第1章 UG概述

本章主要內容：

• UG產品介
• UG產品的特點
•  UG各功能模塊

1.1 UG產品介紹

Unigraphics NX軟件作為UGS公司提供的產品全生命周期解決方案中面向產品開發(fā)領域的旗艦產品，為用戶提供了一套集成的、全面的產品開發(fā)解決方案，用于產品設計、分析、制造，幫助用戶實現(xiàn)產品創(chuàng)新，縮短產品上市時間、降低成本、提高質量。
Unigraphics NX軟件是構建于最新的體系結構——NX體系結構基礎之上的，這是一個支持產品全生命周期管理的全新體系結構，是UGS公司同其主要客戶一起設計開發(fā)出來的，以支持完整的產品工程。
UGS公司是全球產品全生命周期管理(PLM)領域軟件與服務的市場領導者，擁有46,000家客戶，全球裝機量近400萬臺套，公司總部設于美國得克薩斯州布萊諾市。UGS的愿景是建立一個理想的環(huán)境，使所有企業(yè)及其合作伙伴都可以通過全球創(chuàng)新網絡來協(xié)同工作，以生產出世界級的產品并提供最完善的服務。同時，利用UGS開放的企業(yè)解決方案，幫助企業(yè)完成創(chuàng)新流程變革的偉大使命。
Unigraphics（簡稱UG）是集CAD/CAE/CAM一體的三維參數(shù)化軟件，是當今世界最先進的計算機輔助設計、分析和制造軟件，廣泛應用于航空、航天、汽車、造船、通用機械和電子等工業(yè)領域。本章著重介紹UG的特點、功能和安裝。使對UG有個初步的了解。
UGS公司的產品主要有為機械制造企業(yè)提供包括從設計、分析到制造應用的Unigraphics軟件、基于Windows的設計與制圖產品Solid Edge、集團級產品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)iMAN、產品可視化技術ProductVision以及被業(yè)界廣泛使用的高精度邊界表示的實體建模核心Parasolid在內的全線產品。

以下是UG軟件的發(fā)展歷史：

• 1960年 McDonnell Douglas Automation公司成立。
• 1976年 收購Unigraphics CAD/CAM/CAE系統(tǒng)的開發(fā)商——United Computer公司，Unigraphics雛形產品問世。
• 1983年 Unigraphics II進入市場。
• 1986年 Unigraphics吸取了業(yè)界領先的、為實踐所證實的實體建模核心——Parasolid的部分功能
• 1989年 Unigraphics宣布支持UNIX平臺及開放系統(tǒng)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Unigraphics。
• 1990年 Unigraphics作為McDonnell Douglas(現(xiàn)在的波音公司)的機械CAD/CAM/CAE的標準。
• 1991年 Unigraphics開始了從CADCAM大型機版本到工作站版本的移植
• 1993年 Unigraphics引入復合建模的概念，可將實體建模、曲面建模、線框建模、半參數(shù)化及參數(shù)化建模融為一體。
• 1995年 Unigraphics首次發(fā)布Windows NT版本。
• 1996年 Unigraphics發(fā)布了能夠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類曲面造型能力的工業(yè)造型模塊；占領了巨大的市場份額，已成為高端、中端及商業(yè)CAD/CAM/CAE應用開發(fā)的常用軟件。
• 1997年 Unigraphics新增了包括WAVE在內的一系列工業(yè)領先的新功能，WAVE這一功能可以定義、控制和評估產品模板；被認為是在未來五年中業(yè)界最有影響的新技術。
• 2000年 發(fā)布新版本－UGV17。新版本的發(fā)布，使UGS成為工業(yè)界第一個可裝載包含深層嵌入“基于工程知識”（KBE）語言的世界級MCAD軟件產品的主要供應商。
• 2001年 發(fā)布新版本－UGV18，新版本中對舊版本中對話框做了大量的調整，使在更少的對話框中完成更多的工作從而使設計更加便捷。
• 2002年 發(fā)布新版本－UG NX1，開始將I-deas與UG進行融合
• 2003年 　發(fā)布新版本－UG NX2 NX 2也象征著世界兩大領先的產品Unigraphics 和 I-deas的統(tǒng)一進程的第二步
• 2004年 發(fā)布新版本－UG NX3, NX3是將I-deas的重要功能移植入NX軟件的第一個版本
• 2005年 發(fā)布新版本－UG NX4，最新版本的NX4以NX 在數(shù)字化模擬和知識工程領域的領導地位為基礎， 并特別針對產品式樣、設計、模擬和制造開發(fā)了新功能，它帶有數(shù)據(jù)遷移工具，對希望過渡到 NX 的 I-deas 用戶能夠提供很大的幫助。

自從UG出現(xiàn)以后，在航空航天、汽車、通用機械、工業(yè)設備、醫(yī)療器械以及其它高科技應用領域的機械設計和模具加工自動化的市場上得到了廣泛的應用。多年來，UGS一直在支持美國通用汽車公司實施目前全球最大的虛擬產品開發(fā)項目，同時Unigraphics也是日本著名汽車零部件制造商DENSO公司的計算機應用標準，并在全球汽車行業(yè)得到了很大的應用，如Navistar、底特律柴油機廠、Winnebago和Robert Bosch AG 等。
另外，UG軟件在航空領域也有很好的的表現(xiàn)：在美國的航空業(yè)，安裝了超過10,000套UG軟件；在俄羅斯航空業(yè)，UG軟件具有90%以上的市場；在北美汽輪機市場，UG軟件占80%。UGS在噴氣發(fā)動機行業(yè)也占有領先地位，擁有如Pratt & Whitney和GE 噴氣發(fā)動機公司這樣的知名客戶。航空業(yè)的其它客戶還有：B/E航空公司、波音公司、 以色列飛機公司、英國航空公司、Northrop Grumman、伊爾飛機和Antonov。
同時，UGS公司的產品同時還遍布通用機械、醫(yī)療器械、電子、高技術以及日用消費品等行業(yè)，如：3M、Will-Pemco、Biomet、Zimmer、飛利浦公司、吉列公司、Timex、 Eureka 和Arctic Cat等。
UG進入中國以后，其在中國的業(yè)務有了很大的發(fā)展，中國已成為其遠東區(qū)業(yè)務增長最快的國家。

