的用戶專用特征庫，當把某特征添加到設計模型中時，其所有預設變量參數均可編輯并將按UDF庫建立時的設計意圖而變化。

6．NX/Drafting（制圖）

NX/Drafting使得任何設計師、工程師或制圖員都能夠以實體模型去繪制產品的工程圖。基于復合建模技術，NX/Drafting可以建立與幾何模型相關的尺寸，確保在一個模型改變時，會更新圖，并減少更新圖所需的時間。視圖包括消隱線和相關的模截面視圖，當模型修改時也會自動更新。自動的視圖布局功能可以提供快速的圖布局，包括正交視圖投射、截面圖、輔助視圖和細節視圖。NX/Drafting支持在主要業界制圖標準，如ANSI、ISO、DIN和JIS中建立圖，利用由NX/Assembly Modeling創建的裝配信息可以方便地建立裝配圖，以及快速地建立裝配分解視圖。無論是制作單一視圖還是制作復雜的裝配和組件工程圖，NX/Drafting都可以減少工程圖生成的時間。NX/Drafting不僅提供了自動視圖布置（包括剖視圖、各向視圖、局部放大圖、局部剖視圖等視圖）、尺寸標注、形位公差標注、粗糙度標注等功能，還支持標準漢字輸入和視圖編輯，以及裝配圖、剖視圖、爆炸圖和明細表自動生成等功能。

7．NX/Assembly Modeling（裝配建模）

NX/Assembly Modeling具有如下特點：提供并行的自頂向下和自底向上的產品裝配方法；裝配模型中的零件數據是對零件本身的鏈接映象，可以保證裝配模型和零件設計完全雙向相關，減少了存儲空間的需求，在修改零件設計后裝配模型中的零件會自動更新，同時可在裝配環境下直接修改零件設計；坐標系定位、邏輯對齊、貼合、偏移等靈活的定位方式和約束關系，便于在裝配中添加零件或子裝配件，并可定義不同零件或組件間的參數關系；參數化的裝配建模提供描述組件間配合關系的附加功能，可用于說明通用緊固件組和其他重復部件；裝配導航、零件搜索、裝配部分著色顯示、標準件庫調用等在裝配層次中快速切換，方便直接訪問任何零件或子裝配件；生成支持漢字的裝配明細表，當裝配結構變化時裝配明細表可自動更新；并行計算能力，支持多CPU硬件平臺。

8．NX/WAVE Control（控制）

NX/WAVE（What if Alternative Value Engineering）是產品級參數化設計技術，適用于汽車、飛機等復雜產品的設計。NX/WAVE技術使產品總體設計更改自上而下自動傳遞，可用于從產品初步設計到詳細設計的每個階段。NX/WAVE技術可幫助用戶找出驅動產品設計變化的關鍵設計變量，并將這些變量放入NX/WAVE頂層控制結構中，而子部件和零件的設計與這些變量相關，對這些變量的更改會自動更新頂層結構和與其相關的子部件和零件。由于NX軟件采用基于幾何變量的復合建模技術，這些關鍵設計變量既可以是數值變量，也可以是像樣條曲線或空間曲面一樣的廣義變量。數值變化、形狀變化都能使用NX/WAVE技術傳遞到相關的子部件和零件設計中去。NX/WAVE技術的使用符合參數化產品的設計過程和規則，即先總體設計后詳細設計，局部設計決策服從總體設計決策。而以往的參數化技術大部分是進行零件本身的參數化，對整個產品的參數關系進行管理非常困難。NX/WAVE Control提供了解決大型產品設計中的設計更改控制問題的方案，是面向產品級的并行工程技術，有利于提高設計的重復利用率。

9．NX/Sheet Metal Design（鈑金設計）

NX/Sheet Metal Design可實現如下功能：復雜鈑金零件生成、參數化編輯、定義和仿真鈑金零件的制造過程、展開和折疊的模擬動作、生成精確的二維展開圖樣數據。其展開功能可考慮可展和不可展曲面情況，并根據材料中性層特性進行補償。

NX/Sheet Metal Design提供了基于參數、特征方式的鈑金零件建模功能，可生成復雜的鈑金零件，并可對其進行參數化編輯。該模塊能夠定義和仿真鈑金零件的制造過程，對鈑金零件模型進行展開、折疊和模擬操作，同時根據三維鈑金模型，可以為后續的應用（如NX鈑金模具設計）生成精確的二維展開圖樣數據。

10．其他模塊

其他相關模塊還有NX/Open（NX二次開發）、NX/Data Exchange（NX數據交換）、NX/CAST Online（NX聯機自學軟件）、NX/Die Engineering（NX沖壓模具工程）、NX/MoldWizard（NX注塑模具設計向導）、Progressive Die Wizard（多工位級進模設計過程向導）車身設計、Hinge Location Wizard（車門鉸鏈定位設計自動導引模塊）、Glass Drop Wizard（玻璃升降器設計自動導引模塊）、B Pillar Wizard（車身B柱設計自動導引模塊）、汽車總布置設計、焊接向導等。

