001.UG_NX概述

第1章 UG概述

本章主要内容：

• UG产品介
• UG产品的特点
•  UG各功能模块

1.1 UG产品介绍

Unigraphics NX软件作为UGS公司提供的产品全生命周期解决方案中面向产品开发领域的旗舰产品，为用户提供了一套集成的、全面的产品开发解决方案，用于产品设计、分析、制造，帮助用户实现产品创新，缩短产品上市时间、降低成本、提高质量。
Unigraphics NX软件是构建于最新的体系结构——NX体系结构基础之上的，这是一个支持产品全生命周期管理的全新体系结构，是UGS公司同其主要客户一起设计开发出来的，以支持完整的产品工程。
UGS公司是全球产品全生命周期管理(PLM)领域软件与服务的市场领导者，拥有46,000家客户，全球装机量近400万台套，公司总部设于美国得克萨斯州布莱诺市。UGS的愿景是建立一个理想的环境，使所有企业及其合作伙伴都可以通过全球创新 络来协同工作，以生产出世界级的产品并提供最完善的服务。同时，利用UGS开放的企业解决方案，帮助企业完成创新流程变革的伟大使命。
Unigraphics（简称UG）是集CAD/CAE/CAM一体的三维参数化软件，是当今世界最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件，广泛应用于航空、航天、汽车、造船、通用机械和电子等工业领域。本章着重介绍UG的特点、功能和安装。使对UG有个初步的了解。
UGS公司的产品主要有为机械制造企业提供包括从设计、分析到制造应用的Unigraphics软件、基于Windows的设计与制图产品Solid Edge、集团级产品数据管理系统iMAN、产品可视化技术ProductVision以及被业界广泛使用的高精度边界表示的实体建模核心Parasolid在内的全线产品。

以下是UG软件的发展历史：

• 1960年 McDonnell Douglas Automation公司成立。
• 1976年 收购Unigraphics CAD/CAM/CAE系统的开发商——United Computer公司，Unigraphics雏形产品问世。
• 1983年 Unigraphics II进入市场。
• 1986年 Unigraphics吸取了业界领先的、为实践所证实的实体建模核心——Parasolid的部分功能
• 1989年 Unigraphics宣布支持UNIX平台及开放系统结构，并将一个新的与STEP标准兼容的三维实体建模核心Parasolid引入Unigraphics。
• 1990年 Unigraphics作为McDonnell Douglas(现在的波音公司)的机械CAD/CAM/CAE的标准。
• 1991年 Unigraphics开始了从CADCAM大型机版本到工作站版本的移植
• 1993年 Unigraphics引入复合建模的概念，可将实体建模、曲面建模、线框建模、半参数化及参数化建模融为一体。
• 1995年 Unigraphics首次发布Windows NT版本。
• 1996年 Unigraphics发布了能够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类曲面造型能力的工业造型模块；占领了巨大的市场份额，已成为高端、中端及商业CAD/CAM/CAE应用开发的常用软件。
• 1997年 Unigraphics新增了包括WAVE在内的一系列工业领先的新功能，WAVE这一功能可以定义、控制和评估产品模板；被认为是在未来五年中业界最有影响的新技术。
• 2000年 发布新版本－UGV17。新版本的发布，使UGS成为工业界第一个可装载包含深层嵌入“基于工程知识”（KBE）语言的世界级MCAD软件产品的主要供应商。
• 2001年 发布新版本－UGV18，新版本中对旧版本中对话框做了大量的调整，使在更少的对话框中完成更多的工作从而使设计更加便捷。
• 2002年 发布新版本－UG NX1，开始将I-deas与UG进行融合
• 2003年 　发布新版本－UG NX2 NX 2也象征着世界两大领先的产品Unigraphics 和 I-deas的统一进程的第二步
• 2004年 发布新版本－UG NX3, NX3是将I-deas的重要功能移植入NX软件的第一个版本
• 2005年 发布新版本－UG NX4，最新版本的NX4以NX 在数字化模拟和知识工程领域的领导地位为基础， 并特别针对产品式样、设计、模拟和制造开发了新功能，它带有数据迁移工具，对希望过渡到 NX 的 I-deas 用户能够提供很大的帮助。

