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第1章 UG概述
本章主要内容：
1.1 UG产品介绍
Unigraphics NX软件作为UGS公司提供的产品全生命周期解决方案中面向产品开发领域的旗舰产品，为用户提供了一套集成的、全面的产品开发解决方案，用于产品设计、分析、制造，帮助用户实现产品创新，缩短产品上市时间、降低成本、提高质量。
Unigraphics NX软件是构建于最新的体系结构——NX体系结构基础之上的，这是一个支持产品全生命周期管理的全新体系结构，是UGS公司同其主要客户一起设计开发出来的，以支持完整的产品工程。
UGS公司是全球产品全生命周期管理(PLM)领域软件与服务的市场领导者，拥有46,000家客户，全球装机量近400万台套，公司总部设于美国得克萨斯州布莱诺市。UGS的愿景是建立一个理想的环境，使所有企业及其合作伙伴都可以通过全球创新网络来协同工作，以生产出世界级的产品并提供最完善的服务。同时，利用UGS开放的企业解决方案，帮助企业完成创新流程变革的伟大使命。
Unigraphics（简称UG）是集CAD/CAE/CAM一体的三维参数化软件，是当今世界最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件，广泛应用于航空、航天、汽车、造船、通用机械和电子等工业领域。本章着重介绍UG的特点、功能和安装。使对UG有个初步的了解。
UGS公司的产品主要有为机械制造企业提供包括从设计、分析到制造应用的Unigraphics软件、基于Windows的设计与制图产品Solid Edge、集团级产品数据管理系统iMAN、产品可视化技术ProductVision以及被业界广泛使用的高精度边界表示的实体建模核心Parasolid在内的全线产品。
以下是UG软件的发展历史：
自从UG出现以后，在航空航天、汽车、通用机械、工业设备、医疗器械以及其它高科技应用领域的机械设计和模具加工自动化的市场上得到了广泛的应用。多年来，UGS一直在支持美国通用汽车公司实施目前全球最大的虚拟产品开发项目，同时Unigraphics也是日本著名汽车零部件制造商DENSO公司的计算机应用标准，并在全球汽车行业得到了很大的应用，如Navistar、底特律柴油机厂、Winnebago和Robert Bosch AG 等。
另外，UG软件在航空领域也有很好的的表现：在美国的航空业，安装了超过10,000套UG软件；在俄罗斯航空业，UG软件具有90%以上的市场；在北美汽轮机市场，UG软件占80%。UGS在喷气发动机行业也占有领先地位，拥有如Pratt & Whitney和GE 喷气发动机公司这样的知名客户。航空业的其它客户还有：B/E航空公司、波音公司、 以色列飞机公司、英国航空公司、Northrop Grumman、伊尔飞机和Antonov。
同时，UGS公司的产品同时还遍布通用机械、医疗器械、电子、高技术以及日用消费品等行业，如：3M、Will-Pemco、Biomet、Zimmer、飞利浦公司、吉列公司、Timex、 Eureka 和Arctic Cat等。
UG进入中国以后，其在中国的业务有了很大的发展，中国已成为其远东区业务增长最快的国家。
1.2 UG产品的特点
Unigraphics CAD/CAM/CAE系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。UG面向过程驱动的技术是虚拟产品开发的关键技术,在面向过程驱动技术的环境中，用户的全部产品以及精确的数据模型能够在产品开发全过程的各个环节保持相关，从而有效地实现了并行工程。
该软件不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和产生工程图等设计功能；而且，在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性；同时，可用建立的三维模型直接生成数控代码，用于产品的加工，其后处理程序支持多种类型数控机床。另外它所提供的二次开发语言UG/OPen GRIP，UG/open API简单易学，实现功能多，便于用户开发专用CAD系统。具体来说，该软件具有以下特点：
