1.3 NX软件的功能

NX软件的强大功能是基于各功能模块实现的，主要包括CAD、CAE和CAM模块，各模块分别完成产品设计制造过程中的不同任务，从而实现高效、科学的设计制造过程。下面简要介绍常用的模块。

1.3.1 CAD模块

NX设计是业界强大、灵活而又颇具创新性的产品开发解决方案，其特性和功能都有助于将产品快速推向市场。NX设计能够增加虚拟产品模型的使用，减少昂贵的物理原型，从而交付“一次性满足市场需求”的产品。

1．NX/Gateway（入口）

NX/Gateway是其他应用的必要基础。

该模块是NX软件的基本模块，包括打开、创建、存储等文件操作；着色、消隐、缩放等视图操作；视图布局；图层管理；绘图及绘图机队列管理；空间漫游（可以定义漫游路径，生成电影文件）；表达式查询；特征查询；模型信息查询、坐标查询、距离测量；曲线曲率分析；曲面光顺分析；实体物理特性自动计算；用于定义标准化零件族的电子表格功能；按可用于互联网主页的图片文件格式（包括CGM、VRML、TIFF、MPEG、GIF和JPEG等格式）生成NX零件或装配模型的图片文件；输入、输出CGM、NX/Parasolid等几何数据；Macro宏命令自动记录、回放功能；User Tools用户自定义菜单功能，使用户可以快速访问其常用功能或二次开发的功能。

2．NX/Solid Modeling（实体建模）

NX/Solid Modeling提供了业界最强的复合建模功能。NX/Solid Modeling通过无缝地集成基于约束的特征建模和显式几何建模，可以使用户获得集成于一个高级的基于特征环境内的传统实体。NX/Solid Modeling具有曲线和框线建模的功能，能够方便地建立二维和三维线框模型，扫掠和旋转实体，进行布尔运算及参数化编辑。NX/Solid Modeling包括对快速和有效的概念设计的变量化的草图绘制工具，以及更通用的建模和编辑任务的工具。

NX/Solid Modeling提供了草图设计、各种曲线生成、编辑、布尔运算、扫掠实体、旋转实体、沿导轨扫掠、尺寸驱动、定义、编辑变量及其表达式、非参数化模型后参数化等工具。

3．NX/Features Modeling（特征建模）

NX/ Features Modeling用工程特征来定义设计信息，在NX/ Solid Modeling的基础上提高了表达用户设计意图的能力。该模块支持标准设计特征的生成和编辑，包括各种圆柱、方块、圆锥、球体，以及各种孔、凸台、键槽、管、倒圆、倒角等，同时具有抽空实体模型，产生薄壁实体的能力。这些特征均被参数化定义，可对其大小及位置进行尺寸驱动编辑。所有特征均可相对其他特征或几何体定位，可以编辑、删除、抑制、复制、粘贴、引用及改变特征时序，并提供特征历史树记录的所有特征相关参数，便于特征查询和编辑。

4．NX/Freeform Modeling（自由形状建模）

NX/Freeform Modeling独创地把实体和曲面建模技术融合在一组强大的工具中，提供生成、编辑和评估复杂曲面的强大功能，可以方便地设计飞机、汽车、电视机及其他工业造型设计产品上的复杂自由曲面形状。例如：

· 从有界平面生成实体。

· 基本扫掠曲面。

· 基本放样，包括规则曲面、网格曲面。

· 特殊曲面创建，包括曲面延长和N边曲面，以及有界平面、偏置面。

· 曲面操作工具，包括曲面延长和曲面法向控制。

· 实体方式的修剪。

· 使用曲线进行曲面修剪。

5．NX/User Defined Features（用户定义的特征）

NX/User Defined Features提供了交互式方法来定义和存储基于用户自定义特征的概念，便于调用和编辑零件库，形成用户专用的UDF库，提高用户设计建模的效率。该模块包括从已生成的NX参数化实体模型中提取参数、定义特征变量、建立参数间关系、设置变量默认值、定义代表该UDF库的图标菜单的全部工具。在UDF库生成之后，UDF库就变成可通过图标菜单被所有用户调用的用户专用特征库，当把某特征添加到设计模型中时，其所有预设变量参数均可编辑并将按UDF库建立时的设计意图而变化。

