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UG NX6(簡稱NX 6)是一款集成化的CAD/CAM/CAE系統軟體，它為工程設計人員提 供了非常強大的應用工具，通過這些工具可以對產品進行設計、工程分析、繪制工程圖以 及數控編程加工等操作。隨著版本的不斷更新和功能的不斷擴充，NX 更是擴展了軟件的 應用範圍，面向專業化和智能化發展。本章作為NX最新版本的基礎篇，將全方位地向讀 者介紹NX軟體的新增功能和一些基礎功能。
本章要點
; NX6軟體介紹
; NX6的特點
; NX6常用模塊
; NX6的設計過程
1.1 UGNX6軟體介紹
UG NX6是集CAD/CAM/CAE於一體的3D參數化軟體，是當今世界最先進的計算機 輔助設計、分析和制造軟體之一，它涵蓋了產品設計、工程和製造中的全套開發流程， 為客戶提供了全面的產品全生命周期解決方案，是當今最先進的產品全生命周期管理軟 件之一。
UG NX6作為一款CAD/CAM/CAE集成系統，具有強大的功能，具體介紹如下。 (1) 產品設計 利用零件建模模塊、產品裝配模塊和工程圖模塊，可以建立各種復雜結構的三維參數
化實體裝配體模型和部件詳細模型，並自動地生成工作圖紙；設計人員之間可以進行協同 設計；可應用於各種類型產品的設計，並支持產品的外觀設計以及產品的虛擬裝配和各種 分析，省去了製造樣機的過程。
(2) 產品分析 利用有限元方法，對產品模型進行受力、受熱和模態分析，從雲圖顏色上直觀地表示
受力或者變形等情況。利用結構分析，可以分析產品的實際運動情況和干涉狀態，並可以 分析產品運動的速度。
(3) 產品加工
利用加工模塊，可以根據產品模型或者裝配體模型模擬產生刀具路徑，自動產生數控 機床能接受的數控加工指令代碼。
(4) 產品宣傳
利用NX的可視化渲染可以產生逼真的藝術照片、動畫等，可以直接在Internet上發 布產品模型，以便於企業宣傳。
1.2 UGNX6的特點
NX 6系統提供了一個基於過程的產品設計環境，使產品開發從設計到加工真正實現了 數據的無縫集成，從而優化了企業的產品設計和製造。NX 6的面向過程驅動技術是虛擬產 品開發的關鍵技術。在面向過程驅動技術的環境中，用戶的全部產品以及精確的數據模型 可以在產品開發全過程的各個環節保持相關，從而有效地實現了并行工程。NX 6不僅具有 強大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配以及產生工程圖等設計功能，而且在設計過程中還可以進行有限元分析、機構運動分析、動力學分析和模擬模擬，大大提高了設計的可靠性。 同時，可以用建立的三維模型直接生成數控代碼，用於產品的加工，其後處理程序支持多種類型數控機床。另外，它所提供的二次開發語言OPEN GRIP、OPEN API均簡單易學， 實現功能多，便於用戶開發專用的CAD系統。具體來說，該軟體具有如下特點：
(1) 具有統一的主模型資料庫，真正實現了CAD/CAM/CAE等各模塊之間的無數據交 換的自由切換，從而實現并行工程。
(2) 採用復合建模技術，可以將實體建模、曲面建模、線框建模、顯示幾何建模與參數化建模融為一體。
(3) 用基於特徵(如孔、凸台、型腔、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，類似於工程師傳統的設計方法，並能用參數驅動。
(4) 曲面設計採用非均勻有理B樣條作為基礎，可以用多種方法生成複雜的曲面，特 別適合於汽車外形設計、汽輪機葉片設計等複雜曲面造型。
(5) 出圖功能強，可以方便地從三維實體模型直接生成二維工程圖。能夠按ISO標準 和國標標準標註尺寸、形位公差和漢字說明等，並能直接對實體做旋轉剖、階梯剖和軸測 圖挖切等生成各種剖視圖，增強了繪製工程圖的實用性。
(6) 以Parasolid 為實體建模核心，實體造型功能處於領先地位。目前著名的
CAD/CAM/CAE軟體均以此作為實體造型基礎。
