1、第3章 UG NX軟件概述UG NX是通用的、功能強大的三維機械CAD/CAM/CAE集成軟件。本章主要介紹了UG NX軟件的發(fā)展歷史、技術特點、常用工作模塊以及運用UG NX進行產品建模的一般流程等。本章學習目標l 了解UG NX軟件的發(fā)展歷史；l 了解UG NX軟件的技術特點；l 了解UG NX軟件的常用功能模塊；l 了解UG NX的設計流程。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軟件基礎上發(fā)展起來的。UG NX目前屬于德國西門子公司，網站(英文)、(中文)。UG NX軟件集CAD/CAM/CAE/PDM/PLM于一體，C

2、AD功能使工程設計及制圖完全自動化；CAM功能內含大量數(shù)控編程庫(機床庫、刀具庫等)，數(shù)控加工仿真、編程和后處理比較方便；CAE功能提供了產品、裝配和部件性能模擬能力；PDM/PLM幫助管理產品數(shù)據(jù)和整個生命周期中的設計重用。UG NX軟件廣泛應用于航空航天、汽車、機械及模具、消費品、高科技電子等領域的產品設計、分析及制造，被認為是業(yè)界最具有代表性的數(shù)控軟件和模具設計軟件。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 UG NX軟件

3、的發(fā)展歷史UG的問世到現(xiàn)在經歷了幾十年，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)的結構，并將一個新的與STEP標準兼容的三維實體建模核心Parasolid引入UG。1993年，Unigraphics引入復合建模的概念，可以實體建模、曲線建模、框線建模、半參數(shù)化

4、及參數(shù)化建模融為一體。 1996年，Unigraphics發(fā)布了能自動進行干涉檢查的高級裝配功能模塊、最先進的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，占領了巨大的市場份額，已經成為高端及商業(yè)CAD/CAE/CAM應用開發(fā)的常用軟件。1997年，Unigraphics新增了包括WEAV（幾何連接器）在內的一系列工業(yè)領先的新增功能。WEAV這一功能可以定義、控制、評估產品模板，被認為是在未來幾年中業(yè)界最有影響的新技術。2000年，Unigraphics發(fā)布了新版本的UG17，使UGS成為工業(yè)界第一個可以裝載包含深層嵌入“基于工程知識”（KBE）語言的世界級MCAD軟件產

5、品的供應商。 2002年，Unigraphics發(fā)布了UG NX1.0.新版本繼承了UG18的優(yōu)點，改進和增加了許多功能，使其功能更強大，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)標準，它是一個全新支持PLM的體系結構。EDS公司同其主要客戶一起，設計了這樣一個先進的體系結構，用于支持完整的產品工程。2008年06月，Siemens PLM Software發(fā)布NX6.0，建立在新的同步建模技術基礎之上的NX 6將在市場上產生重大影響。同步建模技術的發(fā)布標志著NX的一個重要里程碑，并且向MCAD市場展示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力提高。2009年10月，西門子工業(yè)自動化業(yè)務部旗下機構、全球領先的產品生命周期管理（PLM）軟件與服務提供商Siemens PLM Software宣布推出其旗艦數(shù)字化產品開發(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，即一個開放、直觀的可視化環(huán)境，有助于全球產品開發(fā)團隊充分發(fā)掘PLM信息的價值，并顯著提升其制定卓有成效的產品決策的能力。此外，NX 7.0還新增了同步建模技術的增強功能。3.3 UG NX軟件的技術特點UG NX不僅具有強大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配和產生工程圖的設計功能，而且在設計過程中可以進行機構運動分析、動力

7、學分析和仿真模擬，提高了設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，用于產品的加工，其處理程序支持多種類型的數(shù)控機床。另外、它所提供的二次開發(fā)語言UG/OPEN GRIP、UG/OPENAPI簡單易學，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）采用復合建模技術，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）的建模和編輯方法作為實體造型的基礎，形象直觀，類似于工程師傳統(tǒng)

8、的設計方法，并能用參數(shù)驅動；（4）曲線設計采用非均勻有理B樣線條作為基礎，可用多樣方法生成復雜的曲面，特別適合于汽車、飛機、船舶、汽輪機葉片等外形復雜的曲面設計；（5）出圖功能強，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標準標注名義尺寸、尺寸公差、形位公差漢字說明等，并能直接對實體進行局部剖、旋轉剖、階梯剖和軸測圖挖切等，生成各種剖視圖，增強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；（7）內嵌模具設計導引MoldWizard，提供注塑模向導、級進模向導、電極設計等，

9、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功能緊密結合起來；（9） 具有良好的用戶界面，絕大多數(shù)功能都可以通過圖標實現(xiàn)，進行對象操作時，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。常用模塊如圖 31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。注塑流動分析模塊(MoldFlow Part Adviser)運動仿真模塊(Motion Simula

10、tion)結構分析模塊(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UG NX后，首先進入的就是Gateway模塊。Gateway模塊是UG NX的基礎模塊，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。2建模模塊(Modeling) 該模塊提供了構建三維模型的工具，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體、線框架構等功能；曲面工具是架構在融合了實體建模及曲面建模技術基礎之上的超強設計工具，從而能設計出如工業(yè)造型設計產品般的復雜曲面外形。3制圖模塊(Drafting) 該模塊使設計人員能方便地獲得與三維實體模型完全相關的二維工程圖。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品開發(fā)方法。在裝配過程中可以進行零部件的設計、編輯、配對和定位，還可對硬干涉進行檢查。5結構分析模塊(Stru

12、ctures) 該模塊能將幾何模型轉換為有限元模型，可進行線性靜力、標準模態(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，分析的結果可用于評估各種設計方案，優(yōu)化產品設計，提高產品質量。6運動仿真模塊(Motion Simulation) 該模塊可對二維或三維機構進行運動學分析、動力學分析和設計仿真，可以完成大量的裝配分析，如干涉檢查、軌跡包絡等；還可以分析反作用力，并用圖表示各構件位移、速度加速度的相互關系等。7注塑流動分析模塊(MoldFlow Part Adviser) 使用該模型可以幫助模具設計人員確定注塑模的設計是否合理，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UG NX。以UG NX 6.0為例，選擇菜單【開始】【程序】【UGS NX 6.0】【NX 6.0】或雙擊桌面上的UG NX 6.0圖標即可啟動UG NX。（2）新建或打開UG NX文件。（3）選擇應用模塊。UG NX系統(tǒng)是由十幾個模塊所構成的。要調用具體的模塊，只需在【應用】菜單或【標準】工具條的【開始】下拉菜單中選擇相應的模塊名稱即可。（4）選擇具體的應用工具，并進行相關的設計。不同的模塊具有不同的應用工具。通?！窘！磕K的應用工具通常分布在【插入】和【編輯】菜單中。例如曲線、實體特征、曲面特征等應用工具位于【插入】菜單下，

14、相應曲線、實體特征、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的產品設計流程基于UG NX的產品設計流程，通常是先對產品的零部件進行三維造型，在此基礎上再進行結構分析、運動分析等，然后再根據(jù)分析結果，對三維模型進行修正，最終將符合要求的產品模型定型。定型之后，可基于三維模型創(chuàng)建相應的工程圖樣，或進行模具設計和數(shù)控編程等。因此，用UG NX進行產品設計的基礎和核心是構建產品的三維模型，而產品三維造型的構建其實質就是創(chuàng)建產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)、掃描特征等構成，或在它們的基礎上通過布爾運算后獲得；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)建出相應的