第3章 UGNX软件概述

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1、第3章 UG NX软件概述UG NX是通用的、功能强大的三维机械CAD/CAM/CAE集成软件。本章主要介绍了UG NX软件的发展历史、技术特点、常用工作模块以及运用UG NX进行产品建模的一般流程等。本章学习目标l 了解UG NX软件的发展历史；l 了解UG NX软件的技术特点；l 了解UG NX软件的常用功能模块；l 了解UG NX的设计流程。3.1 UG NX 软件简介UG是Unigraphics的简称，起源于美国麦道航空公司，UG NX是在UG软件基础上发展起来的。UG NX目前属于德国西门子公司，网站(英文)、(中文)。UG NX软件集CAD/CAM/CAE/PDM/PLM于一体，C

2、AD功能使工程设计及制图完全自动化；CAM功能内含大量数控编程库(机床库、刀具库等)，数控加工仿真、编程和后处理比较方便；CAE功能提供了产品、装配和部件性能模拟能力；PDM/PLM帮助管理产品数据和整个生命周期中的设计重用。UG NX软件广泛应用于航空航天、汽车、机械及模具、消费品、高科技电子等领域的产品设计、分析及制造，被认为是业界最具有代表性的数控软件和模具设计软件。UG NX软件的主要客户包括BE Aerospace、波音、英国航空公司、丰田、福特、通用、尼桑、三菱、夏普、日立、诺基亚、东芝、西门子、富士通、索尼、三洋、飞利浦、克莱斯勒、宝马、奔驰等世界著名企业。3.2 UG NX软件

3、的发展历史UG的问世到现在经历了几十年，在这短短几十年里，UG NX软件发生了翻天覆地的变化。主要历程如下：1960年，McDonnell Douglas Automation (现在的波音公司)公司成立。1976年，收购了Unigraphics CAD/CAE/CAM系统的开发商United Computer公司，UG的雏形问世。1983年，UG上市。1989年，Unigraphics宣布支持UNIX平台及开放系统的结构，并将一个新的与STEP标准兼容的三维实体建模核心Parasolid引入UG。1993年，Unigraphics引入复合建模的概念，可以实体建模、曲线建模、框线建模、半参数化

4、及参数化建模融为一体。 1996年，Unigraphics发布了能自动进行干涉检查的高级装配功能模块、最先进的CAM模块以及具有A类曲线造型能力的工业造型模块：它在全球迅猛发展，占领了巨大的市场份额，已经成为高端及商业CAD/CAE/CAM应用开发的常用软件。1997年，Unigraphics新增了包括WEAV（几何连接器）在内的一系列工业领先的新增功能。WEAV这一功能可以定义、控制、评估产品模板，被认为是在未来几年中业界最有影响的新技术。2000年，Unigraphics发布了新版本的UG17，使UGS成为工业界第一个可以装载包含深层嵌入“基于工程知识”（KBE）语言的世界级MCAD软件产

5、品的供应商。 2002年，Unigraphics发布了UG NX1.0.新版本继承了UG18的优点，改进和增加了许多功能，使其功能更强大，更完美。2003年，Unigraphics发布了新版本UG NX2.0。新版本基于最新的行业标准，它是一个全新支持PLM的体系结构。EDS公司同其主要客户一起，设计了这样一个先进的体系结构，用于支持完整的产品工程。2008年06月，Siemens PLM Software发布NX6.0，建立在新的同步建模技术基础之上的NX 6将在市场上产生重大影响。同步建模技术的发布标志着NX的一个重要里程碑，并且向MCAD市场展示Siemens的郑重承诺。NX 6将为我们

6、的重要客户提供极大的生产力提高。2009年10月，西门子工业自动化业务部旗下机构、全球领先的产品生命周期管理（PLM）软件与服务提供商Siemens PLM Software宣布推出其旗舰数字化产品开发解决方案NX软件的最新版。NX 7.0引入了“HD3D”（三维精确描述）功能，即一个开放、直观的可视化环境，有助于全球产品开发团队充分发掘PLM信息的价值，并显著提升其制定卓有成效的产品决策的能力。此外，NX 7.0还新增了同步建模技术的增强功能。3.3 UG NX软件的技术特点UG NX不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和产生工程图的设计功能，而且在设计过程中可以进行机构运动分析、动力

7、学分析和仿真模拟，提高了设计的精确度和可靠性。同时、可用生成的三维模型直接生成数控代码，用于产品的加工，其处理程序支持多种类型的数控机床。另外、它所提供的二次开发语言UG/OPEN GRIP、UG/OPENAPI简单易学，实现功能多，便于用户开发专用的CAD系统。具体来说，该软件具有以下特点：（1）具有统一的数据库，真正实现了CAD/CAE/CAM各模块之间数据交换的无缝接合，可实施并行工程；（2）采用复合建模技术，可将实体建模、曲面建模、线框建模、显示几何建模与参数化建模融为一体；（3）基于特征（如：孔、凸台、型腔、沟槽、倒角等）的建模和编辑方法作为实体造型的基础，形象直观，类似于工程师传统

8、的设计方法，并能用参数驱动；（4）曲线设计采用非均匀有理B样线条作为基础，可用多样方法生成复杂的曲面，特别适合于汽车、飞机、船舶、汽轮机叶片等外形复杂的曲面设计；（5）出图功能强，可以十分方便地从三维实体模型直接生成二维工程图。能按ISO标准标注名义尺寸、尺寸公差、形位公差汉字说明等，并能直接对实体进行局部剖、旋转剖、阶梯剖和轴测图挖切等，生成各种剖视图，增强了绘图功能的实用性；（6）以Parasolid为实体建模核心，实体造型功能处于领先地位。目前著名的CAD/ CAE/ CAM软件均以此作为实体造型的基础；（7）内嵌模具设计导引MoldWizard，提供注塑模向导、级进模向导、电极设计等，