1.2 UG產品的特點

Unigraphics CAD/CAM/CAE系統(tǒng)提供了一個基于過程的產品設計環(huán)境，使產品開發(fā)從設計到加工真正實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫集成，從而優(yōu)化了企業(yè)的產品設計與制造。UG面向過程驅動的技術是虛擬產品開發(fā)的關鍵技術,在面向過程驅動技術的環(huán)境中，用戶的全部產品以及精確的數(shù)據(jù)模型能夠在產品開發(fā)全過程的各個環(huán)節(jié)保持相關，從而有效地實現(xiàn)了并行工程。
該軟件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等設計功能；而且，在設計過程中可進行有限元分析、機構運動分析、動力學分析和仿真模擬，提高設計的可靠性；同時，可用建立的三維模型直接生成數(shù)控代碼，用于產品的加工，其后處理程序支持多種類型數(shù)控機床。另外它所提供的二次開發(fā)語言UG/OPen GRIP，UG/open API簡單易學，實現(xiàn)功能多，便于用戶開發(fā)專用CAD系統(tǒng)。具體來說，該軟件具有以下特點：

• l）具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，真正實現(xiàn)了CAD/CAE/CAM等各模塊之間的無數(shù)據(jù)交換的自由切換，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）用基于特征（如孔、凸臺、型膠、槽溝、倒角等）的建模和編輯方法作為實體造型基礎，形象直觀，類似于工程師傳統(tǒng)的設計辦法，并能用參數(shù)驅動。
• 4）曲面設計采用非均勻有理B樣條作基礎，可用多種方法生成復雜的曲面，特別適合于汽車外形設計、汽輪機葉片設計等復雜曲面造型。
• 5）出圖功能強，可十分方便地從三維實體模型直接生成二維工程圖。能按ISO標準和國標標注尺寸、形位公差和漢字說明等。并能直接對實體做旋轉剖、階梯剖和軸測圖挖切生成各種剖視圖，增強了繪制工程圖的實用性。
• 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CAD/CAE/CAM軟件均以此作為實體造型基礎。
• 7）提供了界面良好的二次開發(fā)工具GRIP（GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING）和UFUNC（USER FUNCTION），并能通過高級語言接口，使UG的圖形功能與高級語言的計算功能緊密結合起來。
• 8）具有良好的用戶介面，絕大多數(shù)功能都可通過圖標實現(xiàn)；進行對象操作時，具有自動推理功能；同時，在每個操作步驟中，都有相應的提示信息，便于用戶做出正確的選擇。

1.3 UG各功能模塊

UG的各功能是靠各功能模塊來實現(xiàn)的，有不同的功能模塊，來實現(xiàn)不同的用途，從而支持其強大的Unigraphics 三維軟件。下面簡要介紹各常用模塊。

1.3.1 CAD模塊
1．UG/Gateway (入口)
UG/Gateway是對所有其它Unigraphics 應用的必要基礎。

這個模塊是UG的基本模塊，包括打開、創(chuàng)建、存儲等文件操作；著色、消隱、縮放等視圖操作；視圖布局；圖層管理；繪圖及繪圖機隊列管理；空間漫游，可以定義漫游路徑，生成電影文件；表達式查詢；特征查詢；模型信息查詢、坐標查詢、距離測量；曲線曲率分析；曲面光順分析；實體物理特性自動計算；用于定義標準化零件族的電子表格功能；按可用于互聯(lián)網主頁的圖片文件格式生成UG零件或裝配模型的圖片文件，這些格式包括：CGM、VRML、TIFF、MPEG、GIF和JPEG；輸入、輸出CGM、UG/Parasolid等幾何數(shù)據(jù)；Macro宏命令自動記錄、回放功能；User Tools用戶自定義菜單功能，使用戶可 以快速訪問其常用功能或二次開發(fā)的功能。

2． UG/Solid Modeling (實體建模)

提供業(yè)界最強的復合建模功能。UG/Solid Modeling無縫地集成基于約束的特征建模和顯式幾何建模，用戶可以取得集成于一個高級的基于特征環(huán)境內的傳統(tǒng)實體，曲線和框線建模的功能，UG/Solid Modeling使用戶能夠方便地建立二維和三維線框模型，掃描和旋轉實體，布爾運算及進行參數(shù)化編輯，包括對快速和有效的概念設計的變量化的草圖繪制工具以及更通用的建模和編輯任務的工具。
UG實體建模提供了草圖設計、各種曲線生成、編輯、布爾運算、掃掠實體、旋轉實體、沿導軌掃掠、尺寸驅動、定義、編輯變量及其表達式、非參數(shù)化模型后參數(shù)化等工具。

3． UG/Features Modeling (特征建模)

UG特征建模模塊提供了各種標準設計特征的生成和編輯、各種孔、鍵槽、凹腔-- 方形、圓形、異形、方形凸臺、圓形凸臺、異形凸臺、圓柱、方塊、圓錐、球體、管道、桿、倒圓、倒角、模型抽空產生薄壁實體、模型簡化(Simplify)，用于壓鑄模設計等、實體線、面提取，用于砂型設計等、拔錐、特征編輯：刪除、壓縮、復制、粘貼等、特征引用，陣列、特征順序調整、特征樹等工具。這個模塊提高了表達式的級別，因而設計可以在工程特征的意義中來定義，提供對建立和編輯標準設計特征的支持，包括幾種變形的孔，鍵槽，型腔，凸墊，凸臺及全集的園柱， 塊，錐，球，管道，桿，倒圓，倒角等等，也包括實體模型控空和建立薄壁對象，特征可以相對于任一其它特征或對象定位，也可以被引用陣列考貝，以建立特征的相關集或是個別地定位或是在一簡單圖案和陣列中定位。

4． UG/Freeform Modeling (自由形狀建模)