(7) 提供了界面良好的二次開發工具OPEN GRIP(GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING)和UFUNC(USER FUNCTION)，並能通過高級語言介面，使NX 6的圖形 功能與高級語言的計算功能緊密地結合起來。
(8) 具有友好的用戶界面，絕大多數功能都可以通過圖標實現。進行對象操作時，具 有自動推理功能，在每個操作步驟中，都有相應的提示信息，以便於用戶做出正確的選擇。
1.3 UGNX6常用模塊
UG NX6 軟體具有多個功能強大的應用模塊，每個模塊都有獨立的功能，而且模塊之 間又具有一定的相關性。因此，用戶可以根據工作的需要，將產品調入到不同的模塊中進 行設計或加工編程等操作，下面簡要介紹工程設計中較常用的5個模塊。
1.3.1 CAD 模塊
(1) 二維草圖 二維草圖是組成一個二維輪廓的參數化曲線的集合。草圖一般用來作為拉伸、旋轉、
沿導線掃掠、管道特征的截麵線串或引導線串等；也可以在曲面建模中作為掃掠體和通過 曲線放樣的截面。
儘管草圖圖形可以通過徒手粗略繪製，然後通過幾何約束和尺寸約束加以限制。但是， 還是應盡量按實際尺寸和約束繪製草圖，這樣可以避免因圖形變化太大帶來的混亂。在應 用三維建模模塊設計過程中，如果需要對模型零件的二維草圖進行修改，則可以直接雙擊 特徵的二維輪廓線，系統將自動切換至二維草圖的操作平台。用戶可以根據實際的設計需 要對零件的二維草圖輪廓線進行編輯，從而生成滿足用戶要求的零件模型。
(2) 三維建模模塊 三維建模模塊包括成形特徵、特征操作和曲線操作等功能，每個功能處理不同的設計
步驟，而且各個功能之間存在相互關聯性，方便了用戶修改零件模型，減少重複勞動，保 證了零件設計的一致性和時效性，如圖1-1所示。
通過三維建模模塊的功能，不但可以逐步實現設計的要求，而且可以與軟體中的其他 模塊功能進行交互。因為NX 6軟體各模塊功能是相互混合、相互關聯的，可以在模塊間
進行切換，以增加產品設計的可行性。
(3) 外觀造型設計模塊 外觀造型設計模塊包括曲面造型設計、曲面分析和輔助實體特徵設計等功能。工業設
計、日常生活中的許多產品模型都涉及到曲面的設計，而該模塊強大的曲面造型功能，可 以根據用戶的要求設計出不同形狀的複雜曲面，並且創建的曲面還可以與實體特徵混合應 用，更便於產品造型設計，如圖1-2所示。
圖1-1 NX建模 圖1-2 NX外觀造型設計
(4) 裝配模塊
NX 6 軟體提供的裝配模塊功能用於模擬實際機械裝配過程，利用約束將各個零件裝配 成一個完整的機械結構，如圖1-3所示。由於其功能的擴展和延伸，現已廣泛應用於各個 設計領域。因其操作簡單、方便易用，模具設計人員常用該模塊功能來進行模具裝配模擬和模具零配件之間的配合分析等。
NX 6系統提供了自底向上和自頂向下兩種裝配建模方法，在裝配過程中還可以對零 件進行設計和編輯修改，並保持裝配件與零件的關聯性。
(5) 工程製圖模塊 工程圖是指用於指導實際生產的三視圖圖樣。工程圖的制作是將零件或裝配模型設計
歸檔的過程，其正確與否將直接影響到生產部門的實際生產製造，如圖1-4所示。
NX 6 軟體提供的工程製圖模板並不是單純的二維空間製圖，它與三維模型零件有著密 切的相關性。二維工程圖的繪製是通過投影模型空間的三維零件所得的，用戶需要通過投 影視圖來表達零件的特徵信息。
由於製圖模板與模型模板的相關性，用戶修改模型特徵后，系統會根據對應關系更新 製圖模板中的視圖特徵，從而滿足不斷變化的工作流程需求，方便、快捷地繪製出合理、 正確的工程圖圖樣。
圖1-3 NX 裝配 圖1-4 NX 工程製圖
1.3.2 CAM模塊
CAM(Computer Aided Manufacturing，計算機輔助製造)：利用計算機進行生產設備管 理控制和操作的過程。它的輸入信息是零件的工藝路線和工序內容，輸出信息是刀具加工 時的運動軌跡(刀位文件)和數控程序。
NX 6的CAM模塊提供了一個界面友好的圖形化窗口界面，可以實現2～5軸的加工 模擬，實現數控車、銑加工的全過程，如圖1-5所示。用戶可以在圖形方式下觀察刀具沿 軌跡運動的情況，並且可以對其進行圖形化修改。該模塊同時還提供通用的點位加工編程
