前 言

UG是由美國UGS公司推出的功能強大的三維CAD/CAM/CAE軟件系統，其內容涵蓋了產品從概念設計、工業造型設計、三維模型設計、分析計算、動態模擬與仿真、工程圖輸出，到生產加工成產品的全過程，應用范圍涉及航空航天、汽車、機械、造船、通用機械、數控（NC）加工、醫療器械和電子等諸多領域。UG NX 8.5是目前功能最強、最新的UG版本，對以前版本進行了數百項以客戶為中心的改進。本書是從零開始全面、系統地學習和運用UG NX軟件進行產品設計的寶典類書籍，其特色如下：

 內容全面，模塊眾多。包含了市場其他書少見的有限元分析和管道布線等高級設計模塊；書中融入了UG一線產品設計高手多年的經驗和技巧，因而本書具有很強的實用性。

 前呼后應，渾然一體。書中運動仿真與分析和有限元分析等章節的范例，都在前面的零件設計、曲面設計等章節中詳細講述其三維建模的方法和過程，這樣的安排可以使讀者熟悉和掌握一個產品的整個設計過程。

 范例豐富。對軟件中的主要命令和功能，先結合簡單的范例進行講解，然后安排一些較復雜的綜合范例和實際應用，幫助讀者深入理解、靈活運用。

 講解詳細，條理清晰。保證自學的讀者能獨立學習和運用UG NX軟件。

 寫法獨特。采用UG NX中文版中真實的對話框和按鈕等進行講解，使初學者能夠直觀、準確地操作軟件，從而大大地提高學習效率。

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本書是根據北京兆迪科技有限公司給國內外一些著名公司（含國外獨資和合資公司）培訓的教案整理而成的，具有很強的實用性，其主編和主要參編人員主要來自北京兆迪科技有限公司，該公司專門從事CAD/CAM/CAE技術的研究、開發、咨詢及產品設計與制造服務，并提供UG、Ansys、Adams等軟件的專業培訓及技術咨詢，在編寫過程中得到了該公司的大力幫助，在此表示衷心的感謝。

本書由北京兆迪科技有限公司編著，參加編寫的人員還有馮元超、劉江波、周濤、詹路、劉靜、雷保珍、劉海起、魏俊嶺、任慧華、趙楓、邵為龍、侯俊飛、龍宇、施志杰、詹棋、高政、孫潤、李倩倩、黃紅霞、尹泉、李行、詹超、尹佩文、趙磊、王曉萍、陳淑童、周攀、吳偉、王海波、高策、馮華超、周思思、黃光輝、黨輝、馮峰、詹聰、平迪、管璇、王平、李友榮、楊慧、龍保衛、李東梅、楊泉英和彭偉輝。本書已經過多次審核，如有疏漏之處，懇請廣大讀者予以指正。電子郵箱：zhanygjames@163.com。