UG具有豐富的曲面建模工具。包括直紋面、掃描面、通過一組曲線的自由曲面、通過兩組類正交曲線的自由曲面、曲線廣義掃掠、標準二次曲線方法放樣、等半徑和變半徑倒圓、廣義二次曲線倒圓、兩張及多張曲面間的光順橋接、動態(tài)拉動調整曲面、等距或不等距偏置、曲面裁減、編輯、點云生成、曲面編輯。使得能夠進行復雜自由形狀的設計如機翼和進氣道，以及工業(yè)設計的產品，UG/Freeform建模形成對合并實體和曲面建模技術到一單個強大功能的工具集的基礎，技術包括沿曲線的掃描，利用1，2和3個軌道方法比例地建立形狀，從標準二次錐方法的放樣體，園形或錐形模截面的倒園(圓角 )，在二個或更多的其它體間充順橋接間隙的曲面，也支持通過一個曲線/點網格定義形狀或對逆向工程任務通過點出去擬合建立形形狀模型可以或通過修改定義的曲線，改變參 數(shù)的數(shù)值，或通過利用圖形的或數(shù)字的規(guī)律控制來進行編緝。例如，一個可變半徑的倒園或改變一個掃描的橫截面積， 模型是與所有其它UG功能完全集成的，UG/Freeform Modding也包括為評估復雜模型的形狀、尺寸和曲率的易于使用的工具。

5． UG/User-Defined Features (用戶定義的特征)

UG/User Defined Feature用戶自定義特征模塊提供交互式方法來定義和存儲基于用戶自定義特征（UDF）概念的，便于調用和編輯的零件族，形成用戶專用的UDF 庫，提高用戶設計建模效率。 該模塊包括從已生成的UG參數(shù)化實體模型中提取參數(shù)、定義特征變量、建立參數(shù)間相關關系、設置變量缺省值、定義代表該UDF的圖標菜單的全部工具。在UDF生成之后，UDF即變成可通過圖標菜單被所有用戶調用的用戶專有特征，當把該特征添加到設計模型中時，其所有預設變量參數(shù)均可編輯并將按UDF建立時的設計意圖而變化。

6． UG/Drafting (制圖)

UG/Drafting使任一設計師，工程師或制圖員能夠以實體模型去繪制產品的工程圖，基于Unigraphic的復合建模技術， UG/Drafting建立與幾何模型相關的尺寸，確保在一模型改變時，圖將被更新，減少圖更新所需的時間，視圖包括消隱線和相關的模截面視圖，當模型修改時也是自動地更新，自動的視圖布局能力提供快速的圖布局，包括正交視圖投射，截視圖，輔助視圖和細節(jié)視圖，UG/Drafting支持在主要業(yè)界制圖標準，ANSI，ISO，DIN和JIS中圖的建立，它由一完整的基于圖符的圖創(chuàng)建和注釋工具，利用由UG/Assenigly Modeling創(chuàng)建的裝配信息方便地建立裝配圖，包括快速地建立裝配分解視圖的能力，無論是制作一單一片圖或一多片細 節(jié)的裝配和組件工程圖，UG/Drafting減少工程圖生成的時間和成本。UG工程繪圖模塊提供了自動視圖布置、剖視圖、各向視圖、局部放大圖、局部剖視圖、自動、手工尺寸標注、形位公差、粗糙度符合標注、支持GB、標準漢字輸入、視圖手工編輯、裝配圖剖視、爆炸圖、明細表自動生成等工具。

7． UG/Assembly Modeling (裝配建模)

UG裝配建模具有如下特點：提供并行的自頂而下和自下而上的產品開發(fā)方法；裝配模型中零件數(shù)據(jù)是對零件本身的鏈接映象，保證裝配模型和零件設計完全雙向相關，并改進了軟件*作性能，減少了存儲空間的需求，零件設計修改后裝配模型中的零件會自動更新，同時可在裝配環(huán)境下直接修改零件設計；坐標系定位；邏輯對齊、貼合、偏移等靈活的定位方式和約束關系；在裝配中安放零件或子裝配件，并可定義不同零件或組件間的參數(shù)關系；參數(shù)化的裝配建模提供描述組件間配合關系的附加功能，也可用于說明通用緊固件組和其它重復部件；裝配導航；零件搜索；零件裝機數(shù)量統(tǒng)計；調用目錄；參考集；裝配部分著色顯示；標準件庫調用；重量控制；在裝配層次中快速切換，直接訪問任何零件或子裝配件；生成支持漢字的裝配明細表，當裝配結構變化時裝配明細表可自動更新；并行計算能力，支持多CPU硬件平臺。

9． UG/WAVE Control (控制)

UG/WAVE(What if Alternative Value Engineering) 產品級參數(shù)化設計技術，適應于汽車、飛機等復雜產品的設計。UG/WAVE技術使產品總體設計更改自上而下自動傳遞。該技術可用于從產品初步設計到詳細設計的每個階段。UG/WAVE技術幫助用戶找出驅動產品設計變化的關鍵設計變量并將這些變量放入UG/WAVE頂層控制結構中，子部件和零件的設計則與這些變量相關，對這些變量的更改將自動更新頂層結構和與其相關的子部件和零件。由于UG采用基于變量幾何的復合建模技術，這些關鍵設計變量既可以是數(shù)值變量，也可以是如一根樣條曲線或空間曲面的廣義變量，數(shù)值變化、形狀變化都能根據(jù)UG/WAVE的控制傳遞到相關的子部件和零件設計中去。UG/WAVE技術的使用是符合參數(shù)化產品的設計過程和規(guī)則，即：先總體設計后詳細設計，局部設計決策服從總體設計決策。而過去的參數(shù)化技術多是進行零件本身的參數(shù)化上，對于整個產品的參數(shù)關系管理非常困難。UG/WAVE提供了解決了大型產品設計中的設計更改控制問題的方案，是面向產品級的并行工程技術。有利于提高設計重復利用率。UG/WAVE的主要組成： UG/WAVE相關性管理器： 提供用戶對設計更改傳遞的完全控制 - 提供關于對象和零件的詳細信息 - UG/WAVE幾何導引器提供相關設計幾何的信息 - 允許沿幾何相關關系查找相關部件與零件 - 處理零件或部件之間的相關關系 UG/WAVE控制結構編輯器 - 建立產品頂層控制結構及與之相關的下層部件關系 - 層層遞增建立下一層的零件結構，并建立新建零部件與其上層結構的相關關系在WAVE層次結構中切換顯示到父裝配或WAVE源零件