1.3 UG各功能模块
UG的各功能是靠各功能模块来实现的，有不同的功能模块，来实现不同的用途，从而支持其强大的Unigraphics 三维软件。下面简要介绍各常用模块。
1.3.1 CAD模块
1．UG/Gateway (入口)
UG/Gateway是对所有其它Unigraphics 应用的必要基础。
这个模块是UG的基本模块，包括打开、创建、存储等文件操作；着色、消隐、缩放等视图操作；视图布局；图层管理；绘图及绘图机队列管理；空间漫游，可以定义漫游路径，生成电影文件；表达式查询；特征查询；模型信息查询、坐标查询、距离测量；曲线曲率分析；曲面光顺分析；实体物理特性自动计算；用于定义标准化零件族的电子表格功能；按可用于互联网主页的图片文件格式生成UG零件或装配模型的图片文件，这些格式包括：CGM、VRML、TIFF、MPEG、GIF和JPEG；输入、输出CGM、UG/Parasolid等几何数据；Macro宏命令自动记录、回放功能；User Tools用户自定义菜单功能，使用户可 以快速访问其常用功能或二次开发的功能。
2． UG/Solid Modeling (实体建模)
提供业界最强的复合建模功能。UG/Solid Modeling无缝地集成基于约束的特征建模和显式几何建模，用户可以取得集成于一个高级的基于特征环境内的传统实体，曲线和框线建模的功能，UG/Solid Modeling使用户能够方便地建立二维和三维线框模型，扫描和旋转实体，布尔运算及进行参数化编辑，包括对快速和有效的概念设计的变量化的草图绘制工具以及更通用的建模和编辑任务的工具。
UG实体建模提供了草图设计、各种曲线生成、编辑、布尔运算、扫掠实体、旋转实体、沿导轨扫掠、尺寸驱动、定义、编辑变量及其表达式、非参数化模型后参数化等工具。
3． UG/Features Modeling (特征建模)
UG特征建模模块提供了各种标准设计特征的生成和编辑、各种孔、键槽、凹腔-- 方形、圆形、异形、方形凸台、圆形凸台、异形凸台、圆柱、方块、圆锥、球体、管道、杆、倒圆、倒角、模型抽空产生薄壁实体、模型简化(Simplify)，用于压铸模设计等、实体线、面提取，用于砂型设计等、拔锥、特征编辑：删除、压缩、复制、粘贴等、特征引用，阵列、特征顺序调整、特征树等工具。这个模块提高了表达式的级别，因而设计可以在工程特征的意义中来定义，提供对建立和编辑标准设计特征的支持，包括几种变形的孔，键槽，型腔，凸垫，凸台及全集的园柱， 块，锥，球，管道，杆，倒圆，倒角等等，也包括实体模型控空和建立薄壁对象，特征可以相对于任一其它特征或对象定位，也可以被引用阵列考贝，以建立特征的相关集或是个别地定位或是在一简单图案和阵列中定位。
4． UG/Freeform Modeling (自由形状建模)
UG具有丰富的曲面建模工具。包括直纹面、扫描面、通过一组曲线的自由曲面、通过两组类正交曲线的自由曲面、曲线广义扫掠、标准二次曲线方法放样、等半径和变半径倒圆、广义二次曲线倒圆、两张及多张曲面间的光顺桥接、动态拉动调整曲面、等距或不等距偏置、曲面裁减、编辑、点云生成、曲面编辑。使得能够进行复杂自由形状的设计如机翼和进气道，以及工业设计的产品，UG/Freeform建模形成对合并实体和曲面建模技术到一单个强大功能的工具集的基础，技术包括沿曲线的扫描，利用1，2和3个轨道方法比例地建立形状，从标准二次锥方法的放样体，园形或锥形模截面的倒园(圆角 )，在二个或更多的其它体间充顺桥接间隙的曲面，也支持通过一个曲线/点网格定义形状或对逆向工程任务通过点出去拟合建立形形状模型可以或通过修改定义的曲线，改变参 数的数值，或通过利用图形的或数字的规律控制来进行编缉。例如，一个可变半径的倒园或改变一个扫描的横截面积， 模型是与所有其它UG功能完全集成的，UG/Freeform Modding也包括为评估复杂模型的形状、尺寸和曲率的易于使用的工具。
