第1 章
UG NX 8.5基础入门
1.1 UG NX 8.5产品概述
UG是集CAD/CAM/CAE于一体的三维机械设计平台，也是当今世界上应用广泛的计算机辅助设计、分析与制造软件之一，在汽车、交通、航空航天、通用机械及电子工业等工程设计领域都有大规模的应用。本节将详细介绍UG NX 8.5产品概述的相关知识。
1.1.1 UG NX 8.5简介
UG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 NX 8.5是NX系列的最新版本，NX 8.5 软件在现有功能的基础上增加了一些新功能和许多客户驱动的增强功能。这些改进有助于缩短创建、分析、交换和标注数据所需的时间。NX 8.5引入了一些新仿真功能，增加了新的优化和多物理场解算方式，有助于更快速地制作和更新精度更高的分析模型，并大幅缩短结构分析、热分析和流体分析的解算时间（幅度高达 25%）。新的功能不仅能够加快 NC 编程和加工速度、形成质量检测闭环、管理工装库，而且可以将 NC 工作数据包直接连接至车间，从而提升用户的零件制造生产效率。
1.1.2 UG NX 8.5应用领域
UG是目前市场上功能最极致的工业产品设计工具，它不但拥有现今CAD/CAM软件中功能最强大的Parasolid实体建模核心技术，更提供高效能的曲面构建能力，能够完成复杂的造型设计。从概念设计到生成产品，UG广泛运用在汽车业、航天业模具加工以及设计业等。运用其功能强大的复合式建模工具，设计者可依工作的需求选择最合适的建模方式；关联性单一资料库，使大量零件的处理更加稳定。除此之外，组织功能、2D出图功能、模具加工功能及与PDM之间的紧密结合，使得UG在工业界成为一套高阶CAD/CAM系统。
1.2 UG NX 8.5功能模块
UG NX 8.5软件包含了众多适应不同需求的功能模块。它具有统一的数据库，实现了CAD/CAM/CAE等模块之间的无缝数据交换，这使得UG NX成为工业界最为尖端的数字化产品开发解决方案应用软件。UG NX功能模块大致可分为CAD模块、CAM模块、CAE模块和其他专用模块。本节将详细介绍UG NX 8.5功能模块的相关知识。
1.2.1 CAD模块
下面首先介绍CAD（Computer Aided Design，计算机辅助设计）模块。
1. NX 8.5基本环境模块（NX 8.5入口模块）
NX 8.5基本环境模块是执行其他交互应用模块的先决条件，是当用户打开NX 8.5软件时进入的第一个应用模块。在操作系统桌面左下角选择【开始】→【所有程序】→Siemens NX 8.5→NX 8.5命令，可以打开NX 8.5启动窗口，如1-1所示。
图1-1
然后即可进入NX 8.5初始模块，如图1-2所示。
图1-2
NX 8.5基本环境模块给用户提供了一个交互环境，它允许打开已有部件文件，建立新的部件文件，保存部件文件，选择应用，导入和导出不同类型的文件，以及其他一般功能。该模块还提供强化的视图显示操作、视图布局和图层功能、工作坐标系操控、对象信息和分析以及访问联机帮助。
2. 零件建模应用模块
零件建模应用模块是其他应用模块实现其功能的基础。由它建立的几何模型广泛应用于其他模块。新创建模型时，【模型】模块能够提供一个实体建模的环境，从而使用户快速实现概念设计。用户可以交互式地创建和编辑组合模型、仿真模型和实体模型，可以通过直接编辑实体的尺寸或者通过其他构造方法来编辑和更新实体特征。
模型模块为用户提供了多种创建模型的方法，如草图工具、实体特征、特征操作和参数化编辑等。比较好的建模方法是从草图工具开始。在草图工具中，用户可以将自己最初的一些想法，用概念性的模型轮廓勾勒出来，这样便于抓住创建模型的灵感。一般来说，用户创建模型的方法取决于模型的复杂程度。用户可以选择不同的方法去创建模型。
n 实体建模：它将基于约束的特征造型功能和基于显示的直接几何造型功能无缝地集成于一体，提供了强大的复合建模功能。实体建模是“特征建模”和“自由形状建模”的先决条件。
n 特征建模：这一基于特征的建模应用子模块，支持诸如孔、槽和腔体、凸台及凸垫等标准设计特征的创建和相关编辑。该建模应用模块允许用户抽空实体模型并创建薄壁对象。一个特征可以相对于任何其他特征或对象来设置，并可以被引用来建立相关的特征集。“实体建模”是该应用子模块的先决条件。
n 自由形状建模：这一复杂形状的建模应用子模块，支持复杂曲面和复杂实体模型的创建。常使用沿曲线的一般扫描；使用轨迹方式按比例地展开形状；使用标准二次曲线方式的放样形状等技术。“实体建模”是该应用子模块的先决条件。
