1、第 3章 UG NX軟件概述UG NX是通用的、功能強(qiáng)大的三維機(jī)械CAD/CAM/CAE集成軟件。本章主要介紹了UG NX軟件的發(fā)展歷史、技術(shù)特點、常用工作模塊以及運(yùn)用UG NX進(jìn)行產(chǎn)品建模的一般流程等。本章學(xué)習(xí)目標(biāo)了解 UG NX軟件的發(fā)展歷史；了解 UG NX軟件的技術(shù)特點；了解 UG NX軟件的常用功能模塊；了解 UG NX的設(shè)計流程。3.1 UG NX 軟件簡介UG是 Unigraphics的簡稱，起源于美國麥道航空公司，UG NX是在 UG軟件基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。 UG NX目前屬于德國西門子公司，網(wǎng)站英文) 、中文 ) 。UG NX軟件集 CAD/CAM/CAE/PDM/PLM于一體

2、， CAD功能使工程設(shè)計及制圖完全自動化；CAM功能內(nèi)含大量數(shù)控編程庫( 機(jī)床庫、 刀具庫等 ) ，數(shù)控加工仿真、 編程和后處理比較方便；CAE功能提供了產(chǎn)品、裝配和部件性能模擬能力；PDM/PLM幫助管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)和整個生命周期中的設(shè)計重用。UGNX軟件廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、機(jī)械及模具、消費(fèi)品、高科技電子等領(lǐng)域的產(chǎn)品設(shè)計、分析及制造，被認(rèn)為是業(yè)界最具有代表性的數(shù)控軟件和模具設(shè)計軟件。UG NX軟件的主要客戶包括BE Aerospace 、波音、英國航空公司、豐田、福特、通用、尼桑、三菱、夏普、日立、諾基亞、東芝、西門子、富士通、索尼、三洋、飛利浦、克萊斯勒、寶馬、奔馳等世界著名企業(yè)。3.2

3、 UG NX軟件的發(fā)展歷史UG的問世到現(xiàn)在經(jīng)歷了幾十年，在這短短幾十年里， UGNX軟件發(fā)生了翻天覆地的變化。主要歷程如下：1960年， McDonnell Douglas Automation (現(xiàn)在的波音公司 ) 公司成立。1976年，收購了 Unigraphics CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的開發(fā)商 United Computer公司，UG的雛形問世。1983年， UG上市。1989年， Unigraphics宣布支持 UNIX 平臺及開放系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并將一個新的與STEP標(biāo)準(zhǔn)兼容的三維實體建模核心Parasolid 引入 UG。1993年， Unigraphics引入復(fù)合建模的概念，可

4、以實體建模、曲線建模、框線建模、半?yún)?shù)化及參數(shù)化建模融為一體。1996 年， Unigraphics發(fā)布了能自動進(jìn)行干涉檢查的高級裝配功能模塊、最先進(jìn)的CAM模塊以及具有A 類曲線造型能力的工業(yè)造型模塊：它在全球迅猛發(fā)展，占領(lǐng)了巨大的市場份額，已經(jīng)成為高端及商業(yè)CAD/CAE/CAM應(yīng)用開發(fā)的常用軟件。1997 年， Unigraphics新增了包括WEAV（幾何連接器）在內(nèi)的一系列工業(yè)領(lǐng)先的新增功能。 WEAV這一功能可以定義、控制、評估產(chǎn)品模板，被認(rèn)為是在未來幾年中業(yè)界最有影響的新技術(shù)。2000 年， Unigraphics深層嵌入“基于工程知識”（2002 年，Unigraphics發(fā)布

5、了新版本的UG17，使 UGS成為工業(yè)界第一個可以裝載包含KBE）語言的世界級MCAD軟件產(chǎn)品的供應(yīng)商。發(fā)布了 UG. 新版本繼承了UG18的優(yōu)點， 改進(jìn)和增加了許多功能，使其功能更強(qiáng)大，更完美。2003 年， Unigraphics發(fā)布了新版本UG 。新版本基于最新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它是一個全新支持 PLM的體系結(jié)構(gòu)。 EDS公司同其主要客戶一起，設(shè)計了這樣一個先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)，用于支持完整的產(chǎn)品工程。2008 年 06 月， Siemens PLMSoftware發(fā)布，建立在新的同步建模技術(shù)基礎(chǔ)之上的NX 6將在市場上產(chǎn)生重大影響。同步建模技術(shù)的發(fā)布標(biāo)志著NX的一個重要里程碑，并且向MCAD市場展