6．NX/Drafting（制图）

NX/Drafting使得任何设计师、工程师或制图员都能够以实体模型去绘制产品的工程图。基于复合建模技术，NX/Drafting可以建立与几何模型相关的尺寸，确保在一个模型改变时，会更新图，并减少更新图所需的时间。视图包括消隐线和相关的模截面视图，当模型修改时也会自动更新。自动的视图布局功能可以提供快速的图布局，包括正交视图投射、截面图、辅助视图和细节视图。NX/Drafting支持在主要业界制图标准，如ANSI、ISO、DIN和JIS中建立图，利用由NX/Assembly Modeling创建的装配信息可以方便地建立装配图，以及快速地建立装配分解视图。无论是制作单一视图还是制作复杂的装配和组件工程图，NX/Drafting都可以减少工程图生成的时间。NX/Drafting不仅提供了自动视图布置（包括剖视图、各向视图、局部放大图、局部剖视图等视图）、尺寸标注、形位公差标注、粗糙度标注等功能，还支持标准汉字输入和视图编辑，以及装配图、剖视图、爆炸图和明细表自动生成等功能。

7．NX/Assembly Modeling（装配建模）

NX/Assembly Modeling具有如下特点：提供并行的自顶向下和自底向上的产品装配方法；装配模型中的零件数据是对零件本身的链接映象，可以保证装配模型和零件设计完全双向相关，减少了存储空间的需求，在修改零件设计后装配模型中的零件会自动更新，同时可在装配环境下直接修改零件设计；坐标系定位、逻辑对齐、贴合、偏移等灵活的定位方式和约束关系，便于在装配中添加零件或子装配件，并可定义不同零件或组件间的参数关系；参数化的装配建模提供描述组件间配合关系的附加功能，可用于说明通用紧固件组和其他重复部件；装配导航、零件搜索、装配部分着色显示、标准件库调用等在装配层次中快速切换，方便直接访问任何零件或子装配件；生成支持汉字的装配明细表，当装配结构变化时装配明细表可自动更新；并行计算能力，支持多CPU硬件平台。

8．NX/WAVE Control（控制）

NX/WAVE（What if Alternative Value Engineering）是产品级参数化设计技术，适用于汽车、飞机等复杂产品的设计。NX/WAVE技术使产品总体设计更改自上而下自动传递，可用于从产品初步设计到详细设计的每个阶段。NX/WAVE技术可帮助用户找出驱动产品设计变化的关键设计变量，并将这些变量放入NX/WAVE顶层控制结构中，而子部件和零件的设计与这些变量相关，对这些变量的更改会自动更新顶层结构和与其相关的子部件和零件。由于NX软件采用基于几何变量的复合建模技术，这些关键设计变量既可以是数值变量，也可以是像样条曲线或空间曲面一样的广义变量。数值变化、形状变化都能使用NX/WAVE技术传递到相关的子部件和零件设计中去。NX/WAVE技术的使用符合参数化产品的设计过程和规则，即先总体设计后详细设计，局部设计决策服从总体设计决策。而以往的参数化技术大部分是进行零件本身的参数化，对整个产品的参数关系进行管理非常困难。NX/WAVE Control提供了解决大型产品设计中的设计更改控制问题的方案，是面向产品级的并行工程技术，有利于提高设计的重复利用率。

9．NX/Sheet Metal Design（钣金设计）

NX/Sheet Metal Design可实现如下功能：复杂钣金零件生成、参数化编辑、定义和仿真钣金零件的制造过程、展开和折叠的模拟动作、生成精确的二维展开图样数据。其展开功能可考虑可展和不可展曲面情况，并根据材料中性层特性进行补偿。

NX/Sheet Metal Design提供了基于参数、特征方式的钣金零件建模功能，可生成复杂的钣金零件，并可对其进行参数化编辑。该模块能够定义和仿真钣金零件的制造过程，对钣金零件模型进行展开、折叠和模拟操作，同时根据三维钣金模型，可以为后续的应用（如NX钣金模具设计）生成精确的二维展开图样数据。

10．其他模块

其他相关模块还有NX/Open（NX二次开发）、NX/Data Exchange（NX数据交换）、NX/CAST Online（NX联机自学软件）、NX/Die Engineering（NX冲压模具工程）、NX/MoldWizard（NX注塑模具设计向导）、Progressive Die Wizard（多工位级进模设计过程向导）车身设计、Hinge Location Wizard（车门铰链定位设计自动导引模块）、Glass Drop Wizard（玻璃升降器设计自动导引模块）、B Pillar Wizard（车身B柱设计自动导引模块）、汽车总布置设计、焊接向导等。

1.3.2 CAE模块

1．NX/Scenario for FEA（有限元前后置处理）

NX/Scenario for FEA是一个集成化、全相关、直观易用的CAE工具，可对零件和装配体进行快速的有限元前后置处理。该模块主要用于设计过程中的有限元分析计算和优化，以得到优化的高质量产品，并缩短产品开发时间。该模块提供了将几何模型转化为有限元分析模型的全套工具，既可以在实体模型上进行全自动网格划分，又可以进行交互式划分，还提供了材料特性定义、载荷定义和约束条件定义等功能。该模块生成的有限元前后置处理结果可以直接提供给NX/FEA有限元线性解算器或NASTRAN软件进行有限元计算，也可以通过NX ANSYS Interface模块输出到ANSYS软件进行计算。该模块还能对有限元分析结果进行图形化显示和动画模拟，提供输出等值线图、云图、动态仿真和数据输出等功能。