編 者

2013年9月

本書導讀
前言

第1章 產品設計的基礎理論 1
1.1 產品設計概述 1
1.1.1 產品的定義 1
1.1.2 產品設計的定義 1
1.1.3 產品設計的基本要求 1
1.1.4 產品設計過程 3
1.2 產品的生命周期 3
1.3 產品造型設計 4
1.3.1 產品造型設計概述 4
1.3.2 產品造型設計的基本原則 5
1.3.3 產品造型設計的要素 5
1.3.4 產品造型設計流程 5
1.4 產品設計流程 6
1.4.1 產品設計流程概述 6
1.4.2 設計的準備階段 6
1.4.3 設計展開 8
1.4.4 制作設計報告 10
第2章 使用三維軟件研發產品 11
2.1 計算機輔助設計 11
2.2 三維軟件系統介紹 11
2.3 三維軟件系統產品研發流程 13
第3章 UG NX概述和安裝 15
3.1 UG NX各模塊簡介 15
3.2 UG NX軟件的特點 18
3.3 UG NX的安裝 19
3.3.1 安裝要求 19
3.3.2 安裝前的準備 20
3.3.3 安裝的一般過程 21
第4章 UG NX工作界面與基本設置 23
4.1 創建用戶工作文件目錄 23
4.2 啟動UG NX軟件 23
4.3 UG NX 8.5工作界面 24
4.3.1 用戶界面簡介 24
4.3.2 用戶界面的定制 26
4.4 鼠標的操作 28
4.5 UG NX 8.5軟件的參數設置 28
4.5.1 “對象”首選項 29
4.5.2 “用戶界面”首選項 30
4.5.3 “選擇”首選項 31
第5章 二維草圖設計 33
5.1 草圖環境中的關鍵術語 33
5.2 進入與退出草圖環境 33
5.3 坐標系簡介 35
5.4 草圖環境的設置 36
5.5 草圖環境中的下拉菜單 37
5.5.1 “插入”下拉菜單 37
5.5.2 “編輯”下拉菜單 37
5.6 草圖的繪制 38
5.6.1 草圖繪制概述 38
5.6.2 “草圖工具”工具條簡介 38
5.6.3 UG草圖簡介 39
5.6.4 繪制直線 40
5.6.5 繪制圓弧 41
5.6.6 繪制圓 41
5.6.7 繪制圓角 42
5.6.8 繪制倒斜角 43
5.6.9 繪制矩形 43
5.6.10 繪制輪廓線 45
5.6.11 繪制派生直線 45
5.6.12 樣條曲線 46
5.6.13 點的繪制及“點”對話框 46
5.7 草圖的編輯 48
5.7.1 直線的操縱 48
5.7.2 圓的操縱 49
5.7.3 圓弧的操縱 49
5.7.4 樣條曲線的操縱 49
5.7.5 制作拐角 50
5.7.6 刪除對象 50
5.7.7 復制/粘貼對象 50
5.7.8 快速修剪 51
5.7.9 快速延伸 51
5.7.10 鏡像 51
5.7.11 偏置曲線 52
5.7.12 編輯定義截面 53
5.7.13 交點 54
5.7.14 相交曲線 55
5.7.15 投影曲線 56
5.8 草圖的約束 57
5.8.1 草圖約束概述 57
5.8.2 “草圖工具”工具條“約束”部分
簡介 57
5.8.3 添加幾何約束 59
5.8.4 添加尺寸約束 61
5.9 修改草圖約束 64
5.9.1 顯示/移除約束 64
5.9.2 約束的備選解 65
5.9.3 移動尺寸 66
5.9.4 修改尺寸值 66
5.9.5 動畫尺寸 67
5.9.6 轉換至/自參考對象 68
5.10 草圖的管理 68
5.10.1 定向視圖到草圖 69
5.10.2 定向視圖到模型 69
5.10.3 重新附著 69
5.10.4 創建定位尺寸 69
5.10.5 延遲計算與評估草圖 70
5.10.6 更新模型 70
5.11 草圖范例1 70
5.12 草圖范例2 72
第6章 一般產品零件的設計 75
6.1 三維建模概述 75
6.1.1 建模方式 75
6.1.2 基本的三維模型 76
6.1.3 “特征”與三維建模 76
6.2 UG NX文件操作 78
6.2.1 新建文件 78
6.2.2 打開文件 79
6.2.3 文件保存 79
6.2.4 關閉部件和退出UG NX 8.5 80
6.3 體素 80
6.3.1 基本體素 80
6.3.2 在基礎體素上添加其他體素 87
6.4 布爾操作 89
6.4.1 布爾操作概述 89
6.4.2 布爾求和操作 89
6.4.3 布爾求差操作 90
6.4.4 布爾求交操作 90
6.4.5 布爾出錯消息 91
6.5 拉伸特征 91
6.5.1 拉伸特征簡述 91