6、示Siemens的鄭重承諾。NX 6將為我們的重要客戶提供極大的生產(chǎn)力提高。2009 年10 月，西門子工業(yè)自動化業(yè)務(wù)部旗下機(jī)構(gòu)、全球領(lǐng)先的產(chǎn)品生命周期管理（ PLM）軟件與服務(wù)提供商Siemens PLM Software宣布推出其旗艦數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)解決方案NX?軟件的最新版。 NX 引入了“ HD3D”（三維精確描述）功能，即一個開放、直觀的可視化環(huán)境，有助于全球產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊充分發(fā)掘PLM信息的價值，并顯著提升其制定卓有成效的產(chǎn)品決策的能力。此外，NX 還新增了同步建模技術(shù)的增強(qiáng)功能。3.3 UG NX軟件的技術(shù)特點UGNX不僅具有強(qiáng)大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配和產(chǎn)生工程圖的設(shè)計功能，

7、而且在設(shè)計過程中可以進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析、動力學(xué)分析和仿真模擬，提高了設(shè)計的精確度和可靠性。同時、 可用生成的三維模型直接生成數(shù)控代碼，用于產(chǎn)品的加工，其處理程序支持多種類型的數(shù)控機(jī)床。另外、它所提供的二次開發(fā)語言UG/OPEN GRIP、 UG/OPENAPI簡單易學(xué)，實現(xiàn)功能多，便于用戶開發(fā)專用的CAD系統(tǒng)。具體來說，該軟件具有以下特點：（ 1）具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，真正實現(xiàn)了CAD/CAE/CAM各模塊之間數(shù)據(jù)交換的無縫接合，可實施并行工程；（ 2）采用復(fù)合建模技術(shù)，可將實體建模、曲面建模、線框建模、顯示幾何建模與參數(shù)化建模融為一體；（ 3）基于特征（如：孔、凸臺、型腔、溝槽、倒角等）的建模和編

8、輯方法作為實體造型的基礎(chǔ)，形象直觀，類似于工程師傳統(tǒng)的設(shè)計方法，并能用參數(shù)驅(qū)動；（ 4）曲線設(shè)計采用非均勻有理 B 樣線條作為基礎(chǔ)，可用多樣方法生成復(fù)雜的曲面，特別適合于汽車、飛機(jī)、船舶、汽輪機(jī)葉片等外形復(fù)雜的曲面設(shè)計；（ 5）出圖功能強(qiáng)，可以十分方便地從三維實體模型直接生成二維工程圖。能按ISO 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注名義尺寸、尺寸公差、形位公差漢字說明等，并能直接對實體進(jìn)行局部剖、旋轉(zhuǎn)剖、階梯剖和軸測圖挖切等，生成各種剖視圖，增強(qiáng)了繪圖功能的實用性；（ 6）以 Parasolid 為實體建模核心， 實體造型功能處于領(lǐng)先地位。 目前著名的 CAD/ CAE/ CAM軟件均以此作為實體造型的基礎(chǔ)；（ 7）內(nèi)

9、嵌模具設(shè)計導(dǎo)引 MoldWizard ，提供注塑模向?qū)?、級進(jìn)模向?qū)?、電極設(shè)計等，是模具業(yè)的首選；（ 8）提供了界面良好的二次開發(fā)工具 GRIP和 UFUNC，是 UGNX的圖形功能與高級語言的計算機(jī)功能緊密結(jié)合起來；（ 9） 具有良好的用戶界面，絕大多數(shù)功能都可以通過圖標(biāo)實現(xiàn)，進(jìn)行對象操作時，具有自動推理功能，同時在每個步驟中，都有相應(yīng)的信息提示，便于用戶做出正確的選擇。3.4 UG NX軟件的常用功能模塊UGNX系統(tǒng)由大量的功能模塊組成，這些模塊幾乎涵蓋了CAD/CAM/CAE各種技術(shù)。常用模塊如 錯誤 !未找到引用源。所示。本書主要介紹基本環(huán)境、建模、制圖以及裝配四個模塊，其重點是建模模塊

10、?；经h(huán)境模注塑流動分建模模塊析模塊裝配模塊運(yùn)動仿真模制圖模塊塊(Motion結(jié)構(gòu)分析模圖 3-11基本環(huán)境模塊(Gateway)啟動 UG NX后，首先進(jìn)入的就是Gateway 模塊。 Gateway 模塊是 UG NX的基礎(chǔ)模塊，它僅提供一些最基本的功能，如新建文件、打開文件，輸入輸出不同格式的文件、層的控制、視圖定義等，因此是其他模塊的基礎(chǔ)。2建模模塊 (Modeling)該模塊提供了構(gòu)建三維模型的工具，包括：曲線工具、 草圖工具、 成形特征、 特征操作、曲面工具等。 曲線工具、 草圖工具通常用來構(gòu)建線框圖；特征工具則完全整合基于約束的特征建模和顯示幾何建模的特性，因此可以自由使用各種特