自从UG出现以后，在航空航天、汽车、通用机械、工业设备、医疗器械以及其它高科技应用领域的机械设计和模具加工自动化的市场上得到了广泛的应用。多年来，UGS一直在支持美国通用汽车公司实施目前全球最大的虚拟产品开发项目，同时Unigraphics也是日本著名汽车零部件制造商DENSO公司的计算机应用标准，并在全球汽车行业得到了很大的应用，如Navistar、底特律柴油机厂、Winnebago和Robert Bosch AG 等。
另外，UG软件在航空领域也有很好的的表现：在美国的航空业，安装了超过10,000套UG软件；在俄罗斯航空业，UG软件具有90%以上的市场；在北美汽轮机市场，UG软件占80%。UGS在喷气发动机行业也占有领先地位，拥有如Pratt & Whitney和GE 喷气发动机公司这样的知名客户。航空业的其它客户还有：B/E航空公司、波音公司、 以色列飞机公司、英国航空公司、Northrop Grumman、伊尔飞机和Antonov。
同时，UGS公司的产品同时还遍布通用机械、医疗器械、电子、高技术以及日用消费品等行业，如：3M、Will-Pemco、Biomet、Zimmer、飞利浦公司、吉列公司、Timex、 Eureka 和Arctic Cat等。
UG进入中国以后，其在中国的业务有了很大的发展，中国已成为其远东区业务增长最快的国家。

1.2 UG产品的特点

Unigraphics CAD/CAM/CAE系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。UG面向过程驱动的技术是虚拟产品开发的关键技术,在面向过程驱动技术的环境中，用户的全部产品以及精确的数据模型能够在产品开发全过程的各个环节保持相关，从而有效地实现了并行工程。
该软件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等设计功能；而且，在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性；同时，可用建立的三维模型直接生成数控代码，用于产品的加工，其后处理程序支持多种类型数控机床。另外它所提供的二次开发语言UG/OPen GRIP，UG/open API简单易学，实现功能多，便于用户开发专用CAD系统。具体来说，该软件具有以下特点：

• l）具有统一的数据库，真正实现了CAD/CAE/CAM等各模块之间的无数据交换的自由切换，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。
• 4）曲面设计采用非均匀有理B样条作基础，可用多种方法生成复杂的曲面，特别适合于汽车外形设计、汽轮机叶片设计等复杂曲面造型。
• 5）出图功能强，可十分方便地从三维实体模型直接生成二维工程图。能按ISO标准和国标标注尺寸、形位公差和汉字说明等。并能直接对实体做旋转剖、阶梯剖和轴测图挖切生成各种剖视图，增强了绘制工程图的实用性。
• 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CAD/CAE/CAM软件均以此作为实体造型基础。
• 7）提供了界面良好的二次开发工具GRIP（GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING）和UFUNC（USER FUNCTION），并能通过高级语言接口，使UG的图形功能与高级语言的计算功能紧密结合起来。
• 8）具有良好的用户介面，绝大多数功能都可通过图标实现；进行对象操作时，具有自动推理功能；同时，在每个操作步骤中，都有相应的提示信息，便于用户做出正确的选择。

1.3 UG各功能模块

UG的各功能是靠各功能模块来实现的，有不同的功能模块，来实现不同的用途，从而支持其强大的Unigraphics 三维软件。下面简要介绍各常用模块。

1.3.1 CAD模块
1．UG/Gateway (入口)
UG/Gateway是对所有其它Unigraphics 应用的必要基础。

3． UG/Features Modeling (特征建模)

4． UG/Freeform Modeling (自由形状建模)

7． UG/Assembly Modeling (装配建模)

10．UG/Geometric Tolerancing (几何公差)

2． UG/Postprocessing (后处理)

提供为高质量生产车削零件需要的所有能力，UG/Lathe为了自动的更新，在零件几何体与刀轨间是全相关的，它包括粗车，多刀路精车，车沟槽，车螺纹和中心钻等子程序，输出是可以直接被后处理产生机床可读的输出的一个源文件，用户控制的参数如进给速度，主轴转速和零件间隙，除非改变参数保持模态，设置可以通过生成刀轨和要求它的图形显示进行测试，及 在图形屏幕上的仿真的刀轨和生成到一刀位源文件 (CLSF)中的文本输出，刀轨可以存贮，拒绝和更改到正确的情况。

4． UG / Core & Cavity Milling (芯和型腔铣)

这个模块为产生3-轴运动刀轨提供完全和综合差工具 ，实际上建模的任一曲面或实体都可以被加工，它有很强的功能方法 加工选择的表面或零件的部分，它包括各种驱动方法和切削图样供选择，包括边界，径向切削，螺旋切削和用户定义，在边界驱动的方法中，多种切削图样是有效的，如同心和径向，此外，有特征对向上和向下切削控制方法和螺旋线啮入，未切削区或徒峭区可以方便地识别， UG/Fixed-Axis Milling将仿真刀轨并生成文本输出到一刀轨中，用户可以接受刀轨，存贮或拒绝它和按需要更改参数。

