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第3章 UG NX软件概述
UG NX就是通用得、功能强大得三维机械CAD/CAM/CAE集成软件。本章主要介绍了UG NX软件得发展历史、技术特点、常用工作模块以及运用UG NX进行产品建模得一般流程等。
本章学习目标
l 了解UG NX软件得发展历史;
l 了解UG NX软件得技术特点;
l 了解UG NX软件得常用功能模块;
l 了解UG NX得设计流程。
3.1 UG NX 软件简介
UG就是Unigraphics得简称,起源于美国麦道航空公司,UG NX就是在UG软件基础上发展起来得。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,CAD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、编程与后处理比较方便;CAE功能提供了产品、装配与部件性能模拟能力;PDM/PLM帮助管理产品数据与整个生命周期中得设计重用。
UG NX软件广泛应用于航空航天、汽车、机械及模具、消费品、高科技电子等领域得产品设计、分析及制造,被认为就是业界最具有代表性得数控软件与模具设计软件。
UG NX软件得主要客户包括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软件得发展历史
UG得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得变化。主要历程如下:
1960年,McDonnell Douglas Automation (现在得波音公司)公司成立。
1976年,收购了Unigraphics CAD/CAE/CAM系统得开发商——United puter公司,UG得雏形问世。
1983年,UG上市。
1989年,Unigraphics宣布支持UNIX平台及开放系统得结构,并将一个新得与STEP标准兼容得三维实体建模核心Parasolid引入UG。
1993年,Unigraphics引入复合建模得概念,可以实体建模、曲线建模、框线建模、半参数化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得高级装配功能模块、最先进得CAM模块以及具有A类曲线造型能力得工业造型模块:它在全球迅猛发展,占领了巨大得市场份额,已经成为高端及商业CAD/CAE/CAM应用开发得常用软件。
1997年,Unigraphics新增了包括WEAV(几何连接器)在内得一系列工业领先得新增功能。WEAV这一功能可以定义、控制、评估产品模板,被认为就是在未来几年中业界最有影响得新技术。
2000年,Unigraphics发布了新版本得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)语言得世界级MCAD软件产品得供应商。
2002年,Unigraphics发布了UG NX1、0、新版本继承了UG18得优点,改进与增加了许多功能,使其功能更强大,更完美。
2003年,Unigraphics发布了新版本UG NX2、0。新版本基于最新得行业标准,它就是一个全新支持PLM得体系结构。EDS公司同其主要客户一起,设计了这样一个先进得体系结构,用于支持完整得产品工程。
2008年06月,Siemens PLM Software发布NX6、0,建立在新得同步建模技术基础之上得NX 6将在市场上产生重大影响。同步建模技术得发布标志着NX得一个重要里程碑,并且向MCAD市场展示Siemens得郑重承诺。NX 6将为我们得重要客户提供极大得生产力提高。
2009年10月,西门子工业自动化业务部旗下机构、全球领先得产品生命周期管理(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™软件得最新版。NX 7、0引入了“HD3D”(三维精确描述)功能,即一个开放、直观得可视化环境,有助于全球产品开发团队充分发掘PLM信息得价值,并显著提升其制定卓有成效得产品决策得能力。此外,NX 7、0还新增了同步建模技术得增强功能。
3.3 UG NX软件得技术特点
UG NX不仅具有强大得实体造型、曲面造型、虚拟装配与产生工程图得设计功能,而且在设计过程中可以进行机构运动分析、动力学分析与仿真模拟,提高了设计得精确度与可靠性。同时、可用生成得三维模型直接生成数控代码,用于产品得加工,其处理程序支持多种类型得数控机床。另外、它所提供得二次开发语言UG/OPEN GRIP、UG/OPENAPI简单易学,实现功能多,便于用户开发专用得CAD系统。具体来说,该软件具有以下特点:
(1)具有统一得数据库,真正实现了CAD/CAE/CAM各模块之间数据交换得无缝接合,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)得建模与编辑方法作为实体造型得基础,形象直观,类似于工程师传统得设计方法,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得曲面,特别适合于汽车、飞机、船舶、汽轮机叶片等外形复杂得曲面设计;
(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、阶梯剖与轴测图挖切等,生成各种剖视图,增强了绘图功能得实用性;
(6)以Parasolid为实体建模核心,实体造型功能处于领先地位。目前著名得CAD/ CAE/ CAM软件均以此作为实体造型得基础;
(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,就是模具业得首选;
(8)提供了界面良好得二次开发工具GRIP与UFUNC,就是UGNX得图形功能与高级语言得计算机功能紧密结合起来;
(9) 具有良好得用户界面,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,都有相应得信息提示,便于用户做出正确得选择。
3.4 UG NX软件得常用功能模块
UG NX系统由大量得功能模块组成,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,其重点就是建模模块。
注塑流动分析模块(MoldFlow Part Adviser)

运动仿真模块(Motion Simulation)

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 31
1.基本环境模块(Gateway)
启动UG NX后,首先进入得就就是Gateway模块。Gateway模块就是UG NX得基础模块,它仅提供一些最基本得功能,如新建文件、打开文件,输入输出不同格式得文件、层得控制、视图定义等,因此就是其她模块得基础。
2.建模模块(Modeling)
该模块提供了构建三维模型得工具,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束得特征建模与显示几何建模得特性,因此可以自由使用各种特征实体、线框架构等功能;曲面工具就是架构在融合了实体建模及曲面建模技术基础之上得超强设计工具,从而能设计出如工业造型设计产品般得复杂曲面外形。
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得二维工程图。三维模型得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得时间,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)
该模块提供了并行得自上而下与自下而上得产品开发方法。在装配过程中可以进行零部件得设计、编辑、配对与定位,还可对硬干涉进行检查。
5.结构分析模块(Structures)
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,包括间隙单元得分析,分析得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、动力学分析与设计仿真,可以完成大量得装配分析,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、速度加速度得相互关系等。
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得设计就是否合理,检查出不合适得注塑模几何体并予以修正。
3.5 UG NX工作流程
UG NX得工作流程如下:
(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】或双击桌面上得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系统就是由十几个模块所构成得。要调用具体得模块,只需在【应用】菜单或【标准】工具条得【开始】下拉菜单中选择相应得模块名称即可。
(4)选择具体得应用工具,并进行相关得设计。
不同得模块具有不同得应用工具。通常【建模】模块得应用工具通常分布在【插入】与【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,相应曲线、实体特征、曲面特征得编辑工具位于【编辑】菜单下。
(5)保存文件。
(6)退出UG NX系统。
3.6 基于UG NX得产品设计流程
基于UG NX得产品设计流程,通常就是先对产品得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,最终将符合要求得产品模型定型。定型之后,可基于三维模型创建相应得工程图样,或进行模具设计与数控编程等。因此,用UG NX进行产品设计得基础与核心就是构建产品得三维模型,而产品三维造型得构建其实质就就是创建产品零部件得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,或在它们得基础上通过布尔运算后获得;对于扫描特征得创建,往往需要先用曲线工具或草图工具创建出相应得引导线与截面线,再利用实体工具来构建。
片体特征得创建,通常也需要先用曲线工具或草图工具创建好构成曲面得截面线与引导线,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进行产品设计得一般流程如图 32所示。

图 32
3.7 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？各自得功能就是什么？
3、 使用UG NX得一般流程包含哪些步骤？