功能，可用於鑽孔、攻絲和鏜孔等加工編程。可以根據加工機床控制器的不同，定製后處
理程序，使生成的指令文件可直接應用於用戶特定的機床。
圖1-5 NX數控加工
(1) 加工基礎(NX/CAM Base)
NX 6 加工基礎模塊提供了如下功能：在圖形方式下觀測刀具沿軌跡運動的情況、進行 圖形化修改，如對刀具軌跡進行延伸、縮短或修改、點位加工編程等。
(2) 后處理(NX/Post Execute)和加工後置處理(NX/Post Builder)
NX 6 的加工後置處理模塊使用戶可以方便地建立自己的加工後置處理程序，該模塊適 用於目前世界上幾乎所有的主流NC機床和加工中心，該模塊在多年的應用實踐中已被證 明適用於2～5軸或更多軸的銑削加工、2～4軸的車削加工和電火花線切割。
(3) 車削加工(NX/Lathe)
車削加工模塊中的刀具路徑和零件幾何模型密切相關，刀具路徑能隨幾何模型的改變 而自動更新，並提供高質量旋轉體零件加工所需的全部功能。
(4) 型腔和型芯銑削(NX/Core andCavityMilling)
NX 型芯、型腔銑削模塊可以完成粗加工單個或多個型腔，即沿任意類似型芯的形狀 進行粗加工併產生刀具運動軌跡、確定走刀方式等工作。
(5) 固定軸銑削(NX/Fixed-Axis Milling)
NX固定軸銑削模塊的功能主要包括：產生3軸聯動加工刀具路徑、加工區域選擇、 多種驅動方式和走刀方式選擇。
(6) 切削模擬(NX/Flow Cut)
自動找出待加工零件上滿足“雙相切條件”的區域，一般情況下，這些區域就是型腔 中的根區和拐角。用戶可以直接選定加工刀具，NX 切削模擬模塊將自動計算對應於此刀 具的“雙相切條件”區域作為驅動幾何，並自動生成一次或多次走刀的清根程序。
(7) 可變軸銑削(NX/Variable AxisMilling)
可變軸銑削模塊支持定軸和多軸銑削功能，可加工NX造型模塊中生成的任何幾何體， 並保持主模型相關性。該模塊提供多年工程使用驗證的3～5軸銑削功能，提供刀軸控制、走刀方式選擇和刀具路徑生成功能。
1.3.3 CAE 模塊
CAE(Computer Aided Engineering)是利用計算機輔助求解復雜工程和產品結構強度、 剛度、屈曲穩定性、動力響應、熱傳導、三維多體接觸、彈塑性等力學性能的分析計算以 及結構性能的優化設計等問題的一種近似數值分析方法，其核心思想是結構的離散化，基 本過程是將一個形狀複雜的連續體的求解區域分解為有限的形狀簡單的子區域。
NX 6的CAE模塊分為注塑分析、機構分析和有限元分析等子模塊，以實現對產品的
分析，如圖1-6所示。
圖1-6 NX產品分析
(1) 注塑分析
該模塊是一個集成在NX中的注塑分析系統，具有前處理、解算和后處理能力，並且 提出了在線求解器和完整的材料資料庫。分析結果是動態顯示注塑過程中的流動、填充時 間、焊線位置、氣井、填充的可靠度、注塑模壓力和降溫的過程。使用該模塊可以幫助模 具設計人員確定注塑模具設計是否合理，不合適的注塑模具幾何體將會很容易被檢查出來 並給予修正，從而產生高質量的產品。
(2) 機構分析 該模塊能對任何二維或三維機構進行複雜的運動學分析、動力學分析和設計仿真，可
完成大量的裝配分析工作。其交互式運動學模式允許用戶同時控制5個運動副，並可把位 移、速度、加速度之間的關係用圖形表示出來。還可分析反作用力，同時將反作用力輸出 到有限元模塊中。
(3) 有限元分析
該模塊是一個集成CAE工具，它能將幾何模型轉換為有限元分析模型，方便快捷地對 NX的零件和裝配進行前、後置處理。它與求解器NX/FEA集成，可以進行線性靜力分析、模態分析和穩態分析。有限元可以用來評估各種設計方案，其分析結果可以優化產品，提 高產品質量，縮短產品的上市時間。
1.3.4 鈑金模塊
NX的鈑金設計模塊如圖1-7所示，該模塊可實現如下功能：複雜鈑金零件生成；參數 化編輯；定義和模擬鈑金零件的製造過程；展開和摺疊的模擬操作；生成精確的二維展開圖樣數據；展開功能可考慮可展和不可展曲面情況，並根據材料中心層特性進行補償。