6． UG/Flow Cut(流通切削-半自动清根)

这个模块支持在任Uuigraphics曲面上的固定和多轴铣功能，完全的3到5轴轮廓运动，刀具方位和曲面光洁度质量可以规定，利用曲面参数，投射刀轨到曲面上和用任一曲线或点，可以控制刀轨。

8． UG/Sequential Milling(顺序铣)

10．Nurbs(B-样条) 轨迹生成器

Nurbs(B-样条)轨迹生成器允许从UG NC处理器直接生成基于Nurbs的刀轨，从UG Solid模型直接生成的新刀轨,使产生的零件有较高的精度和极好的光洁义，用户将看到物理磁带文件尺寸大约减少为标准格式的 50—70%，加工时间由于消除控制器等待时间大大减少，Nurbs(B-样条)轨迹生成器对所有想得到提供强大控 制器特性的新的高速机床完全优点的所有用户都是必须的。

1.3.3 CAE模块

1． UG/Senario for FEA UG有限元前后置处理

UG/Scenario for Motion + 运动机构模块提供机构设计、分析、仿真和文档生成功能，可在UG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UG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。UG/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。

1.3.4 UG的其它模块

除了以上介绍的常用模块外，UG还有其他一些功能模块。如用与钣金设计的板金模块（UG/Sheet Metal Design）、用与管路设计的管道与布线模块(UG/Routing、UG/ Harness)、供用户进行二次开发的，由UG/Open GRIP、UG/Open API和UG/Open++组成的UG开发模块（UG/Open）等等。以上总总模块构成了UG的强大功能。

UGNX7简介

本章导读

本章主要介绍UG软件的概况、UG功能模块和UGNX7新增功能，可以使读者从更多的角度去认识UG，从而为后续的学习打下坚实的基础。

学习目标：

熟悉UG的应用模块
了解UG软件的特点
熟悉UGNX功能模块
熟悉UGNX7新增功能

1.1 UG NX 概述

UG直接采用统一的数据库、矢量化和关联性处理、三维建模同二维工程图相关联等技术，大大节省了设计时间，提高了工作效率。UG的应用范围特别广泛，涉及汽车与交通、航空航天、日用消费品、通用机械以及电子工业等领域。

1.1.1UG软件特点

UGNX融合了线框模型、曲面造型和实体造型技术，该系统建立在统一的关联的数据库基础上，提供工程意义的完全结合，从而使软件内部各个模块的数据都能够实现自由切换。特别是该版木软件基本特征操作作为交互操作的基础单位，能够在更高层次上进行更为专业的设计和分析，实现了并行f程的集成联动。其主要特点如下所述．

1．智能化的操作环境

伴随UGNX版本的不断更新，其操作界面更加人性化，绝大多数功能都可以通过按钮操作来实现，并且在进行对像操作时，具有自动推理功能。同时，侮个操作步骤中，在绘图区七方的信息栏和提示栏中提示操作信息，便于做出正确的选择。从UGNX6版本开始新增全屏显示功能，具有更大的屏幕空间，可以更方便、快捷、有效地进行设计，加快工作流程，如图1-1所示。

2．建模的灵活性

UGNX可以进行复合建模，需要时可以进行个参数设计，而仕在设计过程中不需要定义和参数化新曲线，可以良接利用实体边缘。此外，可以方便地在模型上添加凸垫、键槽、凸台、斜角及挖壳等特征，这些特征直接引用固有模式，只需进行少量参数设置，使用灵活方便。

4．协同化的装配设计

5．集成的工程图设计

UG NX在创建了三维模型后，可以直接投影成二维图，并且能按150标准和GB自动标注尺寸、形位公差和汉字说明等。还可以对生成的二维图进行剖视，剖视图自动关联到模型和剖切线位置。另外，UGNX还可以进行工程图模板的设置，在绘制工程图的过程中，可以方便地调用，省失了繁琐的模板设计过程．提高了绘制T程图的效率。

1.1.2 UG NX设计流程

UGNX的设计操作都是在部件文件的基础上进行的，在UGNX专业设计过程中，通常具有固定的模式和流程。UG NX的设计流程主要按照实体、特征或曲面进行部件的建模，然后进行组件装配，经过结构或运动分析来调整产品，确定零部件的最终结构特征和技术要求，最后进行专业的制图并加工成真实的产品，如图1-3所示。