10．UG/Geometric Tolerancing (幾何公差)

該模塊提供尺寸標注工程和改變分析的基礎，它使得能夠實現(xiàn)幾何公差規(guī)定的智能定義，因它完全相關到模型，基于選擇的公差標準，如ANSI，Y14.5M-1982，ASME，Y14.5M-1994 或ISO1101-1983，該模塊支持快速和方便地建立，編輯和查 詢基準和公差，通過一個現(xiàn)代的用戶界面，基準和公差的句 法和關系合理性檢驗，由于建?；蚧鶞矢淖児畹淖詣痈录白詣永^承GD &T符號到工程圖，這個信息到下游應用的通訊，包括對零件的公差分析，對裝配件的的公差累積分析和 檢查通過一個綜合的UG/Open API 提供，從嵌入模型中的公差信息導得的優(yōu)點是，一致作用的和解釋的GD &T，消除了多余數(shù)據(jù)加入，減少了對工程圖的依賴，正式的文當和產品 評審的需要，和便于工程和制造的分析。

11．UG/Sheet MetalDesign UG鈑金設計

UG鈑金設計模塊可實現(xiàn)如下功能：復雜鈑金零件生成；參數(shù)化編輯；定義和仿真鈑金零件的制造過程；展開和折疊的模擬*作；生成精確的二維展開圖樣數(shù)據(jù)；展開功能可考慮可展和不可展曲面情況，并根據(jù)材料中性層特性進行補償。
UG/Sheet Metal Design鈑金設計模塊提供基于參數(shù)、特征方式的鈑金零件建模功能，可生成復雜的鈑金零件，并可對其進行參數(shù)化編輯，能夠定義和仿真鈑金零件的制造過程，對鈑金零件模型進行展開和折疊和模擬操作，同時根據(jù)三維鈑金模型為后續(xù)的應用（如UG鈑金模具設計）生成精確的二維展開圖樣數(shù)據(jù)。其展開功能可考慮可展和不可展曲面情況，并根據(jù)材料中性層特性進行補償

12． Check Mate一致性檢查

Check – Mate 模塊允許客戶設置規(guī)則，強制規(guī)則和監(jiān)控設計完整性去確保產品質量。這產品檢驗工具將含有對文件、模型、圖紙和裝配的各種標準檢查。

13． Quick Check 快速檢查

Unigraphics NX Quick Check是一個初級的模型檢驗工具。它遞交設計時的檢查功能去檢測四個最共同的模型屬性∶質量、距離，尺寸和表達式。允許設計者用檢查去測量他們的模型，其操作正如同其它特征一樣，每一次計算檢查、模型更新，當檢查準則不滿足時、警告用戶(如電路板太靠近電源，軸直徑太大等等)。用戶有對要檢查值的完全控制。如果檢查不合格顯示信息。這提供設計者工具使模型質量更高并保持對準則的跟蹤，當設計進行時，通常這些準則可能被遺忘或忽略。Unigraphics NX Quick Check是很易于被使用并對所有設計者適用。

14． Optimization Wizard 優(yōu)化向導

Unigraphics NX NX Optimization Wizard 幫助我們的客戶了解哪些設計參數(shù)對他們的設計目標是真正的關鍵。用戶先簡單地提出可變的設計參數(shù)和一個設計目標。然后優(yōu)化向導能夠應用靈敏度和過濾工具與工程約束一起去識別更多的關鍵設計參數(shù)然后優(yōu)化它們。
優(yōu)化向導能夠提供我們客戶一個快速和簡單方法去確保他們的產品設計被充分優(yōu)、最好地滿足它們的設計目標。它允許設計師和工程師方便地捕捉工程需求，自動地設計更改探測研究，然后自動地識別最優(yōu)解。

15． 其他模塊

其他相關模塊還有UG/Open（UG二次開發(fā)）、UG/Data Exchange（UG數(shù)據(jù)交換）、UG/CAST Online（UG聯(lián)機自學軟件）、UG/WAVE（UG產品級參數(shù)化設計）、UG/Die engineering（UG沖壓模具工程）、UG/MoldWizard注塑模具設計向導、Progressive Die Wizard(多工位級進模設計過程向導) 車身設計、Hinge Location Wizard(車門鉸鏈定位設計自動導引模塊) 、Glass Drop Wizard(玻璃升降器設計自動導引模塊模塊) 、B Pillar Wizard(車身B柱設計自動導引模塊) 、汽車總布置設計、焊接向導等。

1.3.2 CAM模塊

1． UG/CAM Base (基礎)

UG/CAM Base提供在一易于使用的基于Motif環(huán)境中連接所有有共同功能加工模塊的基礎，這個基礎模塊允許用戶通過觀察刀具的移動，圖形地編輯刀軌和執(zhí)行圖形地改變，如擴展，縮短或修改刀軌，它也包括對如鉆孔，攻絲，鏜孔等任務的通用目的的點到點操作子程序，一個用戶化對話框的特征允許用戶修改對話框和建立被改編到它們的專用菜單，這個減少培訓的時間并使加工任務合理化，用戶化通過使用操作模板進一步增強，操作模板允許用戶建立專門的操作如粗加工和精加工，這些操作通過頻繁使用的參數(shù)和方法被標準化。

2． UG/Postprocessing (后處理)

使用戶能夠對在世界主要有效的NC機床方便地構造它們自己的后置處理器，UG/ Postprocessing 的能力橫 過應用被證實，包括銑(2-5和更多軸)，車(2-4軸)和 線切割EDM。

3． UG/Lathe (車)