5． UG/User-Defined Features (用户定义的特征)
UG/User Defined Feature用户自定义特征模块提供交互式方法来定义和存储基于用户自定义特征（UDF）概念的，便于调用和编辑的零件族，形成用户专用的UDF 库，提高用户设计建模效率。 该模块包括从已生成的UG参数化实体模型中提取参数、定义特征变量、建立参数间相关关系、设置变量缺省值、定义代表该UDF的图标菜单的全部工具。在UDF生成之后，UDF即变成可通过图标菜单被所有用户调用的用户专有特征，当把该特征添加到设计模型中时，其所有预设变量参数均可编辑并将按UDF建立时的设计意图而变化。
6． UG/Drafting (制图)
UG/Drafting使任一设计师，工程师或制图员能够以实体模型去绘制产品的工程图，基于Unigraphic的复合建模技术， UG/Drafting建立与几何模型相关的尺寸，确保在一模型改变时，图将被更新，减少图更新所需的时间，视图包括消隐线和相关的模截面视图，当模型修改时也是自动地更新，自动的视图布局能力提供快速的图布局，包括正交视图投射，截视图，辅助视图和细节视图，UG/Drafting支持在主要业界制图标准，ANSI，ISO，DIN和JIS中图的建立，它由一完整的基于图符的图创建和注释工具，利用由UG/Assenigly Modeling创建的装配信息方便地建立装配图，包括快速地建立装配分解视图的能力，无论是制作一单一片图或一多片细 节的装配和组件工程图，UG/Drafting减少工程图生成的时间和成本。UG工程绘图模块提供了自动视图布置、剖视图、各向视图、局部放大图、局部剖视图、自动、手工尺寸标注、形位公差、粗糙度符合标注、支持GB、标准汉字输入、视图手工编辑、装配图剖视、爆炸图、明细表自动生成等工具。
7． UG/Assembly Modeling (装配建模)
UG装配建模具有如下特点：提供并行的自顶而下和自下而上的产品开发方法；装配模型中零件数据是对零件本身的链接映象，保证装配模型和零件设计完全双向相关，并改进了软件*作性能，减少了存储空间的需求，零件设计修改后装配模型中的零件会自动更新，同时可在装配环境下直接修改零件设计；坐标系定位；逻辑对齐、贴合、偏移等灵活的定位方式和约束关系；在装配中安放零件或子装配件，并可定义不同零件或组件间的参数关系；参数化的装配建模提供描述组件间配合关系的附加功能，也可用于说明通用紧固件组和其它重复部件；装配导航；零件搜索；零件装机数量统计；调用目录；参考集；装配部分着色显示；标准件库调用；重量控制；在装配层次中快速切换，直接访问任何零件或子装配件；生成支持汉字的装配明细表，当装配结构变化时装配明细表可自动更新；并行计算能力，支持多CPU硬件平台。
9． UG/WAVE Control (控制)
UG/WAVE(What if Alternative Value Engineering) 产品级参数化设计技术，适应于汽车、飞机等复杂产品的设计。UG/WAVE技术使产品总体设计更改自上而下自动传递。该技术可用于从产品初步设计到详细设计的每个阶段。UG/WAVE技术帮助用户找出驱动产品设计变化的关键设计变量并将这些变量放入UG/WAVE顶层控制结构中，子部件和零件的设计则与这些变量相关，对这些变量的更改将自动更新顶层结构和与其相关的子部件和零件。由于UG采用基于变量几何的复合建模技术，这些关键设计变量既可以是数值变量，也可以是如一根样条曲线或空间曲面的广义变量，数值变化、形状变化都能根据UG/WAVE的控制传递到相关的子部件和零件设计中去。UG/WAVE技术的使用是符合参数化产品的设计过程和规则，即：先总体设计后详细设计，局部设计决策服从总体设计决策。而过去的参数化技术多是进行零件本身的参数化上，对于整个产品的参数关系管理非常困难。UG/WAVE提供了解决了大型产品设计中的设计更改控制问题的方案，是面向产品级的并行工程技术。有利于提高设计重复利用率。UG/WAVE的主要组成： UG/WAVE相关性管理器： 提供用户对设计更改传递的完全控制 - 提供关于对象和零件的详细信息 - UG/WAVE几何导引器提供相关设计几何的信息 - 允许沿几何相关关系查找相关部件与零件 - 处理零件或部件之间的相关关系 UG/WAVE控制结构编辑器 - 建立产品顶层控制结构及与之相关的下层部件关系 - 层层递增建立下一层的零件结构，并建立新建零部件与其上层结构的相关关系在WAVE层次结构中切换显示到父装配或WAVE源零件
