第1章 UG NX 7.5軟件概述

UG全稱Unigraphics，是全美國UGS公司（Unigraphics Solutions）開發的CAD/CAM/CAE（計算機輔助設計、分析和制造）應用軟件，是世界三大CAD/CAM/CAE頂級軟件之一。UG軟件功能強大，主要應用于汽車、航空航天、機械、造船、電子等工業領域。它的主要客戶包括通用、福特、波音麥道、洛克希德、勞斯萊斯、普惠、克萊斯勒以及美國軍方。幾乎所有飛機發動機和大部分汽車發動機都采用UG進行設計，充分體現UG在高端工程領域，特別是軍工領域的強大實力。

UG自1983年入市發展到最新版本為UG NX 8.0。隨著版本的不斷更新和功能的不斷擴充，UG拓展了自身的應用范圍，面向專業化、智能化方向發展。鑒于各高職院校及企業目前廣泛使用的版本為UG NX 7.5及以下的版本，故本教材介紹UG NX 7.5。

1.UG NX 7.5軟件的特點

（1）集成化。UG軟件是一個集成化的CAD/CAM/CAE系統軟件，它為工程技術人員提供非常強大的應用工具，可完成對產品的設計、分析、繪制工程圖以及數控編程加工等操作。

（2）主模型的思想。所謂主模型是指唯一以“電子介質”存在的CAD零件的三維模型數據文件，其他應用文件（如加工、裝配、二維繪圖和分析等）則通過虛擬裝配調用主模型，而不是直接在主模型上進行加工、裝配、二維繪圖和分析等，如圖1-1所示。采用主模型的優點在于：

①當主模型改變時，其他應用則隨之更新，主模型與其他應用保持了最大限度的相關性，這是進行并行設計的基礎。

②在用虛擬裝配調用主模型時是通過指針指向主模型而不是將主模型復制進來，避免了三維模型數據的重復復制，節省了硬盤空間和內存。

③ 在進行其他應用工作時，不需要對主模型進行寫操作，可以有效保護主模型。

UG三維模型文件是反映設計意圖的主文件，其他應用文件（如加工、裝配、二維繪圖和分析等）應與其保持一致，不得沖突，如不得直接在二維圖樣中手工修改尺寸數值。二維工程圖樣應與三維實體模型完全相關，包括橫截面剖視圖、剖面圖、局部放大圖等視圖的相關性，也包括幾何公差、文本等UG對象的相關性。

（3）單一數據庫。各模塊數據存儲在同一個數據庫中，保證設計與制造模塊中的數據關聯，真正實現了CAD/CAM/CAE等各個模塊之間的數據交換的自動切換，可實施并行工程，同時避免反復修改而造成的時間浪費，提高了工作效率。

（4）采用復合建模技術。可將實體建模、曲面建模和參數化建模融為一體，具有較大的靈活性，無須草圖，直接通過成型特征和特征操作功能完成幾何模型的創建，同時可直接利用實體邊緣進行特征操作，不需要定義和參數化新曲線。

（5）交互式操作環境，提高了設計人員工作效率。

① 全部界面可根據個人喜好定制。

② 高品質可伸縮工具欄和信息窗口。

③ 方便快捷的右擊菜單，可快速訪問常用命令。

④ 可直接在窗口中操作對象。

⑤ 可根據信息提示向導進行下一步操作。

2.UG NX 7.5的功能模塊

UG NX 7.5軟件中有多個應用模塊，主要包括CAD、CAM、CAE、注塑模、鈑金件、Web、管路應用、質量工程應用、逆向工程等應用模塊。其中，每個應用模塊都以Gateway環境為基礎，它們之間既有聯系又相互獨立。

（1）UG/Gateway。UG/Gateway為所有UG NX產品提供了一個一致的、基于Motif環境的進入捷徑，是用戶打開NX后啟動的第一個應用。Gateway是執行其他交互應用模塊的先決條件，該模塊為UG NX 7.5的其他模塊運行提供了底層統一的數據庫支持和一個圖形交互環境，它支持打開已保存的部件文件、建立新的部件文件、繪制工程圖以及輸入/輸出不同格式的文件等操作，也提供圖層控制、視圖定義和屏幕布局、表達式和特征查詢、對象信息分析、顯示控制和隱藏/再現對象等操作。

（2）CAD模塊。CAD模塊包括實體建模、特征建模、自由形狀建模、工程制圖和裝配建模。

①實體建模。實體建模集成了基于約束的特征建模和顯性幾何建模兩種方法，提供符合建模的方案，使用戶能夠方便地建立二維和三維線框模型、創建掃描特征和旋轉實體以及進行布爾運算。實體建模是特征建模和自由形狀建模的必要基礎。