提供為高質量生產車削零件需要的所有能力，UG/Lathe為了自動的更新，在零件幾何體與刀軌間是全相關的，它包括粗車，多刀路精車，車溝槽，車螺紋和中心鉆等子程序，輸出是可以直接被后處理產生機床可讀的輸出的一個源文件，用戶控制的參數(shù)如進給速度，主軸轉速和零件間隙，除非改變參數(shù)保持模態(tài)，設置可以通過生成刀軌和要求它的圖形顯示進行測試，及 在圖形屏幕上的仿真的刀軌和生成到一刀位源文件 (CLSF)中的文本輸出，刀軌可以存貯，拒絕和更改到正確的情況。

4． UG / Core & Cavity Milling (芯和型腔銑)

Core Cavity Miling 模塊在加工模具和沖模中是特別有用的，這些在汽車和消費產品工業(yè)中是共同的，它提供粗加單個或多個型腔和圍繞任意形狀對象有時稱為模芯移去大量毛坯材料的所有能力，在其中最好的功能是能夠在很復什的形狀上生成軌跡和切削圖樣，容差型腔銑允許加工放松公差設計的形狀，這些形狀可以有間隙和重疊，可以被分析的型腔去表面數(shù)范圍 可以上百個，當Core Cavity Milling檢測到反常時，它可以可糾正它們或在用戶規(guī)定的公差內加工型腔，這個模塊提供對模芯和模腔實際上的加工過程全自動化。

5．UG/Fixed-Axis Milling(固定軸銑)

這個模塊為產生3-軸運動刀軌提供完全和綜合差工具 ，實際上建模的任一曲面或實體都可以被加工，它有很強的功能方法 加工選擇的表面或零件的部分，它包括各種驅動方法和切削圖樣供選擇，包括邊界，徑向切削，螺旋切削和用戶定義，在邊界驅動的方法中，多種切削圖樣是有效的，如同心和徑向，此外，有特征對向上和向下切削控制方法和螺旋線嚙入，未切削區(qū)或徒峭區(qū)可以方便地識別， UG/Fixed-Axis Milling將仿真刀軌并生成文本輸出到一刀軌中，用戶可以接受刀軌，存貯或拒絕它和按需要更改參數(shù)。

6． UG/Flow Cut(流通切削-半自動清根)

UG/Flow Cut處理器提供獨特的在半精加工或精加工操作中時間的節(jié)省，這個模塊與UG/Fixed-Axis Milling一塊工作，分析一個零件的表面(基于參數(shù))和檢測所有雙-相切條件，如此的區(qū)域通常出現(xiàn)在一個型 腔的凹谷或拐角處，用戶可以規(guī)定一個刀具，它的雙- 相切定義驅動路徑，處理器自動地生成一單一刀軌或個刀路，以移去在這些區(qū)域中的材料，當處理復雜的模芯或型腔時，這個模塊大大地減少為精加工零件或在應用精加刀路前得到均勻余量所需的努力。

7． UG/Variable Axis Milling(可變軸銑)

這個模塊支持在任Uuigraphics曲面上的固定和多軸銑功能，完全的3到5軸輪廓運動，刀具方位和曲面光潔度質量可以規(guī)定，利用曲面參數(shù)，投射刀軌到曲面上和用任一曲線或點，可以控制刀軌。

8． UG/Sequential Milling(順序銑)

這個模塊在用戶要求刀軌創(chuàng)建的每一步上完全進行控制的加工情況是有效的。UG/Sequential Milling是完全相關的，它關注以前類似APT系統(tǒng)處理的市場，但是在一更高的生產效率方式中工作，它允許用戶構造一段接一段的刀軌，而保留在每一個過程步上的總控制，一個稱為循環(huán)的功能允許用戶通過定義內和外軌跡，在曲面上生面多個刀路，UG/Sequential Milling生 成中間步。

9． UG/Wire EDM(線切割)

方便地在2-軸和4-軸方式中切削零件，UG/Wire EDM支持線框或實體的UG模型，在編輯和模型更新中，所有操作是全相關的，多種類型的線切割操作是有效的，如多刀路輪廓，線反向和區(qū)域移去，也支持允許粘結線停止的軌跡和使用各種線尺寸和功率設置，用戶可以使用通用的后處理器，對一特定的后置開發(fā)一加工機床數(shù)據(jù)文件，UG/Wire EDM模塊也支持許多流行的EDM軟件包，包括AGIE Charmilles和許多其它的工具。

10．Nurbs(B-樣條) 軌跡生成器

Nurbs(B-樣條)軌跡生成器允許從UG NC處理器直接生成基于Nurbs的刀軌，從UG Solid模型直接生成的新刀軌,使產生的零件有較高的精度和極好的光潔義，用戶將看到物理磁帶文件尺寸大約減少為標準格式的 50—70%，加工時間由于消除控制器等待時間大大減少，Nurbs(B-樣條)軌跡生成器對所有想得到提供強大控 制器特性的新的高速機床完全優(yōu)點的所有用戶都是必須的。

1.3.3 CAE模塊

1． UG/Senario for FEA UG有限元前后置處理

UG/Senario for FEA有限元前后置處理模塊是一個集成化、全相關、直觀易用的CAE工具，可對UG零件和裝配進行快速的有限元前后置處理。該模塊主要用于設計過程中的有限元分析計算和優(yōu)化，以得到優(yōu)化的高質量產品，并縮短產品開發(fā)時間。該模塊提供將幾何模型轉化為有限元分析模型的全套工具，既可在實體模型上進行全自動網格劃分，又可交互式劃分，提供材料特性定義、載荷定義和約束條件定義等功能，該模塊生成的有限元前后置處理結果可直接提供給UG/FEA有限元線性解算器或NASTRAN軟件進行有限元計算，也可通過UG/ANSYS Interface模塊輸出到ANSYS軟件進行計算，該模塊并能對有限元分析結果進行圖形化顯示和動畫模擬，提供輸出等值線圖、云圖、動態(tài)仿真和數(shù)據(jù)輸出等功能
UG有限元前后處理模塊可完成如下*作：全自動網格劃分；交互式網格劃分；材料特性定義；載荷定義和約束條件定義；NASTRAN接口；有限元分析結果圖形化顯示；結果動畫模擬；輸出等值線圖、云圖；進行動態(tài)仿真和數(shù)據(jù)輸出。