10．UG/Geometric Tolerancing (几何公差)
该模块提供尺寸标注工程和改变分析的基础，它使得能够实现几何公差规定的智能定义，因它完全相关到模型，基于选择的公差标准，如ANSI，Y14.5M-1982，ASME，Y14.5M-1994 或ISO1101-1983，该模块支持快速和方便地建立，编辑和查 询基准和公差，通过一个现代的用户界面，基准和公差的句 法和关系合理性检验，由于建模或基准改变公差的自动更新及自动继承GD &T符号到工程图，这个信息到下游应用的通讯，包括对零件的公差分析，对装配件的的公差累积分析和 检查通过一个综合的UG/Open API 提供，从嵌入模型中的公差信息导得的优点是，一致作用的和解释的GD &T，消除了多余数据加入，减少了对工程图的依赖，正式的文当和产品 评审的需要，和便于工程和制造的分析。
11．UG/Sheet MetalDesign UG钣金设计
UG钣金设计模块可实现如下功能：复杂钣金零件生成；参数化编辑；定义和仿真钣金零件的制造过程；展开和折叠的模拟*作；生成精确的二维展开图样数据；展开功能可考虑可展和不可展曲面情况，并根据材料中性层特性进行补偿。
UG/Sheet Metal Design钣金设计模块提供基于参数、特征方式的钣金零件建模功能，可生成复杂的钣金零件，并可对其进行参数化编辑，能够定义和仿真钣金零件的制造过程，对钣金零件模型进行展开和折叠和模拟操作，同时根据三维钣金模型为后续的应用（如UG钣金模具设计）生成精确的二维展开图样数据。其展开功能可考虑可展和不可展曲面情况，并根据材料中性层特性进行补偿
12． Check Mate一致性检查
Check – Mate 模块允许客户设置规则，强制规则和监控设计完整性去确保产品质量。这产品检验工具将含有对文件、模型、图纸和装配的各种标准检查。
13． Quick Check 快速检查
Unigraphics NX Quick Check是一个初级的模型检验工具。它递交设计时的检查功能去检测四个最共同的模型属性∶质量、距离，尺寸和表达式。允许设计者用检查去测量他们的模型，其操作正如同其它特征一样，每一次计算检查、模型更新，当检查准则不满足时、警告用户(如电路板太靠近电源，轴直径太大等等)。用户有对要检查值的完全控制。如果检查不合格显示信息。这提供设计者工具使模型质量更高并保持对准则的跟踪，当设计进行时，通常这些准则可能被遗忘或忽略。Unigraphics NX Quick Check是很易于被使用并对所有设计者适用。
14． Optimization Wizard 优化向导
Unigraphics NX NX Optimization Wizard 帮助我们的客户了解哪些设计参数对他们的设计目标是真正的关键。用户先简单地提出可变的设计参数和一个设计目标。然后优化向导能够应用灵敏度和过滤工具与工程约束一起去识别更多的关键设计参数然后优化它们。
优化向导能够提供我们客户一个快速和简单方法去确保他们的产品设计被充分优、最好地满足它们的设计目标。它允许设计师和工程师方便地捕捉工程需求，自动地设计更改探测研究，然后自动地识别最优解。
15． 其他模块
其他相关模块还有UG/Open（UG二次开发）、UG/Data Exchange（UG数据交换）、UG/CAST Online（UG联机自学软件）、UG/WAVE（UG产品级参数化设计）、UG/Die engineering（UG冲压模具工程）、UG/MoldWizard注塑模具设计向导、Progressive Die Wizard(多工位级进模设计过程向导) 车身设计、Hinge Location Wizard(车门铰链定位设计自动导引模块) 、Glass Drop Wizard(玻璃升降器设计自动导引模块模块) 、B Pillar Wizard(车身B柱设计自动导引模块) 、汽车总布置设计、焊接向导等。