NX/Scenario for FEA可完成如下功能：全自动网格划分、交互式网格划分、材料特性定义、载荷定义和约束条件定义、NASTRAN接口、有限元分析结果图形化显示、结果动画模拟、输出等值线图和云图，以及进行动态仿真和数据输出。

2．NX/Scenario for Motion（运动机构）

NX/Scenario for Motion提供了机构设计、分析、仿真和文档生成功能，可在实体模型或装配环境中定义机构，包括铰链、连杆、弹簧、阻尼、初始运动条件等机构定义要素，定义好的机构可直接在NX软件中进行分析，可进行各种研究，包括最小距离、干涉检查和轨迹包络线等选项，同时可实际仿真机构运动。用户可以分析反作用力，图解合成位移、速度、加速度曲线。反作用力可输入有限元分析，并可提供一个综合的机构运动连接元素库。NX/Mechanisms与MDI/ADAMS无缝连接，可将前处理结果直接传递到MDI/ADAMS进行分析。

1.3.3 CAM模块

NX CAM通过数字化促进高效的端到端零件制造工序，并交付高精度的零件，使用单个软件系统对CNC机床进行编程，控制机器人单元，驱动3D打印机并监控质量，使零件制造业务实现数字化转型，提高生产效率和增加盈利能力。

NX软件强大的加工功能是由多个加工模块所组成的，常用的有CAM基础、车加工、型腔铣、固定轴铣、清根切削、可变轴铣、顺序铣、制造资源管理系统、切削仿真、线切割、后置处理、机床仿真等子模块。其中，型腔铣模块可沿任意形状走刀，产生复杂的刀具路径。当检测到异常的切削区域时，它可修改刀具路径，或者在规定的公差范围内加工出型腔或型芯。固定轴铣与可变轴铣模块用于对表面轮廓进行精加工。它们提供了多种驱动方法和走刀方式，可根据零件表面轮廓选择切削路径和切削方法。在可变轴铣中，可对刀轴与投射矢量进行灵活控制，从而满足复杂零件表面轮廓的加工要求，生成3轴至5轴数控机床的加工程序。此外，它们还可控制顺铣和逆铣切削方式，按用户指定的方向进行铣削加工，对于零件中的陡峭区域和前道工序没有切除的区域，系统能自动识别并清理这些区域。顺序铣模块可连续加工一系列相接表面，用于在切削过程中需要精确控制每段刀具路径的场合，可以保证各相接表面光顺过渡。其循环功能可在一个操作中连续完成零件底面与侧面的加工，可用于叶片等复杂零件的加工。

后置处理模块包括图形后置处理器和通用后置处理器，可格式化刀具路径文件，生成指定机床可以识别的NC程序，支持2～5轴铣削加工、2～4轴车削加工和2～4轴线切割加工。基中NX后置处理器可以直接提取内部刀具路径进行后置处理，并支持用户定义的后置处理命令。

NX1847新增的增材制造（即3D打印）是指使用3D打印机逐层堆积材料来构建产品的过程，其中粉体熔化成型工艺作用于多个时间和长度比例，需要开发专用的方法。此新方法已在Simcenter 3D增材制造（AM）中实施。该解决方案与现有CAM解决方案完全集成，从而形成全面的端到端解决方案，这对于AM的工业化至关重要。在Simcenter 3D AM中可以执行多个计算，它们通过此应用模块自动设置并链接在一起，可以对复杂模型的每个打印层进行计算。

在Simcenter 3D中，可以计算：

· 不同的构建高度处的稳态温度分布及局部过热估计值。

· 从热到力学网格的温度场的映射。

· 宏观层的刚度。

打印过程造成的变形，包括收缩线，它们与温度和刚度相关。在仿真结束时，可以对所有结果进行后处理，包括估计的涂敷机碰撞。最后，可以对初始几何体进行预变形以补偿过程引起的变形。此预变形的几何体可以重新集成到NX CAM模块，然后再发送到打印机。

本章小结

现代设计方法需要强有力的软件平台作为支持，NX软件经过几十年的发展，在建模方法和理念上取得了长足的进步，为用户搭建了先进的设计、分析和制造的平台。本章着重叙述NX软件及CAD技术的发展历程，讲述了NX各功能模块的作用及特点。

思考与练习

1．简述NX软件的发展历程。

2．简述CAD技术的发展历程。

3．NX1847有哪些常用模块？有哪些新功能？