2． UG/Scenario for Motion+ UG運動機構

UG/Scenario for Motion + 運動機構模塊提供機構設計、分析、仿真和文檔生成功能，可在UG實體模型或裝配環(huán)境中定義機構，包括鉸鏈、連桿、彈簧、阻尼、初始運動條件等機構定義要素，定義好的機構可直接在UG中進行分析，可進行各種研究，包括最小距離、干涉檢查和軌跡包絡線等選項，同時可實際仿真機構運動。用戶可以分析反作用力，圖解合成位移、速度、加速度曲線。反作用力可輸入有限元分析，并可提供一個綜合的機構運動連接元素庫。UG/Mechanisms與MDI/ADAMS無縫連接，可將前處理結果直接傳遞到MDI/ADAMS進行分析。

1.3.4 UG的其它模塊

除了以上介紹的常用模塊外，UG還有其他一些功能模塊。如用與鈑金設計的板金模塊（UG/Sheet Metal Design）、用與管路設計的管道與布線模塊(UG/Routing、UG/ Harness)、供用戶進行二次開發(fā)的，由UG/Open GRIP、UG/Open API和UG/Open++組成的UG開發(fā)模塊（UG/Open）等等。以上總總模塊構成了UG的強大功能。

UGNX7簡介

本章導讀

本章主要介紹UG軟件的概況、UG功能模塊和UGNX7新增功能，可以使讀者從更多的角度去認識UG，從而為后續(xù)的學習打下堅實的基礎。

學習目標：

熟悉UG的應用模塊
了解UG軟件的特點
熟悉UGNX功能模塊
熟悉UGNX7新增功能

1.1 UG NX 概述

UG直接采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫、矢量化和關聯(lián)性處理、三維建模同二維工程圖相關聯(lián)等技術，大大節(jié)省了設計時間，提高了工作效率。UG的應用范圍特別廣泛，涉及汽車與交通、航空航天、日用消費品、通用機械以及電子工業(yè)等領域。

1.1.1UG軟件特點

UGNX融合了線框模型、曲面造型和實體造型技術，該系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的關聯(lián)的數(shù)據(jù)庫基礎上，提供工程意義的完全結合，從而使軟件內部各個模塊的數(shù)據(jù)都能夠實現(xiàn)自由切換。特別是該版木軟件基本特征操作作為交互操作的基礎單位，能夠在更高層次上進行更為專業(yè)的設計和分析，實現(xiàn)了并行f程的集成聯(lián)動。其主要特點如下所述．

1．智能化的操作環(huán)境

伴隨UGNX版本的不斷更新，其操作界面更加人性化，絕大多數(shù)功能都可以通過按鈕操作來實現(xiàn)，并且在進行對像操作時，具有自動推理功能。同時，侮個操作步驟中，在繪圖區(qū)七方的信息欄和提示欄中提示操作信息，便于做出正確的選擇。從UGNX6版本開始新增全屏顯示功能，具有更大的屏幕空間，可以更方便、快捷、有效地進行設計，加快工作流程，如圖1-1所示。

2．建模的靈活性

UGNX可以進行復合建模，需要時可以進行個參數(shù)設計，而仕在設計過程中不需要定義和參數(shù)化新曲線，可以良接利用實體邊緣。此外，可以方便地在模型上添加凸墊、鍵槽、凸臺、斜角及挖殼等特征，這些特征直接引用固有模式，只需進行少量參數(shù)設置，使用靈活方便。

3．參數(shù)化建模特性

傳統(tǒng)的實體造型系統(tǒng)都是用固定尺寸值來定義幾何元素，為了避免產品反復修改，新代的UGNX增加了參數(shù)化設計功能，使產品設計伴隨結構尺寸的修改和使用環(huán)境的變化而自動修改，節(jié)約了大量的設計時間。如圖1一2所示為參數(shù)化設計的一種表現(xiàn)方式，即使用關系式建立模型尺寸間約束。

4．協(xié)同化的裝配設計

UGNX可提供自上而下、自底向上兩種產品結構定義方式，并可在上下文中設計／編輯，它具有高級的裝配導航工具，既可圖示裝配樹結構，又可方便快速地確定部件位置。通過裝配導航工具可隱藏或關閉特征組件。此外，它還具有強大的零件間的相關性，通過更改關聯(lián)性可改變零件的裝配關系。

5．集成的工程圖設計

UG NX在創(chuàng)建了三維模型后，可以直接投影成二維圖，并且能按150標準和GB自動標注尺寸、形位公差和漢字說明等。還可以對生成的二維圖進行剖視，剖視圖自動關聯(lián)到模型和剖切線位置。另外，UGNX還可以進行工程圖模板的設置，在繪制工程圖的過程中，可以方便地調用，省失了繁瑣的模板設計過程．提高了繪制T程圖的效率。

1.1.2 UG NX設計流程

UGNX的設計操作都是在部件文件的基礎上進行的，在UGNX專業(yè)設計過程中，通常具有固定的模式和流程。UG NX的設計流程主要按照實體、特征或曲面進行部件的建模，然后進行組件裝配，經過結構或運動分析來調整產品，確定零部件的最終結構特征和技術要求，最后進行專業(yè)的制圖并加工成真實的產品，如圖1-3所示。

1.1.3 UG軟件應用領域

UG是知識驅動自動化技術領域的領先者，在汽車與交通、航空航天、日用消費品、通用機械、醫(yī)療器械、電子工業(yè)以及其他高科技應用領域的機械設計和模具加工自動化的市場卜得到了廣泛的利用。
目前，在美國航空航天工業(yè)己經安裝了巧儀舊多套UG軟件，并且該軟件占有兒乎全部的俄羅斯航空市場和北美汽車發(fā)動機市場。UGS一直在支持美國通用汽車、波音、GE噴氣發(fā)動機等公司實施的目前全球最大的虛擬產品開發(fā)項目，同時UGNX也是日本著名汽車零部件制造商DENSO公司的計算機應用標準。UG已成為世界上最優(yōu)秀公司廣泛使用的系統(tǒng)。己成為我國工業(yè)界主要使用的大型CAD/CA曰CAM軟件。