②特征建模。UG特征建模提供了對建立和編輯標準設計特征的支持，常用的特征包括圓柱、圓錐、球、圓臺、凸墊及孔、鍵槽、腔體、倒圓角、倒角等。

③自由形狀建模。UG自由形狀建模擁有設計高級的自由形狀外形，支持復雜曲面和實體模型的創建，包括沿曲面線的掃描，用一般二次曲線創建二次曲面體，在兩個或更多的實體間用橋接的方法建立光滑曲面，可以采用逆向工程通過曲線/點網格定義曲面，也可通過點擬合建立模型，還可以通過修改曲線參數，或通過引入數字方程控制、編輯模型。

④工程制圖。UG工程制圖模塊以實體模型自動生成平面工程圖，也可以利用曲線功能繪制平面工程圖。在模型改變時，工程圖將被自動更新。工程制圖模塊提供了自動的視圖布局（包括基本視圖、剖視圖、向視圖和細節視圖等），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。利用裝配模塊創建的裝配信息可以方便地建立裝配圖，包括快捷地建立裝配圖剖視、爆炸圖等。

⑤裝配建模。該模塊主要用于實現將零件的模型裝配成一個最終的產品模型。裝配模塊不僅可以快速將零件產品組合，而且在裝配中可以參考其他部件進行部件之間的關聯設計，還可以對裝配的模型進行間隙分析和重量管理等操作。

（3）Mold Wizard模塊。Mold Wizard模塊是UGS公司提供的運行在UG NX軟件基礎上的一個智能化、參數化注塑模具設計模塊。Mold Wizard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創建電火花加工的電極及模具的框架、澆注系統和冷卻系統等提供了方便的設計途徑，最終可以生成與產品參數相關的、可用于數控加工的三維模具模型。

（4）CAM模塊。UG/CAM模塊是UG NX的計算機輔助制造模塊，該模塊提供了包括銑、多軸銑、車、線切割、鈑金等加工方法的交互操作，還具有圖形后置處理和機床數據文件生成器的支持。

（5）產品分析模塊。UG產品分析模塊集成了有限元分析的功能，可用于對產品模型進行受力、受熱后的變形分析，可以建立有限元模型、對模型進行分析和對分析后的結果進行處理，提供線性靜力、線性屈服分析、模擬分析和穩態分析。

3.UG NX 7.5新增功能

UG NX軟件的較新版本有NX 7.5和NX 8.0。新版本引入了HD3D（三維精確描述）功能，即提供了一個開放直觀的可視化環境，可顯著提升其制定卓有成效的產品決策的能力。新版本的同步建模技術得到了進一步增強，提高了各類產品的開發速度，擴展了NX無與倫比的與第三方CAD應用數據有效協同工作的能力。所謂的同步建模技術是SIEMENS PLM Software推出的用于提高計算機輔助設計、制造及仿真分析（CAD/CAM/CAE）效率的技術。

UG NX 7.5解決方案基于創新決策支持構架HD PLM技術，它為工程師們提供了理想的工作環境，不僅幫助他們成功地完成設計任務，并以直觀的方式提供產品信息，而且能夠驗證決策以全面提升產品開發效率，主要體現在以下幾個方面。

●設計開發效率：UG NX 7.5以其獨特的三維精確描述（HD3D）技術及強大的全新設計工具實現了CAD效率的革新，確實能夠提升設計人員的效率，加速設計過程，減低成本并改進決策。

●仿真分析效率：UG NX 7.5通過在建模、模擬、自動化與測試關聯性方面整合一流的幾何工具和強大的分析技術，實現了模擬與設計的同步、更迅速的設計分析迭代、更出色的產品優化和更快捷的交付速度，重新定義了CAE生產效率。

●加工制造效率：UG NX 7.5以全新工具提升生成效率，包括推出兩套新的加工解決方案（為用戶提供了特定的編程任務環境），為零件制造賦予了全新的意義。NX渦輪葉片加工用于編程加工形狀復雜的葉盤和葉輪，在確保一流品質的同時還可將加工時間縮短一半；數控測量編程可以自動利用直觀的產品與制造信息（PMI）模型數據。

UG NX 7.5還集成了為中國制造業用戶量身定制的本地化軟件工具包——NX GC工具箱。NX GC工具箱旨在滿足中國用戶對NX的特殊需求，包括標準化的GB環境。此外，NX GC工具箱還含有質量檢查工具（如模型檢查、二維圖檢查和裝配檢查等）、屬性工具和齒輪設計工具等。使用NX GC工具箱可以幫助設計人員在進行產品設計時大大提高標準化程度和工作效率。

本書以UG NX 7.5為操作藍本進行介紹，也適合使用UG NX 7.0版本的讀者參考使用（UG NX 7.5和UG NX 7.0可以被看做是同屬于NX 7的子系列）。