此外，零件建模应用模块还支持直接建模及用户自定义特征建模。
3. 外观造型设计应用模块
外观造型设计应用模块是为工业设计应用提供的专门设计工具。此模块为工业设计师提供了产品概念设计阶段的设计环境，它主要用于概念设计和工业设计，如汽车开发设计的早期概念设计等。创建新模型时，可以打开【外观造型设计】模块，它包括用于概念阶段的基本选项，如创建并且可视化最初的概念设计，也可以逼真地再现产品造型的最初曲面效果图。外观造型设计模块中不仅包含所有建模模块的造型功能，而且包括一些较为专业的、用于创建和分析曲面的工具。
4. 图纸应用模块
图纸应用模块是让用户从在建模应用中创建的三维模型，或使用内置的曲线/草图工具创建的二维设计布局来生成工程图纸。【图纸】模块用于创建模型的各种制图，该模型一般是在新建模块时创建。在图纸模块中生成制图的最大优点是，创建的图纸都和模型完全相关联。当模型发生变化后，该模型的制图也将随之发生变化。这种关联性使得用户修改或者编辑模型变得更为方便，因为只需要修改模型，并不需要再去修改模型的制图，模型的制图将自动更新。
5. 装配建模应用模块
装配建模应用模块用于产品的虚拟装配。【装配】模块为用户提供了装配部件的一些工具，能够使用户快速地将一些部件装配在一起，组成一个组件或者部件集合。用户可以增加部件到一个组件，系统将在部件和组件之间建立一种联系。这种联系能够使系统保持对组件的追踪。当部件更新后，系统将根据这种联系自动更新组件。此外，用户还可以生成组件的爆炸图。它支持“自顶向下建模”、“从底向上建模”和“并行装配”三种装配的建模方式。
1.2.2 CAM模块
CAM（Computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造）主要包括加工基础、后处理、车削加工、铣削加工、线切割加工和样条轨迹生成等。NX CAM应用模块可以让用户获取和重用制造知识，以给NC编程任务带来全新层次的自动化；NX CAM应用模块中的刀具轨迹和机床运动仿真及验证有助于编程工程师改善NC程序质量和机床效率。
1. 加工基础模块
加工基础模块是NX加工应用模块的基础框架，它为所有加工应用模块提供了相同的工作界面环境，所有的加工编程操作都在此完成。
2. 后处理器
后处理器模块由NX Post Execute和NX Post Builder共同组成，用于将NX CAM模块建立的NC加工数据转换成NC机床或加工中心可执行的加工数据代码。该模块支持当今世界上几乎所有的主流NC机床和加工中心。
3. 车削加工模块
车削加工模块用于建立回转体零件车削加工程序，它可以使用2D轮廓或全实体模型。加工刀具的路径可以相关联地随几何模型的变更而更新。该模块提供多种车削加工方式，如粗车、多次走刀精车、车退刀槽、车螺纹以及中心孔加工等。
4. 铣削加工模块
n 固定轴铣削：NX CAM具有广泛的铣削性能。固定轴铣削模块提供了完整而全面的功能来产生3轴刀具路径，诸如型腔铣削、清根铣削的自动操作，这样就减少了切削零件所需要的步骤；而诸如平面铣削操作中的优化技术，有助于减少切削具有大量凹口零件的时间。
n 高速铣削加工：诸如限制逆铣、圆弧转角、螺旋切削、圆弧进刀和退刀、转角区进给率控制等功能，支持高速铣削加工。这些功能提供关于切削路径、进给率和转速，以及对整个机床运动的控制。使用NURBS（非均匀有理B样条）形式的刀具轨迹，NX可以提供注塑模和冲模加工中所需要的高质量精加工刀具路径。
n 曲面轮廓铣削：NX CAM在4轴和5轴加工方面具有很强的能力和稳定性，可以很好地处理复杂表面和轮廓铣削，而且NX CAM曲面轮廓铣削模块还提供了大量的切削方法和切削样式，该模块可以用于固定轴和可变轴加工。可变轴铣削模块通过各种刀轴控制选项提供了多种驱动方法，比如刀轴垂直于加工面控制选项，或将与零部件相关的面作为驱动面的刀轴控制选项。
5. 线切割加工模块
NX线切割加工模块支持对NX的线框模型或实体模型，以方便2轴或4轴线切割加工。该模块提供了多种线切割加工走线方式，如多级轮廓走线、反走线和区域移除。此外，还支持glue stops轨迹，以及各种钼丝半径尺寸和功率设置的使用。UG/Wire EDM模块也支持大量流行的EDM软件包，包括ADIE、Charmilles和许多其他的工具。
6. 样条轨迹生成器