1.2UGNX7功能模塊

UGNx軟件將CADICA樹CAE三大系統(tǒng)緊密集成，用戶在使用UG強大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配及創(chuàng)建工程圖等功能時，可以使用CAE模塊進行有限元分析、運動分析和仿真模擬，以提高設計的可靠性．根據(jù)建立的三維模型，還可由CAM模塊直接生成數(shù)控代碼，用于產品加工。
UGNX功能非常強大，涉及到工業(yè)設計與制造的各個層面，是業(yè)界最好的工業(yè)設計軟件之一。各功能是靠各功能模塊來實現(xiàn)的，利用不同的功能模塊來實現(xiàn)不同的用途，從而支持強大的uGNX止維軟件，UGNX整個系統(tǒng)由大量的模塊構成，分為以下4大模塊。

1.2.1 基本環(huán)境模塊

基本環(huán)境模塊即基礎模塊，它僅提供一終最基木的操作，如新建文件、打開文件、輸入／輸入不同格式的文件、層的控制、視圖定義和對象操作等，是其他模塊的基礎。

1.2.2 CAD模塊

1．建模模塊

建模模塊作為新一代產品造型模塊，提供實體建模、特征建模、自山曲面建模等先進的造型和輔助功能。草圖工具適合于全參數(shù)化設計；曲線工具址然參數(shù)化功能不如草圖工具，但用來構建線框圖更為方便：實體工具完全整合基于約束的特征建模和顯示幾何建模的特性，因此可以自山使用各種特征實體、線框架構等功能；自由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卜的超級設計工具，能設計出如工業(yè)造型設計產品的復雜曲面外形。圖1一所示的實體模型就是使用建模工具獲得的。

2．工程制圖模塊

UG工程制圖模塊由實體模塊自動牛成平而工程圖，也可以利用曲線功能繪制平面工程圖。該模塊提供自動視圖布局（包括基木視圖、剖視圖、向視圖和細節(jié)視圖等），并且可以自動、手動尺寸標注，自動繪制剖面線、形位公差和表面粗糙度標注等。3D模型的改變會同步更新工程圖，從而使二維工程圖與3D模型完全一致，同時也減少了因3D模型改變而史新二維工程圖的時間。圖l一5所示是使用該模塊創(chuàng)建的殼體類零件工程圖。

此外，視圖包括消隱線和相關的界面視圖，當模型修改時也是自動地更新，并且可以利用自動的視圖布局功能提供快速的圖樣布局，從而減少工程圖更新所需的時一間。

3．裝配建模模塊

UG裝配建模模塊適用于產品的模擬裝配，支持“自底向卜”和“自頂向下”的裝配方法。裝配建模的主模型可以在總裝配中設訓一和編輯，組件以邏輯對齊、貼合和偏移等方式被靈活地配對或定位，改進了性能，實現(xiàn)f減少存儲的需求，圖1一6所示是在模塊中創(chuàng)建的，高壓泵裝配體。

4．模具設計模塊

模具設計模塊是UGS公司提供的運行在UG軟件草礎卜一個鉀能化、參數(shù)化的注塑模具設計模塊。該模塊為產品的分型、型腔、型芯、滑塊、嵌件、推桿、鑲塊、復雜型芯或型腔輪廓，以及創(chuàng)建電火花加上的電動機、模具的模架、澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等提供了方便的設計途徑，最終的口的是生成與產品參數(shù)相關的、可數(shù)控加工的三維模具模型。此外，3D模型的每一改變均會自動地關聯(lián)到型腔和型芯。圖l一7所示就是使用該模塊功能進行模具整體設計的效果。

1.2.3CAM模塊

UGNXCAM系統(tǒng)擁有的過程支持功能，對于機械制造公司與機械產品相關系列產品的公司有非常重要的價值。在這個工業(yè)領域中，對加工多樣性的需求較高，包括對零件的大批量加工以及對鑄造和焊接件的高效精加工。如此廣泛的應用要求CAM軟件必須靈活，并且具備對重復過程進行捕捉和自動重用的功能。UGNXCAM子系統(tǒng)擁有非常廣泛的加工能力，從自動粗加「到用戶定義的精加工，十分適合這些應用。圖l一8所示是使用型腔銑削功能創(chuàng)建的刀具軌跡。該模塊可以自動生成加工程序，控制機床或加工中心加工零件。

1.2.4CAE模塊

UGNXCAE功能主要包括結構分析、運動和智能建模等應用模塊，提供簡便易學的性能仿真工具，任何設計人員都可以進行高級的性能分析，從而獲得更高質量的模型。圖l一9所示即是使用結構分析模塊對帶輪部件進行有限元分析。

1.3 UGNX7新增功能

1.3.1'HD3D'（三維精確描述）功能

UGNX7引入了“HD3o'（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。為產品開發(fā)的“精確描述”可視化分析確立了新的標準。如圖1一10所示為'HD3D工具”導航欄。

1．可視報告（可視化產品信息）

HD3D提供了視覺效果豐富的環(huán)境，可以與任何類型的PLM數(shù)據(jù)協(xié)同工作。這種環(huán)境通用J;NX和Teamcenter軟件（SiemcnsPLMSoftware業(yè)界領先的數(shù)字化生命周期管理解決方案），其開放式架構還可以集成各種第三方應用軟件。HD3D增強了NX和Tealncenter可視化能力，為企業(yè)提供了解、協(xié)同和制定決策所需的信息。HD3D還提供了1種簡易和直觀地搜集、比較和展示產品信息的手段，‘可以立即運用到關鍵的決策當中。在NX7中采用HD3D將有助于用戶根據(jù)在Teameenter或NX中跟蹤的任何類型的數(shù)據(jù)對產品設計進行可視化咨詢和評估，如發(fā)布狀態(tài)、重量限額、材料類型、出貨狀況等。
例如，某個NX7用戶可以運行·項報告，查找正在開發(fā)并顯示為如期完成或推遲完成的部件。該產品的蘭維NX模型將直觀地重點顯示推遲一周以上完成的所有部件和需要關注的原因。屏幕卜會顯示交互式標簽，可以選擇該標簽進一步查看更詳細的信息。某一特定產品可能由數(shù)千個零部件組成，而這種可視化反饋與交互式工作環(huán)境可以省去手工查找材料清單和狀態(tài)報告，并解釋問題所在以及需要采取的措施的麻煩。