9、是模具业的首选；（8）提供了界面良好的二次开发工具GRIP和UFUNC，是UGNX的图形功能与高级语言的计算机功能紧密结合起来；（9） 具有良好的用户界面，绝大多数功能都可以通过图标实现，进行对象操作时，具有自动推理功能，同时在每个步骤中，都有相应的信息提示，便于用户做出正确的选择。3.4 UG NX软件的常用功能模块UG NX系统由大量的功能模块组成，这些模块几乎涵盖了CAD/CAM/CAE各种技术。常用模块如图 31所示。本书主要介绍基本环境、建模、制图以及装配四个模块，其重点是建模模块。注塑流动分析模块(MoldFlow Part Adviser)运动仿真模块(Motion Simula

10、tion)结构分析模块(Structures)制图模块(Drafting)建模模块(Modeling)基本环境模块(Gateway)装配模块(Assemblies)图 311基本环境模块(Gateway) 启动UG NX后，首先进入的就是Gateway模块。Gateway模块是UG NX的基础模块，它仅提供一些最基本的功能，如新建文件、打开文件，输入输出不同格式的文件、层的控制、视图定义等，因此是其他模块的基础。2建模模块(Modeling) 该模块提供了构建三维模型的工具，包括：曲线工具、草图工具、成形特征、特征操作、曲面工具等。曲线工具、草图工具通常用来构建线框图；特征工具则完全整合基于约

11、束的特征建模和显示几何建模的特性，因此可以自由使用各种特征实体、线框架构等功能；曲面工具是架构在融合了实体建模及曲面建模技术基础之上的超强设计工具，从而能设计出如工业造型设计产品般的复杂曲面外形。3制图模块(Drafting) 该模块使设计人员能方便地获得与三维实体模型完全相关的二维工程图。三维模型的任何改变会同步更新工程图，不仅减少了因三维模型改变更新二维工程图的时间，而且能确保二维工程图与三维模型完全一致。4装配模块(Assemblies) 该模块提供了并行的自上而下和自下而上的产品开发方法。在装配过程中可以进行零部件的设计、编辑、配对和定位，还可对硬干涉进行检查。5结构分析模块(Stru

12、ctures) 该模块能将几何模型转换为有限元模型，可进行线性静力、标准模态与稳态热传递、线性屈曲分析，同时还支持对装配部件，包括间隙单元的分析，分析的结果可用于评估各种设计方案，优化产品设计，提高产品质量。6运动仿真模块(Motion Simulation) 该模块可对二维或三维机构进行运动学分析、动力学分析和设计仿真，可以完成大量的装配分析，如干涉检查、轨迹包络等；还可以分析反作用力，并用图表示各构件位移、速度加速度的相互关系等。7注塑流动分析模块(MoldFlow Part Adviser) 使用该模型可以帮助模具设计人员确定注塑模的设计是否合理，检查出不合适的注塑模几何体并予以修正。3

13、.5 UG NX工作流程 UG NX的工作流程如下：（1）启动UG NX。以UG NX 6.0为例，选择菜单【开始】【程序】【UGS NX 6.0】【NX 6.0】或双击桌面上的UG NX 6.0图标即可启动UG NX。（2）新建或打开UG NX文件。（3）选择应用模块。UG NX系统是由十几个模块所构成的。要调用具体的模块，只需在【应用】菜单或【标准】工具条的【开始】下拉菜单中选择相应的模块名称即可。（4）选择具体的应用工具，并进行相关的设计。不同的模块具有不同的应用工具。通常【建模】模块的应用工具通常分布在【插入】和【编辑】菜单中。例如曲线、实体特征、曲面特征等应用工具位于【插入】菜单下，

14、相应曲线、实体特征、曲面特征的编辑工具位于【编辑】菜单下。（5）保存文件。（6）退出UG NX系统。3.6 基于UG NX的产品设计流程基于UG NX的产品设计流程，通常是先对产品的零部件进行三维造型，在此基础上再进行结构分析、运动分析等，然后再根据分析结果，对三维模型进行修正，最终将符合要求的产品模型定型。定型之后，可基于三维模型创建相应的工程图样，或进行模具设计和数控编程等。因此，用UG NX进行产品设计的基础和核心是构建产品的三维模型，而产品三维造型的构建其实质就是创建产品零部件的实体特征或片体特征。实体特征通常由基本体素(如矩形、圆柱体等)、扫描特征等构成，或在它们的基础上通过布尔运算后获得；对于扫描特征的创建，往往需要先用曲线工具或草图工具创建出相应的引导线与截面线，再利用实体工具来构建。片体特征的创建，通常也需要先用曲线工具或草图工具创建好构成曲面的截面线和引导线，再利用曲面工具来构建。片体特征通过缝合、增厚等操作可创建实体特征；实体特征通过析出操作等也可以获得片体特征。使用UG NX进行产品设计的一般流程如图 32所示。图 323.7 思考与练习1. UG NX软件有哪些技术特点？ 2. UG NX软件有哪些常用功能模块？各自的功能是什么？3. 使用UG NX的一般流程包含哪些步骤？