1.3.2 CAM模块
1． UG/CAM Base (基础)
UG/CAM Base提供在一易于使用的基于Motif环境中连接所有有共同功能加工模块的基础，这个基础模块允许用户通过观察刀具的移动，图形地编辑刀轨和执行图形地改变，如扩展，缩短或修改刀轨，它也包括对如钻孔，攻丝，镗孔等任务的通用目的的点到点操作子程序，一个用户化对话框的特征允许用户修改对话框和建立被改编到它们的专用菜单，这个减少培训的时间并使加工任务合理化，用户化通过使用操作模板进一步增强，操作模板允许用户建立专门的操作如粗加工和精加工，这些操作通过频繁使用的参数和方法被标准化。
2． UG/Postprocessing (后处理)
使用户能够对在世界主要有效的NC机床方便地构造它们自己的后置处理器，UG/ Postprocessing 的能力横 过应用被证实，包括铣(2-5和更多轴)，车(2-4轴)和 线切割EDM。
3． UG/Lathe (车)
提供为高质量生产车削零件需要的所有能力，UG/Lathe为了自动的更新，在零件几何体与刀轨间是全相关的，它包括粗车，多刀路精车，车沟槽，车螺纹和中心钻等子程序，输出是可以直接被后处理产生机床可读的输出的一个源文件，用户控制的参数如进给速度，主轴转速和零件间隙，除非改变参数保持模态，设置可以通过生成刀轨和要求它的图形显示进行测试，及 在图形屏幕上的仿真的刀轨和生成到一刀位源文件 (CLSF)中的文本输出，刀轨可以存贮，拒绝和更改到正确的情况。
4． UG / Core & Cavity Milling (芯和型腔铣)
Core Cavity Miling 模块在加工模具和冲模中是特别有用的，这些在汽车和消费产品工业中是共同的，它提供粗加单个或多个型腔和围绕任意形状对象有时称为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够在很复什的形状上生成轨迹和切削图样，容差型腔铣允许加工放松公差设计的形状，这些形状可以有间隙和重叠，可以被分析的型腔去表面数范围 可以上百个，当Core Cavity Milling检测到反常时，它可以可纠正它们或在用户规定的公差内加工型腔，这个模块提供对模芯和模腔实际上的加工过程全自动化。
5．UG/Fixed-Axis Milling(固定轴铣)
这个模块为产生3-轴运动刀轨提供完全和综合差工具 ，实际上建模的任一曲面或实体都可以被加工，它有很强的功能方法 加工选择的表面或零件的部分，它包括各种驱动方法和切削图样供选择，包括边界，径向切削，螺旋切削和用户定义，在边界驱动的方法中，多种切削图样是有效的，如同心和径向，此外，有特征对向上和向下切削控制方法和螺旋线啮入，未切削区或徒峭区可以方便地识别， UG/Fixed-Axis Milling将仿真刀轨并生成文本输出到一刀轨中，用户可以接受刀轨，存贮或拒绝它和按需要更改参数。
6． UG/Flow Cut(流通切削-半自动清根)
UG/Flow Cut处理器提供独特的在半精加工或精加工操作中时间的节省，这个模块与UG/Fixed-Axis Milling一块工作，分析一个零件的表面(基于参数)和检测所有双-相切条件，如此的区域通常出现在一个型 腔的凹谷或拐角处，用户可以规定一个刀具，它的双- 相切定义驱动路径，处理器自动地生成一单一刀轨或个刀路，以移去在这些区域中的材料，当处理复杂的模芯或型腔时，这个模块大大地减少为精加工零件或在应用精加刀路前得到均匀余量所需的努力。
7． UG/Variable Axis Milling(可变轴铣)
这个模块支持在任Uuigraphics曲面上的固定和多轴铣功能，完全的3到5轴轮廓运动，刀具方位和曲面光洁度质量可以规定，利用曲面参数，投射刀轨到曲面上和用任一曲线或点，可以控制刀轨。