(1) 鈑金設計 該模塊包括設計成形特征，用於鈑金產品的折彎、彎邊和衝壓。這些特徵使得工作人
員能夠準確地製造所需要的鈑金模型。 (2) 鈑金製造該模塊提供了從轉塔式多工位沖壓到激光切割的功能。用戶可以對帶圓孔和矩形孔特
征的鈑金衝壓件進行自動編程，同時還可以對衝壓操作進行交互編程。
(3) 鈑金衝壓
該模塊為設計沖模提供了一組建立成形剪裁邊、邊料、組合件的工具。在成形過程中， 這種工具對於分析模具截面、邊料和組合件是非常有效的。
圖1-7 NX 鈑金
1.3.5 管道布線模塊
該模塊包括邏輯布線、機械布管和電氣布線三個子模塊，如圖1-8所示。
圖1-8 NX管道布線
(1) 邏輯布線 該模塊接受包括原理圖設計、模塊生成的邏輯連接信息，可自動計算電纜長度和捆扎
線束直徑。該模塊還可以將布線中心轉換為實體，以便進行干涉檢查。 (2) 機械布管 管路設計模塊提供管路中心線定義、管路標準件、設計准則定義和檢查功能，在NX
裝配環境中進行管路布置和設計，包括硬軟管路、暗埋線槽、接頭和緊固件設計。該模塊 可以自動生成管路明細表、管路長度等關鍵數據，可以進行干涉檢查。管路包括水管、氣
管和油管等。
(3) 電氣布線 電氣布線模塊是一個用於生成電氣布線數據的三維設計工具。該模塊為電氣布線設計
員、機械工程師、電氣工程師和工藝人員提供了生成電氣布線系統虛擬樣機的能力。
1.4 UGNX6的設計過程和入門操作實例
1.4.1 UGNX6 的設計過程
NX 6的設計操作都是在部件文件的基礎上進行的，NX 6文件都是以“Filename.prt”
的格式存儲的。一般來說，采用NX 6進行設計的過程可以歸納為如下幾步。
(1) 啟動NX 6：單擊Windows“開始”菜單，選擇“所有程序”|“UGS NX6.0”|“NX
6.0”命令，進入NX 6設計應用的初始界面。
(2) 打開文件或創建新文件：選擇“文件”|“打開”命令，或者選擇“文件”|“新建” 命令，新建一個模型、裝配或工程圖文件。
(3) 建立、分析和修改模型：可利用曲線或草圖繪製功能繪製模型的2D截面，然后生 成3D模型，對模型進行相關分析、修改並更新模型。
(4) 保存文件：選擇“文件”|“保存”命令，將新建或修改的文件進行保存。
1.4.2 NX入門操作實例
本節將通過一個簡單的例子來說明利用NX 6進行建模的一般過程。具體操作步驟 如下。
(1) 啟動UG NX6軟體，單擊“標準”工具條中的“新建”按鈕
，彈出如圖1-9所 示的“新建”對話框。在對話框的“模板”選項卡中選擇“模型”類型，在“名稱”文本 框中輸入文件名稱“daozhu.prt”，設置文件保存路徑為“E：\ug\example”。單擊“確定” 按鈕，系統進入標準界面。 圖1-9 “新建”對話框
(2) “特徵”單擊工具條中的“草圖”按鈕
，系統彈出“創建草圖”對話框，在類 型選項組中選擇“在平面上”，繪圖區將顯示默認的 YC-XC平面，其他參數使用默認設 置，如圖1-10所示。單擊“確定”按鈕，系統將自動彈出如圖1-11所示的“配置文件” 對話框。 圖1-10 “創建草圖”操作 圖1-11 “配置文件”對話框
(3) 選擇原點(0，0)作為直線的起點，在“長度”文本框中輸入30，在“角度”文本 框中輸入0，並按Enter鍵，建立一條直線，操作步驟如圖1-12所示。
圖1-12 繪製直線
(4) 利用“直線”工具按照步驟(3)的方法建立如圖1-13所示的草圖。在“草圖工具” 工具條中單擊“圓角”按鈕
，系統將彈出“創建圓角”對話框，如圖1-14所示。 圖1-13 利用“直線”創建草圖 圖1-14 “創建圓角”對話框
(5) 選擇要繪製圓角的兩條邊，在半徑文本框中輸入圓角半徑15，按Enter鍵確認， 如圖1-15所示。用同樣的方法建立其他圓角，創建的導柱輪廓線如圖1-16所示。 (6) 單擊“草圖”工具條中的“完成草圖”按鈕
，返回三維模塊界面。在“特 征”工具條中單擊“回轉”按鈕
