第3章 UGNX軟件概述

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(diǎn)、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)l 了解UG NX軟件的發(fā)展歷史；l 了解UG NX軟件的技術(shù)特點(diǎn)；l 了解UG NX軟件的常用功能模塊；l 了解UG NX的設(shè)計(jì)流程。3.1 UG NX 軟件簡(jiǎn)介UG是Unigraphics的簡(jiǎn)稱，起源于美國(guó)麥道航空公司，UG NX是在UG軟件基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。UG NX目前屬于德國(guó)西門(mén)子公司，網(wǎng)站(英文)、(中文)。UG NX軟件集CAD/CAM/CAE/PDM/PLM于一體，C

2、AD功能使工程設(shè)計(jì)及制圖完全自動(dòng)化；CAM功能內(nèi)含大量數(shù)控編程庫(kù)(機(jī)床庫(kù)、刀具庫(kù)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(gè)生命周期中的設(shè)計(jì)重用。UG NX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(jì)、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(jì)軟件。UG NX軟件的主要客戶包括BE Aerospace、波音、英國(guó)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(mén)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 UG NX軟件

3、的發(fā)展歷史UG的問(wèn)世到現(xiàn)在經(jīng)歷了幾十年，在這短短幾十年里，UG NX軟件發(fā)生了翻天覆地的變化。主要?dú)v程如下：1960年，McDonnell Douglas Automation (現(xiàn)在的波音公司)公司成立。1976年，收購(gòu)了Unigraphics CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)商United Computer公司，UG的雛形問(wèn)世。1983年，UG上市。1989年，Unigraphics宣布支持UNIX平臺(tái)及開(kāi)放系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并將一個(gè)新的與STEP標(biāo)準(zhǔn)兼容的三維實(shí)體建模核心Parasolid引入U(xiǎn)G。1993年，Unigraphics引入復(fù)合建模的概念，可以實(shí)體建模、曲線建模、框線建模、半?yún)?shù)化

4、及參數(shù)化建模融為一體。 1996年，Unigraphics發(fā)布了能自動(dòng)進(jìn)行干涉檢查的高級(jí)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(chǎng)份額，已經(jīng)成為高端及商業(yè)CAD/CAE/CAM應(yīng)用開(kāi)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(píng)估產(chǎn)品模板，被認(rèn)為是在未來(lái)幾年中業(yè)界最有影響的新技術(shù)。2000年，Unigraphics發(fā)布了新版本的UG17，使UGS成為工業(yè)界第一個(gè)可以裝載包含深層嵌入“基于工程知識(shí)”（KBE）語(yǔ)言的世界級(jí)MCAD軟件產(chǎn)

5、品的供應(yīng)商。 2002年，Unigraphics發(fā)布了UG NX1.0.新版本繼承了UG18的優(yōu)點(diǎn)，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 NX2.0。新版本基于最新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它是一個(gè)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(jì)了這樣一個(gè)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 PLM Software發(fā)布NX6.0，建立在新的同步建模技術(shù)基礎(chǔ)之上的NX 6將在市場(chǎng)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(gè)重要里程碑，并且向MCAD市場(chǎng)展示Siemens的鄭重承諾。NX 6將為我們

6、的重要客戶提供極大的生產(chǎn)力提高。2009年10月，西門(mén)子工業(yè)自動(dòng)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(kāi)發(fā)解決方案NX軟件的最新版。NX 7.0引入了“HD3D”（三維精確描述）功能，即一個(gè)開(kāi)放、直觀的可視化環(huán)境，有助于全球產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)充分發(fā)掘PLM信息的價(jià)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 7.0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(diǎn)UG NX不僅具有強(qiáng)大的實(shí)體造型、曲面造型、虛擬裝配和產(chǎn)生工程圖的設(shè)計(jì)功能，而且在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)力

7、學(xué)分析和仿真模擬，提高了設(shè)計(jì)的精確度和可靠性。同時(shí)、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(kāi)發(fā)語(yǔ)言UG/OPEN GRIP、UG/OPENAPI簡(jiǎn)單易學(xué)，實(shí)現(xiàn)功能多，便于用戶開(kāi)發(fā)專用的CAD系統(tǒng)。具體來(lái)說(shuō)，該軟件具有以下特點(diǎn)：（1）具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，真正實(shí)現(xiàn)了CAD/CAE/CAM各模塊之間數(shù)據(jù)交換的無(wú)縫接合，可實(shí)施并行工程；（2）采用復(fù)合建模技術(shù)，可將實(shí)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(tái)、型腔、溝槽、倒角等）的建模和編輯方法作為實(shí)體造型的基礎(chǔ)，形象直觀，類似于工程師傳統(tǒng)

