數(shù)字化設(shè)計與仿真 課件 1.1UG介紹

數(shù)字化設(shè)計與仿真《數(shù)字化設(shè)計與仿真》是一門專業(yè)核心課程，針對機械電子工程本科專業(yè)開設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生熟悉UG常用三維實體建模、裝配命令，綜合運用三維CAD技術(shù)、運動仿真技術(shù)、PLC控制技術(shù)，結(jié)合典型工程案例，循序漸進地掌握各類機構(gòu)設(shè)計和分析方法，為今后的相關(guān)課程學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)?！稊?shù)字化設(shè)計與仿真》的先修課程包括：機械制圖、機械設(shè)計基礎(chǔ)、plc應(yīng)用技術(shù)等；后續(xù)課程包括：機電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計綜合實訓(xùn)、智能制造系統(tǒng)等，是實現(xiàn)數(shù)字孿生技術(shù)的基礎(chǔ)。1課程介紹數(shù)字孿生介紹1教室1教室2實訓(xùn)室1實訓(xùn)室2物理世界數(shù)字孿生數(shù)據(jù)流決策流數(shù)字孿生的實質(zhì)是建立現(xiàn)實世界物理系統(tǒng)的虛擬數(shù)字鏡像，包含產(chǎn)品數(shù)字化、設(shè)備數(shù)字化、工藝流程數(shù)字化、PLM、MES、TIA等從技術(shù)角度，數(shù)字孿生集成了建模與仿真、虛擬現(xiàn)實，物聯(lián)網(wǎng)、云邊協(xié)同以及人工智能等技術(shù)。1課程介紹問：數(shù)字化孿生技術(shù)和UG之間有什么關(guān)系？答：UG軟件提供了一個基本虛擬產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境，使產(chǎn)品開發(fā)從設(shè)計到真正的加工實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫集成，可以較好的優(yōu)化企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計與制作；實現(xiàn)知識驅(qū)動和利用知識庫進行建模。問：智能制造系統(tǒng)和數(shù)字化雙胞胎技術(shù)之間的關(guān)系？答：智能制造系統(tǒng)首先需要感知、建模，然后才能分析推理。因此，如果沒有數(shù)字化雙胞胎技術(shù)對現(xiàn)實生產(chǎn)體系的準確模型化描述，則難以構(gòu)建后續(xù)的智能制造系統(tǒng)。問：什么是數(shù)字孿生技術(shù)？答：數(shù)字孿生是充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應(yīng)的實體裝備的全生命周期過程。1課程介紹NX介紹UGNX軟件提供了一個基本虛擬產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境，使產(chǎn)品開發(fā)從設(shè)計到真正的加工實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫集成，從而優(yōu)化了企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計與制作；實現(xiàn)了知識驅(qū)動和利用知識庫進行建模，同時能自上而下進行設(shè)計子系統(tǒng)和接口，是完整的系統(tǒng)庫的建模。

UG基于特征的建模方法，采用參數(shù)控制。

1NX介紹

機電一體化概念設(shè)計解決方案（MCD）將機械自動化與電氣和軟件結(jié)合起來，包括機械，機電，傳感器，驅(qū)動等多個領(lǐng)域部件的概念設(shè)計，工程師們可用于新產(chǎn)品集成管理，機械設(shè)計，電氣，自動化等專業(yè)概念的3D建模和仿真，提供了機電設(shè)備設(shè)計過程中硬件在軟件環(huán)境中仿真調(diào)試，通過虛擬設(shè)備與PLC連接，對產(chǎn)品可靠性進行虛擬調(diào)試。MCD可加快機械、電氣和軟件設(shè)計等學(xué)科產(chǎn)品的開發(fā)速度，是工作領(lǐng)域中不可或缺的工具。設(shè)計迭代產(chǎn)生的誤差進一步降低，成為一個綜合各學(xué)科領(lǐng)域的研發(fā)平臺。

1NX介紹1NX介紹1問：問什么在有的教材或課程中稱呼該軟件為UG，有的則稱呼為NX，還有的稱之為UGNX？答：UG，NX和UGNX表征的都是同一款軟件，UG是經(jīng)過了多次被收購（最后被西門子收購），逐步演變成現(xiàn)在的UGNX或NX，所以UG跟NX本質(zhì)上同一軟件，只是版本不一樣而已。問：MCD是什么，他和UG之間的關(guān)系是？答：MCD（機電一體化概念設(shè)計）是UG軟件中的一個模塊。該模塊可以將機械自動化與電氣和軟件結(jié)合起來，組包括機械、機電、傳感器、驅(qū)動等多個領(lǐng)域部件的概念設(shè)計，工程師們可以用于新產(chǎn)品集成管理，機械設(shè)計，電氣，自動化等專業(yè)概念的3D建模和仿真，提供了機電設(shè)備設(shè)計過程中硬件在環(huán)境中仿真調(diào)試，通過虛擬設(shè)備與PLC連接，對產(chǎn)品可靠性進行虛擬調(diào)試。NX介紹啟動UG通過雙擊桌面UG快捷方式圖表，或者單擊“開始”