6.5.2 創建基礎拉伸特征 92
6.5.3 添加其他特征 96
6.6 回轉特征 99
6.6.1 回轉特征簡述 99
6.6.2 矢量 101
6.6.3 創建回轉特征的一般過程 102
6.7 倒斜角 102
6.8 邊倒圓 103
6.9 UG NX8.5的部件導航器 105
6.9.1 部件導航器概述 105
6.9.2 部件導航器界面簡介 106
6.9.3 部件導航器的作用與操作 107
6.10 對象操作 109
6.10.1 控制對象模型的顯示 109
6.10.2 刪除對象 111
6.10.3 隱藏與顯示對象 111
6.10.4 編輯對象的顯示 112
6.10.5 分類選擇 113
6.10.6 對象的視圖布局 114
6.10.7 全屏顯示 114
6.11 UG NX 8.5中圖層的使用 115
6.11.1 圖層的基本概念 115
6.11.2 設置圖層 115
6.11.3 視圖中的可見圖層 118
6.11.4 移動至圖層 118
6.11.5 復制至圖層 118
6.11.6 圖層的應用實例 118
6.12 常用的基準特征 120
6.12.1 基準平面 120
6.12.2 基準軸 126
6.12.3 基準點 130
6.12.4 基準坐標系 136
6.13 孔 142
6.14 螺紋 144
6.15 拔模 145
6.16 抽殼 148
6.17 特征的編輯 149
6.17.1 編輯參數 149
6.17.2 編輯位置 150
6.17.3 特征移動 151
6.17.4 特征重排序 152
6.17.5 特征的抑制與取消抑制 152
6.18 掃掠特征 153
6.19 凸臺 154
6.20 腔體 155
6.21 墊塊 159
6.22 鍵槽 159
6.23 槽 162
6.24 三角形加強筋（肋） 163
6.25 縮放 165
6.26 模型的關聯復制 166
6.26.1 抽取體 166
6.26.2 陣列特征 169
6.26.3 鏡像特征 171
6.26.4 實例幾何體 172
6.27 特征的變換 173
6.27.1 比例變換 173
6.27.2 通過一直線作鏡像 175
6.27.3 變換命令中的矩形陣列 176
6.27.4 變換命令中的環形陣列 177
6.28 UG零件設計實際應用1——電器蓋 178
6.29 UG零件設計實際應用2——輪轂 183
6.30 UG零件設計實際應用3——軸箱 185
6.31 UG零件設計實際應用4——減速器
箱體 188
6.32 UG零件設計實際應用5——制動
踏板 191
6.33 UG零件設計實際應用6——蝶形
螺母 192
6.34 UG零件設計實際應用7——渦輪 194
第7章 曲面產品的設計 196
7.1 曲面設計概要 196
7.1.1 曲面設計的發展概況 196
7.1.2 曲面造型的數學概念 197
7.1.3 曲面造型方法 199
7.1.4 光順曲面的設計技巧 200
7.2 曲線設計 202
7.2.1 基本空間曲線 202
7.2.2 高級空間曲線 206
7.2.3 來自曲線集的曲線 211
7.2.4 來自體的曲線 217
7.3 曲線曲率分析 220
7.4 創建簡單曲面 221
7.4.1 曲面網格顯示 221
7.4.2 創建拉伸和回轉曲面 222
7.4.3 有界平面的創建 223
7.4.4 曲面的偏置 224
7.4.5 曲面的抽取 225
7.5 創建自由曲面 227
7.5.1 網格曲面 227
7.5.2 一般掃掠曲面 230
7.5.3 沿引導線掃掠 234
7.5.4 樣式掃掠 235
7.5.5 變化掃掠 236
7.5.6 管道 237
7.5.7 橋接曲面 238
7.5.8 藝術曲面 238
7.5.9 截面體曲面 240
7.5.10 N邊曲面 244
7.5.11 彎邊曲面 246
7.5.12 整體突變 249
7.6 曲面分析 249
7.6.1 曲面連續性分析 250
7.6.2 反射分析 251
7.7 曲面的編輯 252
7.7.1 曲面的修剪 252
7.7.2 曲面的延伸 255
7.7.3 X－成形 257
7.7.4 曲面的變形與變換 260
7.7.5 曲面的邊緣 262
7.7.6 曲面的縫合與實體化 266
7.8 曲面中的倒圓角 269
7.8.1 邊倒圓 269
7.8.2 面倒圓 271
7.8.3 軟倒圓 275
7.8.4 樣式圓角 278
7.9 UG曲面產品設計實際應用1 280