8、的設(shè)計(jì)方法，并能用參數(shù)驅(qū)動(dòng)；（4）曲線設(shè)計(jì)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(jì)；（5）出圖功能強(qiáng)，可以十分方便地從三維實(shí)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(shuō)明等，并能直接對(duì)實(shí)體進(jìn)行局部剖、旋轉(zhuǎn)剖、階梯剖和軸測(cè)圖挖切等，生成各種剖視圖，增強(qiáng)了繪圖功能的實(shí)用性；（6）以Parasolid為實(shí)體建模核心，實(shí)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(shí)體造型的基礎(chǔ)；（7）內(nèi)嵌模具設(shè)計(jì)導(dǎo)引MoldWizard，提供注塑模向?qū)?、?jí)進(jìn)模向?qū)?、電極設(shè)計(jì)等，

9、是模具業(yè)的首選；（8）提供了界面良好的二次開(kāi)發(fā)工具GRIP和UFUNC，是UGNX的圖形功能與高級(jí)語(yǔ)言的計(jì)算機(jī)功能緊密結(jié)合起來(lái)；（9） 具有良好的用戶界面，絕大多數(shù)功能都可以通過(guò)圖標(biāo)實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行對(duì)象操作時(shí)，具有自動(dòng)推理功能，同時(shí)在每個(gè)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UG NX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)。常用模塊如圖 31所示。本書(shū)主要介紹基本環(huán)境、建模、制圖以及裝配四個(gè)模塊，其重點(diǎn)是建模模塊。注塑流動(dòng)分析模塊(MoldFlow Part Adviser)運(yùn)動(dòng)仿真模塊(Motion Simula

10、tion)結(jié)構(gòu)分析模塊(Structures)制圖模塊(Drafting)建模模塊(Modeling)基本環(huán)境模塊(Gateway)裝配模塊(Assemblies)圖 311基本環(huán)境模塊(Gateway) 啟動(dòng)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(kāi)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(lái)構(gòu)建線框圖；特征工具則完全整合基于約

11、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征實(shí)體、線框架構(gòu)等功能；曲面工具是架構(gòu)在融合了實(shí)體建模及曲面建模技術(shù)基礎(chǔ)之上的超強(qiáng)設(shè)計(jì)工具，從而能設(shè)計(jì)出如工業(yè)造型設(shè)計(jì)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(jì)人員能方便地獲得與三維實(shí)體模型完全相關(guān)的二維工程圖。三維模型的任何改變會(huì)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(shí)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(kāi)發(fā)方法。在裝配過(guò)程中可以進(jìn)行零部件的設(shè)計(jì)、編輯、配對(duì)和定位，還可對(duì)硬干涉進(jìn)行檢查。5結(jié)構(gòu)分析模塊(Stru

12、ctures) 該模塊能將幾何模型轉(zhuǎn)換為有限元模型，可進(jìn)行線性靜力、標(biāo)準(zhǔn)模態(tài)與穩(wěn)態(tài)熱傳遞、線性屈曲分析，同時(shí)還支持對(duì)裝配部件，包括間隙單元的分析，分析的結(jié)果可用于評(píng)估各種設(shè)計(jì)方案，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。6運(yùn)動(dòng)仿真模塊(Motion Simulation) 該模塊可對(duì)二維或三維機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析和設(shè)計(jì)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(dòng)分析模塊(MoldFlow Part Adviser) 使用該模型可以幫助模具設(shè)計(jì)人員確定注塑模的設(shè)計(jì)是否合理，檢查出不合適的注塑模幾何體并予以修正。3

13、.5 UG NX工作流程 UG NX的工作流程如下：（1）啟動(dòng)UG NX。以UG NX 6.0為例，選擇菜單【開(kāi)始】【程序】【UGS NX 6.0】【NX 6.0】或雙擊桌面上的UG NX 6.0圖標(biāo)即可啟動(dòng)UG NX。（2）新建或打開(kāi)UG NX文件。（3）選擇應(yīng)用模塊。UG NX系統(tǒng)是由十幾個(gè)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(kāi)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(jì)。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(shí)體特征、曲面特征等應(yīng)用工具位于【插入】菜單下，

14、相應(yīng)曲線、實(shí)體特征、曲面特征的編輯工具位于【編輯】菜單下。（5）保存文件。（6）退出UG NX系統(tǒng)。3.6 基于UG NX的產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程基于UG NX的產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程，通常是先對(duì)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(dòng)分析等，然后再根據(jù)分析結(jié)果，對(duì)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(jì)和數(shù)控編程等。因此，用UG NX進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(shí)質(zhì)就是創(chuàng)建產(chǎn)品零部件的實(shí)體特征或片體特征。實(shí)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(guò)布爾運(yùn)算后獲得；對(duì)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