1.3.2 CAE模塊

1．NX/Scenario for FEA（有限元前后置處理）

NX/Scenario for FEA是一個集成化、全相關、直觀易用的CAE工具，可對零件和裝配體進行快速的有限元前后置處理。該模塊主要用于設計過程中的有限元分析計算和優化，以得到優化的高質量產品，并縮短產品開發時間。該模塊提供了將幾何模型轉化為有限元分析模型的全套工具，既可以在實體模型上進行全自動網格劃分，又可以進行交互式劃分，還提供了材料特性定義、載荷定義和約束條件定義等功能。該模塊生成的有限元前后置處理結果可以直接提供給NX/FEA有限元線性解算器或NASTRAN軟件進行有限元計算，也可以通過NX ANSYS Interface模塊輸出到ANSYS軟件進行計算。該模塊還能對有限元分析結果進行圖形化顯示和動畫模擬，提供輸出等值線圖、云圖、動態仿真和數據輸出等功能。

NX/Scenario for FEA可完成如下功能：全自動網格劃分、交互式網格劃分、材料特性定義、載荷定義和約束條件定義、NASTRAN接口、有限元分析結果圖形化顯示、結果動畫模擬、輸出等值線圖和云圖，以及進行動態仿真和數據輸出。

2．NX/Scenario for Motion（運動機構）

NX/Scenario for Motion提供了機構設計、分析、仿真和文檔生成功能，可在實體模型或裝配環境中定義機構，包括鉸鏈、連桿、彈簧、阻尼、初始運動條件等機構定義要素，定義好的機構可直接在NX軟件中進行分析，可進行各種研究，包括最小距離、干涉檢查和軌跡包絡線等選項，同時可實際仿真機構運動。用戶可以分析反作用力，圖解合成位移、速度、加速度曲線。反作用力可輸入有限元分析，并可提供一個綜合的機構運動連接元素庫。NX/Mechanisms與MDI/ADAMS無縫連接，可將前處理結果直接傳遞到MDI/ADAMS進行分析。

1.3.3 CAM模塊

NX CAM通過數字化促進高效的端到端零件制造工序，并交付高精度的零件，使用單個軟件系統對CNC機床進行編程，控制機器人單元，驅動3D打印機并監控質量，使零件制造業務實現數字化轉型，提高生產效率和增加盈利能力。

NX軟件強大的加工功能是由多個加工模塊所組成的，常用的有CAM基礎、車加工、型腔銑、固定軸銑、清根切削、可變軸銑、順序銑、制造資源管理系統、切削仿真、線切割、后置處理、機床仿真等子模塊。其中，型腔銑模塊可沿任意形狀走刀，產生復雜的刀具路徑。當檢測到異常的切削區域時，它可修改刀具路徑，或者在規定的公差范圍內加工出型腔或型芯。固定軸銑與可變軸銑模塊用于對表面輪廓進行精加工。它們提供了多種驅動方法和走刀方式，可根據零件表面輪廓選擇切削路徑和切削方法。在可變軸銑中，可對刀軸與投射矢量進行靈活控制，從而滿足復雜零件表面輪廓的加工要求，生成3軸至5軸數控機床的加工程序。此外，它們還可控制順銑和逆銑切削方式，按用戶指定的方向進行銑削加工，對于零件中的陡峭區域和前道工序沒有切除的區域，系統能自動識別并清理這些區域。順序銑模塊可連續加工一系列相接表面，用于在切削過程中需要精確控制每段刀具路徑的場合，可以保證各相接表面光順過渡。其循環功能可在一個操作中連續完成零件底面與側面的加工，可用于葉片等復雜零件的加工。

后置處理模塊包括圖形后置處理器和通用后置處理器，可格式化刀具路徑文件，生成指定機床可以識別的NC程序，支持2～5軸銑削加工、2～4軸車削加工和2～4軸線切割加工。基中NX后置處理器可以直接提取內部刀具路徑進行后置處理，并支持用戶定義的后置處理命令。

NX1847新增的增材制造（即3D打印）是指使用3D打印機逐層堆積材料來構建產品的過程，其中粉體熔化成型工藝作用于多個時間和長度比例，需要開發專用的方法。此新方法已在Simcenter 3D增材制造（AM）中實施。該解決方案與現有CAM解決方案完全集成，從而形成全面的端到端解決方案，這對于AM的工業化至關重要。在Simcenter 3D AM中可以執行多個計算，它們通過此應用模塊自動設置并鏈接在一起，可以對復雜模型的每個打印層進行計算。

在Simcenter 3D中，可以計算：

· 不同的構建高度處的穩態溫度分布及局部過熱估計值。

· 從熱到力學網格的溫度場的映射。

· 宏觀層的剛度。

打印過程造成的變形，包括收縮線，它們與溫度和剛度相關。在仿真結束時，可以對所有結果進行后處理，包括估計的涂敷機碰撞。最后，可以對初始幾何體進行預變形以補償過程引起的變形。此預變形的幾何體可以重新集成到NX CAM模塊，然后再發送到打印機。

本章小結

現代設計方法需要強有力的軟件平臺作為支持，NX軟件經過幾十年的發展，在建模方法和理念上取得了長足的進步，為用戶搭建了先進的設計、分析和制造的平臺。本章著重敘述NX軟件及CAD技術的發展歷程，講述了NX各功能模塊的作用及特點。

思考與練習

1．簡述NX軟件的發展歷程。

2．簡述CAD技術的發展歷程。

3．NX1847有哪些常用模塊？有哪些新功能？