“SiemensNX”

“NX”命令，即可啟動UG，進入開始界面。

1UG歡迎界面NX介紹新建零件文件單擊“文件”→“新建”命令，彈出“新建”對話框，新建模型文件。

1“新建”對話框NX介紹打開零件文件單擊“文件”→“打開”命令，彈出“打開”對話框，可以打開已有文件，支持的文件類型包括：部件文件.prt、用戶自定義特征文件.udf、SolidEdge裝配文件.asm、SlidEdge部件文件.par、SolidEdge鈑金文件.psm和書簽.bkm等。

1打開模型文件NX介紹11.標題欄4.導(dǎo)航欄2.工具欄3.菜單欄5.繪圖區(qū)6.狀態(tài)欄NX介紹文件——首選項——用戶界面——布局：定制修改部件顏色常用菜單命令菜單——工具——定制菜單——格式——圖層設(shè)置顯示/隱藏編輯截面選擇對象

1NX介紹11.用戶界面首選項單擊“文件”→“首選項”→“用戶界面”命令，彈出“用戶界面首選項”對話框，如下圖所示。用戶界面首選項對話框Tips:①用戶可以按照個人繪圖習(xí)慣對相關(guān)設(shè)置進行修正，例如可以在“主題”

“類別”改為“經(jīng)典”，則整體主題呈現(xiàn)出黑色—和低版本UG的操作界面相統(tǒng)一；②修正設(shè)置后，需要單擊“應(yīng)用”才能設(shè)置的應(yīng)用。NX介紹12.定制工具菜單定制工具菜單需要進入“定制”對話框（如下左圖所示），有兩種路徑可以進入此對話框，分別為：①單擊“菜單”

“工具”

“定制”命令；②單擊“繪圖區(qū)”右上角的“小三角”圖標。單擊定制對話框Tips:①可以定制菜單欄里面的按鈕內(nèi)容；②可以定制快捷按鍵；②可以定制工具欄里面的工具內(nèi)容；③可以定制圖標大小和工具是否顯示。NX介紹13.圖層圖層是為了便于我們在設(shè)計時對部件的管理，通常將各個部件放在不同的工作層中進行設(shè)計、編輯及保存等操作。如果要對某個部件進行編輯修改，只需將部件所在圖層設(shè)置為當(dāng)前的工作圖層。圖層編輯路徑Tips:①也可以通過單擊“菜單”→“格式”→“圖層設(shè)置”命令，進入“圖層設(shè)置”對話框；NX介紹14.顯示與隱藏單擊“視圖”→“顯示和隱藏”命令或通過快捷鍵“Ctrl+W”，彈出“顯示和隱藏”對話框，在類型樹中顯示不同類型對象，單擊“+”按鈕顯示指定類型對象，單擊“-”按鈕，隱藏指定類型對象，單擊“關(guān)閉”按鈕，關(guān)閉對話框，Tips:當(dāng)機構(gòu)復(fù)雜，存在較多的部件相互交疊時，建議使用圖層，當(dāng)重復(fù)交疊的部件較少時，建議使用隱藏與顯示；顯示與隱藏對話框NX介紹15.視圖剖視單擊“視圖”→“編輯截面”命令，彈出“視圖剖視”對話框，設(shè)置“截面名”，選擇截面方向，可以通過偏置數(shù)值來調(diào)節(jié)截面位置，單擊“確定”按鈕，生成截面。視圖剖切對話框NX介紹16.用戶默認設(shè)置“菜單”

“文件”

“實用工具”顏色詳細色號用戶默認設(shè)置對話框NX介紹鼠標左鍵：點選；左鍵是使用率最高的，打開軟件，選擇工具，選擇對象都用到它。在工作區(qū)點擊則彈出一組快捷鍵，可要據(jù)需要選擇使用，比再從菜單欄選用快多了；鼠標右鍵：點擊；在工作區(qū)點擊則會彈出更多的快捷菜單選擇，可據(jù)需要選擇使用；在菜單欄點擊，則會彈出自定義菜單選項，可進行菜單界面設(shè)置。長按右鍵則會彈熱鍵快捷鍵；鼠標中鍵：長按，在工作區(qū)內(nèi)會旋轉(zhuǎn)對象視圖，這也是最常用的。滾動滾輪，工作區(qū)內(nèi)的對象視圖會進行收縮；還有一種就是組合鍵。中鍵+左鍵（Ctrl），縮放視圖，中鍵+右鍵（Shift），移動視圖。Shift+左鍵，取消；