，彈出“回轉”對話框，然後選擇上一步創建的曲線作 為截面曲線，選擇Z軸為迴轉軸，單擊“確定”按鈕，結果如圖1-17所示。 圖1-15 “圓角”操作結果 圖1-16 導柱輪廓線 圖1-17 導柱實體模型
(7) 單擊“標準”工具條中的“開始”按鈕
，從彈出的下拉菜單中選擇“制圖”
命令，系統彈出“工作表”對話框，選擇“使用模板”單選按鈕，再選擇“A3—視圖”
類型，單擊“確定”按鈕。
(8) 單擊“尺寸”工具條中的“自動判斷”按鈕
，彈出“自動判斷的尺寸”對話框， 選擇要標註尺寸的圖素，移動滑鼠將自動標註的尺寸放置到合適的位置，結果如圖1-18 所示。 圖1-18 導柱工程圖
(9) 單擊“標準”工具條中的“保存”按鈕
保存文件。 (10) 按照創建導柱的方法，繪製導套草圖、創建導套部件、工程圖，分別如圖1-19、
1-20、1-21所示。
圖1-19 導套部件草圖 圖1-20 導套實體模型
圖1-21 導套工程圖
(11) 單擊“標準”工具條中的“新建”按鈕，彈出“新建”對話框，在對話框的“模 板”選項卡中選擇“裝配”類型，在“名稱”文本框中輸入“zhuangpeiti.prt”，設置文件 保存路徑為“E:\ug\example”。 (12) 單擊“確定”按鈕，系統彈出“添加組件”對話框。單擊“打開”
按鈕，通過 瀏覽，選擇導柱和導套文件。在“放置”選項組中選擇定位方式為“絕對原點”，選中“分 散”複選框，單擊“確定”按鈕，將導套和導柱添加到裝配體中，具體操作步驟如圖1-22 所示。
圖1-22 添加組件
(13) 單擊“裝配”工具條中的“裝配約束”按鈕
，彈出“裝配約束”對話框，選擇 約束類型為“中心”
，根據系統提示分別以導柱的軸作為第一對象，導套的軸作為第二 對象和第二對象參考，單擊“應用”按鈕，具體操作過程如圖1-23所示。 圖1-23 添加“中心”配合關係
(14) 在裝配類型中選擇“距離
”選項，選擇導柱的上端面和導套下端面，在“距離” 文本框中輸入50，單擊“確定”按鈕，添加“距離”配合關係，具體操作過程如圖1-24 所示。 (15) 按步驟(7)~(8)的方法，繪製裝配體工程圖，並標註尺寸，結果如圖1-25所示。
圖1-24 添加“距離”配合關係
圖1-25 裝配體工程圖
(16) 單擊“標準”工具條中的“保存”按鈕，保存文件。 1.5 本章小結
本章主要介紹了UG NX6的概況、特點、主要功能模塊等，並介紹了利用NX 6進行 設計的一般過程。熟悉掌握本章所講的內容是NX入門的第一步，也是以後更進一步應用 NX進行設計、分析計算的基礎，希望初學者能夠熟練掌握本章的內容。
1.6 習題
1.6.1 填空題
(1) CAM模塊主要由 、 、 、 、 、 和 七個部分組成。
(2) CAD模塊主要由 、 、 、 和 五個部分 組成。
(3)CAE模塊分為 、 和 等子模塊。
(4) 管道布線模塊包括 、 、 三個子模塊。
(5) UG NX 6 作為一款CAD/CAM/CAE 集成軟件系統，具有強大的功能，主要包 括 、 、 和 四個部分組成。
1.6.2 選擇題
(1) “NX/CoreandCavityMilling”指的是下列哪一項？
A. 后處理 B. 型腔和型芯銑削 C. 切削仿真 D. 可變軸銑削
(2) 下列哪一項不屬於鈑金模塊？
A. 鈑金設計 B. 鈑金制造 C. 鈑金加工 D. 鈑金沖壓
(3)NX的加工後置處理模塊在多年的應用實踐中已被證明適用於 軸或更多軸 的銑削加工、2～4軸的車削加工和電火花線切割。
A. 2～4 B. 2～5 C. 2～6 D. 2～7
(4) 下列哪一項分析功能可以快捷地對NX的零件和裝配進行前、後置處理？
A. 注塑分析 B. 結構分析 C. 材料分析 D. 有限元分析
(5) CAE模塊的輸入信息是零件的工藝路線和工序內容，輸出信息是刀具加工時的運 動軌跡(刀位文件)和 。
A. 數控程序 B. 加工編程 C. 后處理程序 D. 加工模擬程序
1.6.3 思考題
(1)UGNX6的主要功能包括什麼？
(2)UGNX6的基本模塊包括哪幾個部分？
(3)UGNX6的一般設計過程是怎樣的？
(4) 與以前的NX版本相比，NX6有哪些新特點？