11、征實體、線框架構(gòu)等功能；曲面工具是架構(gòu)在融合了實體建模及曲面建模技術(shù)基礎(chǔ)之上的超強(qiáng)設(shè)計工具，從而能設(shè)計出如工業(yè)造型設(shè)計產(chǎn)品般的復(fù)雜曲面外形。3制圖模塊 (Drafting)該模塊使設(shè)計人員能方便地獲得與三維實體模型完全相關(guān)的二維工程圖。三維模型的任何改變會同步更新工程圖，不僅減少了因三維模型改變更新二維工程圖的時間，而且能確保二維工程圖與三維模型完全一致。4裝配模塊 (Assemblies)該模塊提供了并行的自上而下和自下而上的產(chǎn)品開發(fā)方法。在裝配過程中可以進(jìn)行零部件的設(shè)計、編輯、配對和定位，還可對硬干涉進(jìn)行檢查。5結(jié)構(gòu)分析模塊(Structures)該模塊能將幾何模型轉(zhuǎn)換為有限元模型，可進(jìn)行

12、線性靜力、標(biāo)準(zhǔn)模態(tài)與穩(wěn)態(tài)熱傳遞、線性屈曲分析， 同時還支持對裝配部件，包括間隙單元的分析，分析的結(jié)果可用于評估各種設(shè)計方案，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計，提高產(chǎn)品質(zhì)量。6運(yùn)動仿真模塊(Motion Simulation)該模塊可對二維或三維機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析、動力學(xué)分析和設(shè)計仿真，可以完成大量的裝配分析，如干涉檢查、軌跡包絡(luò)等；還可以分析反作用力，并用圖表示各構(gòu)件位移、速度加速度的相互關(guān)系等。7注塑流動分析模塊(MoldFlow Part Adviser)使用該模型可以幫助模具設(shè)計人員確定注塑模的設(shè)計是否合理，檢查出不合適的注塑模幾何體并予以修正。3.5 UG NX工作流程UG NX的工作流程如下：（ 1）啟

13、動 UG NX。以 UG NX 為例，選擇菜單【開始】【程序】【UGS NX 】【 NX 】或雙擊桌面上的 UG NX 圖標(biāo)即可啟動 UG NX。（ 2）新建或打開 UG NX文件。（ 3）選擇應(yīng)用模塊。UGNX系統(tǒng)是由十幾個模塊所構(gòu)成的。要調(diào)用具體的模塊，只需在【應(yīng)用】菜單或【標(biāo)準(zhǔn)】工具條的【開始】下拉菜單中選擇相應(yīng)的模塊名稱即可。（ 4）選擇具體的應(yīng)用工具，并進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計。不同的模塊具有不同的應(yīng)用工具。通?！窘！磕K的應(yīng)用工具通常分布在【插入】和【編輯】菜單中。例如曲線、實體特征、曲面特征等應(yīng)用工具位于【插入】菜單下，相應(yīng)曲線、實體特征、曲面特征的編輯工具位于【編輯】菜單下。（ 5）保

14、存文件。（ 6）退出 UG NX系統(tǒng)。3.6 基于 UG NX的產(chǎn)品設(shè)計流程基于 UGNX的產(chǎn)品設(shè)計流程，通常是先對產(chǎn)品的零部件進(jìn)行三維造型，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動分析等，然后再根據(jù)分析結(jié)果， 對三維模型進(jìn)行修正，最終將符合要求的產(chǎn)品模型定型。 定型之后， 可基于三維模型創(chuàng)建相應(yīng)的工程圖樣， 或進(jìn)行模具設(shè)計和數(shù)控編程等。因此，用UGNX進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計的基礎(chǔ)和核心是構(gòu)建產(chǎn)品的三維模型，而產(chǎn)品三維造型的構(gòu)建其實質(zhì)就是創(chuàng)建產(chǎn)品零部件的實體特征或片體特征。實體特征通常由基本體素( 如矩形、 圓柱體等 ) 、掃描特征等構(gòu)成，或在它們的基礎(chǔ)上通過布爾運(yùn)算后獲得；對于掃描特征的創(chuàng)建，往往需要先用曲線工具或草圖工具創(chuàng)建出相應(yīng)的引導(dǎo)線與截面線，再利用實體工具來構(gòu)建。片體特征的創(chuàng)建， 通常也需要先用曲線工具或草圖工具創(chuàng)建好構(gòu)成曲面的