此外，视图包括消隐线和相关的界面视图，当模型修改时也是自动地更新，并且可以利用自动的视图布局功能提供快速的图样布局，从而减少工程图更新所需的时一间。

3．装配建模模块

4．模具设计模块

模具设计模块是UGS公司提供的运行在UG软件草础卜一个钾能化、参数化的注塑模具设计模块。该模块为产品的分型、型腔、型芯、滑块、嵌件、推杆、镶块、复杂型芯或型腔轮廓，以及创建电火花加上的电动机、模具的模架、浇注系统和冷却系统等提供了方便的设计途径，最终的口的是生成与产品参数相关的、可数控加工的三维模具模型。此外，3D模型的每一改变均会自动地关联到型腔和型芯。图l一7所示就是使用该模块功能进行模具整体设计的效果。

1.2.4CAE模块

UGNXCAE功能主要包括结构分析、运动和智能建模等应用模块，提供简便易学的性能仿真工具，任何设计人员都可以进行高级的性能分析，从而获得更高质量的模型。图l一9所示即是使用结构分析模块对带轮部件进行有限元分析。

1.3 UGNX7新增功能

1.3.1″HD3D”（三维精确描述）功能

UGNX7引入了“HD3o”（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。为产品开发的“精确描述”可视化分析确立了新的标准。如图1一10所示为”HD3D工具”导航栏。

1．可视 告（可视化产品信息）

HD3D提供了视觉效果丰富的环境，可以与任何类型的PLM数据协同工作。这种环境通用J;NX和Teamcenter软件（SiemcnsPLMSoftware业界领先的数字化生命周期管理解决方案），其开放式架构还可以集成各种第三方应用软件。HD3D增强了NX和Tealncenter可视化能力，为企业提供了解、协同和制定决策所需的信息。HD3D还提供了1种简易和直观地搜集、比较和展示产品信息的手段，‘可以立即运用到关键的决策当中。在NX7中采用HD3D将有助于用户根据在Teameenter或NX中跟踪的任何类型的数据对产品设计进行可视化咨询和评估，如发布状态、重量限额、材料类型、出货状况等。
例如，某个NX7用户可以运行·项 告，查找正在开发并显示为如期完成或推迟完成的部件。该产品的兰维NX模型将直观地重点显示推迟一周以上完成的所有部件和需要关注的原因。屏幕卜会显示交互式标签，可以选择该标签进一步查看更详细的信息。某一特定产品可能由数千个零部件组成，而这种可视化反馈与交互式工作环境可以省去手工查找材料清单和状态 告，并解释问题所在以及需要采取的措施的麻烦。

2.CkeckMate（验证产品信息）

HD3D除了上述具有基于PLM数据的可视化分析能力，HD3D还用于NX7Check一Mate中进行应用。NX7Check一Mate是一种基于标准的校核应用程序，可确保产品符合设计标准，在CAD模型文件结构中始终保持一致，并满足各项企业和行业标准的要求。HD3D将通过采用对问题进行分析和 告的全新可视化用户界而提高Check一Mate中验证工具的功能。同上述示例一样，新的环境通过提供直观、可视的方法查看Check一Mate的结构并对问题进行评估来提升产品验证过程中的决策能力。如图1一11所示为“ckeckMate”验证产品信息对话框。

2．重用命令

在“同步建模”工具栏中的各种重用命令，允许重新使用部件中的面，并且视情况更改其功能，如图1一14所示。在不考虑模型的原点、关联性或特征历史记录的情况下，可使用同步建模重用命令来修改该模型。

在执行重用命令操作时，不必考虑模型时导入的、非关联的以及无特征的，或者可能是具有特征的原生UGNX模型。例如，“剪切面”工具可以用于抑制缺少特征的非关联部件中的面：“粘贴面”工具可用于将一组复制或剪切的面重新引入到部件中。

2．在装配关联中建模

UG NX提供了在装配关联中新的建模方法，以使产品装配中相互关联的部件设计的工作流程化。UGNX7引入了大量对装配建模的增强功能，在进行核心工作的时候提供了生产力方面的提高。例如部件间链接功能可以减少装配设计工作流程的步骤，在需要时甚草当用户正在使用基于小平面的轻量化JT数据时，也可以建立认叭yE几何链接。此外，还可以通过“关系浏览器”功能清晰地查看装配体各部件与装配体的关系，如图1-17所示。

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