8． UG/Sequential Milling(顺序铣)
这个模块在用户要求刀轨创建的每一步上完全进行控制的加工情况是有效的。UG/Sequential Milling是完全相关的，它关注以前类似APT系统处理的市场，但是在一更高的生产效率方式中工作，它允许用户构造一段接一段的刀轨，而保留在每一个过程步上的总控制，一个称为循环的功能允许用户通过定义内和外轨迹，在曲面上生面多个刀路，UG/Sequential Milling生 成中间步。
9． UG/Wire EDM(线切割)
方便地在2-轴和4-轴方式中切削零件，UG/Wire EDM支持线框或实体的UG模型，在编辑和模型更新中，所有操作是全相关的，多种类型的线切割操作是有效的，如多刀路轮廓，线反向和区域移去，也支持允许粘结线停止的轨迹和使用各种线尺寸和功率设置，用户可以使用通用的后处理器，对一特定的后置开发一加工机床数据文件，UG/Wire EDM模块也支持许多流行的EDM软件包，包括AGIE Charmilles和许多其它的工具。
10．Nurbs(B-样条) 轨迹生成器
Nurbs(B-样条)轨迹生成器允许从UG NC处理器直接生成基于Nurbs的刀轨，从UG Solid模型直接生成的新刀轨,使产生的零件有较高的精度和极好的光洁义，用户将看到物理磁带文件尺寸大约减少为标准格式的 50—70%，加工时间由于消除控制器等待时间大大减少，Nurbs(B-样条)轨迹生成器对所有想得到提供强大控 制器特性的新的高速机床完全优点的所有用户都是必须的。
1.3.3 CAE模块
1． UG/Senario for FEA UG有限元前后置处理
UG/Senario for FEA有限元前后置处理模块是一个集成化、全相关、直观易用的CAE工具，可对UG零件和装配进行快速的有限元前后置处理。该模块主要用于设计过程中的有限元分析计算和优化，以得到优化的高质量产品，并缩短产品开发时间。该模块提供将几何模型转化为有限元分析模型的全套工具，既可在实体模型上进行全自动网格划分，又可交互式划分，提供材料特性定义、载荷定义和约束条件定义等功能，该模块生成的有限元前后置处理结果可直接提供给UG/FEA有限元线性解算器或NASTRAN软件进行有限元计算，也可通过UG/ANSYS Interface模块输出到ANSYS软件进行计算，该模块并能对有限元分析结果进行图形化显示和动画模拟，提供输出等值线图、云图、动态仿真和数据输出等功能
UG有限元前后处理模块可完成如下*作：全自动网格划分；交互式网格划分；材料特性定义；载荷定义和约束条件定义；NASTRAN接口；有限元分析结果图形化显示；结果动画模拟；输出等值线图、云图；进行动态仿真和数据输出。
2． UG/Scenario for Motion+ UG运动机构
UG/Scenario for Motion + 运动机构模块提供机构设计、分析、仿真和文档生成功能，可在UG实体模型或装配环境中定义机构，包括铰链、连杆、弹簧、阻尼、初始运动条件等机构定义要素，定义好的机构可直接在UG中进行分析，可进行各种研究，包括最小距离、干涉检查和轨迹包络线等选项，同时可实际仿真机构运动。用户可以分析反作用力，图解合成位移、速度、加速度曲线。反作用力可输入有限元分析，并可提供一个综合的机构运动连接元素库。UG/Mechanisms与MDI/ADAMS无缝连接，可将前处理结果直接传递到MDI/ADAMS进行分析。
1.3.4 UG的其它模块
除了以上介绍的常用模块外，UG还有其他一些功能模块。如用与钣金设计的板金模块（UG/Sheet Metal Design）、用与管路设计的管道与布线模块(UG/Routing、UG/ Harness)、供用户进行二次开发的，由UG/Open GRIP、UG/Open API和UG/Open++组成的UG开发模块（UG/Open）等等。以上总总模块构成了UG的强大功能。
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