2.CkeckMate（驗證產品信息）

HD3D除了上述具有基于PLM數(shù)據(jù)的可視化分析能力，HD3D還用于NX7Check一Mate中進行應用。NX7Check一Mate是一種基于標準的校核應用程序，可確保產品符合設計標準，在CAD模型文件結構中始終保持一致，并滿足各項企業(yè)和行業(yè)標準的要求。HD3D將通過采用對問題進行分析和報告的全新可視化用戶界而提高Check一Mate中驗證工具的功能。同上述示例一樣，新的環(huán)境通過提供直觀、可視的方法查看Check一Mate的結構并對問題進行評估來提升產品驗證過程中的決策能力。如圖1一11所示為“ckeckMate”驗證產品信息對話框。

1.3.2同步建模技術的增強功能

同步建模技術是SiemensPLMSoftware推出的用于提高計算機輔助設計、制造及仿真分析（CADICAM匯AE）效率的技術。新的增強功能將進一步提高產品的開發(fā)速度，擴展NX無與倫比的與第三方CAD應用數(shù)據(jù)有效協(xié)同工作的能力。UGNX7同步建模技術具有以下增強功能。

• 》更快速的創(chuàng)建和編輯幾何圖形的工具，進一步加快了與設計創(chuàng)建和修改相關的各類任務的速度．設計意圖在進行更改時得到了采用和保留，而可靠的編輯也避免了更新過程中出現(xiàn)的故障，并且無需再經過長時間的重放．
• 》具有強大的最新同步建模能力，用戶無需在使用原有CAD模型時了解其原始創(chuàng)建方法，而其擴展后的能力可以實現(xiàn)剪切、復制、粘貼和鏡像功能，從而進一步提高生產力．因此，將舊模型改編成新設計更為容易，而且通過提高設計數(shù)據(jù)重用大大節(jié)省了時間和費用。
• 》新的“模型清理”工具使編輯從第三方CAD系統(tǒng)中導入的模型變得更輕松、快捷。自動和半自動混合和料面識別構建并保持了兩個最普遍的制造特征之間的關系，而可供選擇的自動和手動修補功能與合并分段的幾何模型的能力也消除了多余的間隙，并能夠修正不匹配的幾何模型。

NX7中的同步建模技術增強功能在各個方面都對CADlcA人叮CAE產生了影響。除了明顯提高產品設計師的生產效率以外，新增功能也讓使用CAD數(shù)據(jù)的分析師、制造工程師等其他開發(fā)團隊成員受益匪淺。這些人員主要使用其他人員創(chuàng)建的3D模型并經常使用第三方CAD應用程序。

 “同步建模技術”提供了設計更改的方法，著重T－在不考慮模型的構造方式、原點、關聯(lián)性或特征歷史記錄的情況卜修改該模型的當前狀態(tài)，這樣更有利于快速建模和編輯。卜面介紹兩種方式如何使用同步建模功能。

在建模環(huán)境中選擇“插入”->“同步建?！?>“無歷史記錄模式”選項，系統(tǒng)進入該模式后，不必考慮模型的原點、關聯(lián)性或模型創(chuàng)建方式的情況同樣可修改該模型。例如，在該模式中適用“同步建?！惫ぞ邫谥械摹罢{整面的大小”工具，彈出“調整面的大小”對話框，如圖1-12所示。在對話框中選擇參照而并設置大小，即可創(chuàng)建由調整面的人小獲得新模型特征，如圖l-13所示．

2．重用命令

在“同步建?！惫ぞ邫谥械母鞣N重用命令，允許重新使用部件中的面，并且視情況更改其功能，如圖1一14所示。在不考慮模型的原點、關聯(lián)性或特征歷史記錄的情況下，可使用同步建模重用命令來修改該模型。

在執(zhí)行重用命令操作時，不必考慮模型時導入的、非關聯(lián)的以及無特征的，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關聯(lián)部件中的面：“粘貼面”工具可用于將一組復制或剪切的面重新引入到部件中。

1.3.3裝配關聯(lián)中的設計

當今人部分產品都設計為裝配而非單個部件，每個部件模型必須一與整個產品裝配中的每一其他部件適當?shù)亟⒔缑?。UGNX7包含共同作用來加速在產品裝配關聯(lián)卜設計部件模型的工作流程等若干增強功能。

1．著重設置

在uGNx7操作環(huán)境中，可設置工作平面或工作部件的著重顯示情況?？梢允泛玫乜刂葡胍∠氐膶ο笸庥^，如裝配中的非工作部件或不在工作平面h的對象。例如：在選擇“首選項”一“可視化”選擇后，彈出如圖1一巧所示對話框。在該對話框中不僅可在部件調色板中將圓角顏色設置為任意顏色，還可以設置圓角百分比值，效果如圖卜16所示。

2．在裝配關聯(lián)中建模

UG NX提供了在裝配關聯(lián)中新的建模方法，以使產品裝配中相互關聯(lián)的部件設計的工作流程化。UGNX7引入了大量對裝配建模的增強功能，在進行核心工作的時候提供了生產力方面的提高。例如部件間鏈接功能可以減少裝配設計工作流程的步驟，在需要時甚草當用戶正在使用基于小平面的輕量化JT數(shù)據(jù)時，也可以建立認叭yE幾何鏈接。此外，還可以通過“關系瀏覽器”功能清晰地查看裝配體各部件與裝配體的關系，如圖1-17所示。