1左鍵（MB1）選擇和編輯圖形中鍵（MB2）縮放/旋轉(zhuǎn)/“OK”右鍵（MB3）顯示右鍵菜單三維建模/草圖繪制

21.創(chuàng)建草圖①電腦自帶三個互相垂直的面，即XY/XZ/YZ平面；②曲線-創(chuàng)建草圖，草圖屬于二維平面；③指定平面的時候可以創(chuàng)建一個平面和指定參考方向草圖創(chuàng)建對話框Tips:①點生線，線生面，面生實體，所以，草圖的創(chuàng)建與繪制常常作為前置工作出現(xiàn)在拉伸、旋轉(zhuǎn)特征創(chuàng)建中。②草圖方向是用來確定草圖中X軸的方向，該方向可以和基準坐標系的X軸方向不一致。1.繪圖工具2.約束工具3.捕捉工具進入草圖后的工具欄界面三維建模/草圖繪制

22.繪制草圖（直線和圓）①需要開啟“捕捉”，自動添加約束打開；②可以先繪制圖形，后標注尺寸，運用尺寸來驅(qū)動元素，稱為參數(shù)化；③尺寸可以輸入數(shù)值或者算式；④可以自定義添加約束關(guān)系；如何固定（直線和圓）:①通過尺寸表注，固定直線/圓到基準線的距離。②通過約束工具，將直線/圓通過多種范式的約束，進行固定。直線的繪圖與固定Tips:①如右圖所示，我們直接表注的尺寸，以“深藍色”進行表征；②自動尺表注的尺寸，則以“咖啡色”進行表征；③如右圖所示，當(dāng)前直線在Y周方向仍然存在一個自由度。坐標/極坐標形式輸入點信息圓的兩種確定方式三維建模/草圖繪制

23.繪制草圖（約束工具）UG中有兩種范式的約束工具分別為：尺寸約束和幾何約束。①尺寸約束就是為草圖標注尺寸，使草圖滿足設(shè)計要求并讓草圖固定。②幾何約束一般用于定位草圖對象和確定草圖對象之間的關(guān)系。兩種約束的對話框如下圖所示。幾何約束對話框要約束（移動）的曲線約束到（相對固定）的曲線將鼠標放在特定約束工具上，會有提示約束方法和約束內(nèi)容尺寸約束對話框三維建模/草圖繪制25.拉伸特征拉伸命令用于沿著矢量拉伸截面來創(chuàng)建特征。在特征組中單擊拉伸按鈕，彈出拉伸對話框。①表區(qū)域驅(qū)動（截面）：截面是指拉伸特征的截面曲線，他可以是開放的曲線（拉伸成為片體），也可以是閉合曲線（拉伸成為體）；②方向：確定拉伸矢量方向及更改拉伸矢量方向；③限制：確定拉伸方式，拉伸方式包括“值”、“對稱值”，“直至選定”，“直至延伸部分”和“貫通”；三維建模/草圖繪制27.旋轉(zhuǎn)特征旋轉(zhuǎn)命令用于通過繞軸旋轉(zhuǎn)來創(chuàng)建特征。在“特征”組中單擊“旋轉(zhuǎn)”按鈕，彈出“旋轉(zhuǎn)”對話框，如下圖所示：旋轉(zhuǎn)需要提前繪制好旋轉(zhuǎn)軸，并且繪制草圖只需要繪制一半即可工程圖繪制24.二維工程圖繪制利用UG的Modeling功能構(gòu)建的零件和裝配模型，可以被導(dǎo)引到UG制圖（工程圖）功能中，以快速地生成二維工程圖，由于UG工程圖是基于三維實體模型的二維投影所得到的二維工程圖，因此工程圖與三維實體模型是完全關(guān)聯(lián)的。也就是說，實體模型的尺寸、形狀和位置的任何改變，都會引起二維工程圖發(fā)生實時變化。①圖紙的創(chuàng)建裝配210.裝配UG裝配過程是在裝配中建立部件之間的鏈接關(guān)系，并通過裝配條件在部件之間建立約束關(guān)系來確定部件在產(chǎn)品中的位置。在裝配中，部件的幾何體是被應(yīng)用到裝配中的，而不是復(fù)制到裝配中的。相關(guān)概念：①子裝配。子裝配是