样条轨迹生成器模块支持在NX中直接生成基于NURBS（非均匀有理B样条）形式的刀具轨迹，它具有高精度和超级光洁度，加工效率也因避免了机床控制器等待时间而得到了大幅提高，它适用于具有样条插值功能的高速铣床。
1.2.3 CAE模块
CAE（Computer Aided Engineering，计算机辅助工程）模块是进行产品分析的主要模块，包括高级仿真、设计仿真、运动仿真等。
1. 强度向导
强度向导提供了极为简便使用的仿真向导，它可以快速地设置新的仿真标准，适用于非仿真技术专业人员进行简单的产品结构分析。
强度向导以快速、简单的步骤，将一组新的仿真能力带给使用NX产品设计工具的用户。仿真过程的每一阶段都为分析者提供了清晰而简洁的导航。由于它采用了结构分析的有限元方法，自动地划分网络，因此该功能也可适用于对复杂的几何结构模型进行仿真。
2. 设计仿真模块
设计仿真模块是一种CAE应用模块，适用于需要基本CAE工具来对其进行初始验证研究的设计师。NX设计仿真允许用户对实体组件或装配执行仅限于几何体的基本分析。这种基本验证可使设计工程师在设计过程的早期了解其模型中可能存在结构应力或热应力区域。
NX设计仿真提供一组有针对性的预处理和后处理工具，并与一个流线化版本的NX Nastran解算器完全集成。用户可以使用NX设计仿真执行线性静态、振动（正常）模式、线性屈曲、热分析；还可以使用NX设计仿真执行适应性、耐久性、优化的求解过程。
NX设计仿真中创建的数据可完全用于高级仿真。一旦设计工程师采用NX设计仿真执行了其初始设计验证，它们就可以将分析数据和文件提供给专业CAE分析师。分析师可以直接采用该数据，并将其作为起点在NX高级仿真产品中进行更详细的分析。
3. 高级仿真模块
高级仿真模块是一种综合性的有限元建模和结果可视化的产品，旨在满足资深CAE分析师的需要。NX高级仿真包括一整套预处理和后处理工具，并支持多种产品性能评估解法。NX高级仿真提供对许多业界标准解算器的无缝、透明支持，这样的解算器包括NX Nastran、MSC Nastran、ANSYS和ABAQUS。NX高级仿真提供NX设计仿真中可用的所有功能，还支持高级分析流程的众多其他功能。
4. 运动仿真模块
运动仿真模块可以帮助设计工程师理解、评估和优化设计中的复杂运动行为，使产品功能和性能与开发目标相符。用户在【运动仿真】模块中可以模拟和评价机械系统的一些特性，如较大的位移、复杂的运动范围、加速度、力、锁止位置、运转能力和运动干涉等。一个机械系统包括很多运动对象，如铰链、弹簧、阻尼、运动驱动、力、弯矩等。这些运动对象在运动导航器中按等级有序地排列着，这反映着它们之间的从属关系。
5. 注塑流动分析模块
注塑流动分析模块用于对整个注塑过程进行模拟分析，包括填充、保压、冷却、翘曲、纤维取向、结构应力和收缩，以及气体辅助成型分析等，使模具设计师可以在设计阶段就找出未来产品可能出现的缺陷，提高一次试模的成功率。它还可以作为产品开发工程师优化产品设计的参考。
1.2.4 其他专用模块
除了以上介绍的常用模块外，UG还提供了非常丰富的面向制造行业的专用模块。下面将分别予以详细介绍。
1. 钣金设计模块
钣金设计模块为专业设计人员提供了一整套工具，以便在材料特性知识和制造过程的基础上智能化地设计和管理钣金零部件。其中包括一套结合了材料和过程信息的特征和工具，这些信息反映了钣金制造周期的各个阶段，如弯曲、切口以及其他可成型的特征。
2. 管线布置模块
管线布置模块为已选的电器和机械管线布置系统提供可裁剪的设计环境。对于电气管线布置，设计者可以使用布线、管路和导线指令，所选管线系统的模型与NX装配模型完全相关，便于设计变更。
3. 工装设计向导
工装设计向导主要有NX注塑模具设计向导、NX级进模具设计向导、NX冲压模具工程向导以及NX电极设计向导。
n 注塑模具设计向导通过自动地产生分型线、凸凹模、注塑模具装配结构及其他注塑模来设计所需的结构。此外，它还提供了大量基于模板，可由用户定制的标准件库及标准模架库，可以简化模架设计过程并提高模具设计效率。
n 级进模具设计向导包含了多工位级进模具设计知识，具有高性能的条料开发、工位定义及其他冲模设计任务能力。
n 冲压模具工程向导可以自动地提取钣金特征并映射到过程工位，以便支持冲压模具工程过程。
n 电极设计向导可以自动地建立电极设计装配结构、自动标识加工面、自动生成电极图纸以及对电极进行干涉检查，以便满足放电加工任务需要，还可以自动生成电极物料清单。
此外，NX还有人机工程设计中的人体建模、印刷电路设计、船舶设计、车辆设计/制造自动化等模块。
……