7.10 UG曲面產品設計實際應用2 284
7.11 UG曲面產品設計實際應用3 290
7.12 UG曲面產品設計實際應用4 293
7.13 UG曲面產品設計實際應用5 298
第8章 產品的自頂向下設計 303
8.1 自頂向下產品設計概述 303
8.2 WAVE幾何鏈接器 304
8.3 自頂向下設計的一般過程和方法 305
8.4 自頂向下設計綜合應用——手提式手
電設計 314
8.4.1 創建一級主控件——骨架模型 315
8.4.2 創建二級主控件 327
8.4.3 創建右側殼體 328
8.4.4 創建左側殼體 332
8.4.5 創建玻璃鏡片 335
8.4.6 創建燈罩 336
8.4.7 創建開關 338
8.4.8 編輯模型顯示 340
第9章 鈑金產品的設計 341
9.1 鈑金設計概述 341
9.2 UG鈑金概述 341
9.2.1 UG鈑金設計特點 341
9.2.2 UG鈑金設計基礎過程 342
9.3 NX鈑金模塊導入 342
9.3.1 NX鈑金模塊的工作界面 342
9.3.2 設置系統配置文件config.dpv 344
9.3.3 NX鈑金模塊的菜單及工具欄 345
9.3.4 NX鈑金模塊的首選項設置 346
9.4 基礎鈑金特征 348
9.4.1 突出塊 348
9.4.2 彎邊 350
9.4.3 輪廓彎邊 356
9.4.4 放樣彎邊 358
9.4.5 法向除料 360
9.4.6 折彎彎邊 362
9.4.7 高級彎邊 365
9.5 鈑金的折彎與展開 369
9.5.1 鈑金折彎 369
9.5.2 二次折彎 371
9.5.3 伸直 373
9.5.4 重新折彎 373
9.5.5 將實體零件轉換到鈑金件 374
9.5.6 邊緣裂口 376
9.5.7 展平實體 378
9.6 鈑金拐角的處理方法 379
9.6.1 倒角 380
9.6.2 封閉拐角 381
9.6.3 三折彎角 386
9.6.4 倒斜角 388
9.7 高級鈑金特征 390
9.7.1 凹坑 390
9.7.2 沖壓除料 393
9.7.3 百葉窗 396
9.7.4 筋 397
9.7.5 實體沖壓 400
9.8 鈑金設計綜合應用1 405
9.9 鈑金設計綜合應用2 409
9.10 鈑金設計綜合應用3 411
第10章 產品的裝配設計 423
10.1 裝配概述 423
10.2 裝配環境中的下拉菜單及工具條 424
10.3 裝配導航器 427
10.3.1 功能概述 427
10.3.2 預覽面板和依關性面板 428
10.4 組件的裝配約束說明 429
10.4.1 “裝配約束”對話框 429
10.4.2 “接觸對齊”約束 430
10.4.3 “中心”約束 431
10.4.4 “角度”約束 431
10.4.5 “平行”約束 431
10.4.6 “垂直”約束 432
10.4.7 “距離”約束 432
10.4.8 “固定”約束 432
10.5 裝配的一般過程 433
10.5.1 概述 433
10.5.2 添加第一個部件 433
10.5.3 添加第二個部件 434
10.5.4 引用集 435
10.6 部件的陣列 436
10.6.1 部件的“從實例特征”陣列 436
10.6.2 部件的“線性”陣列 437
10.6.3 部件的“圓形”陣列 438
10.7 編輯裝配體中的部件 439
10.8 爆炸圖 439
10.8.1 爆炸圖工具條 439
10.8.2 新建/刪除爆炸圖 440
10.8.3 編輯爆炸圖 442
10.9 簡化裝配 444
10.9.1 簡化裝配概述 444
10.9.2 簡化裝配操作 444
10.10 多截面動態剖 446
10.11 模型的外觀處理 447
10.12 裝配設計范例1——絲桿傳動機構
裝配 450
10.13 裝配設計范例2——軸箱裝配 455
第11章 產品的測量與分析 463
11.1 模型的測量 463
11.1.1 測量距離 463
11.1.2 測量角度 465
11.1.3 測量曲線長度 466
11.1.4 測量面積及周長 467
11.1.5 測量最小半徑 467
11.2 模型的基本分析 468
11.2.1 模型的質量屬性分析 468
11.2.2 模型的偏差分析 468
11.2.3 模型的幾何對象檢查 469
11.2.4 裝配干涉檢查 470
第12章 產品的運動仿真與分析 472
12.1 運動仿真概述 472
12.1.1 進入運動仿真模塊 473
12.1.2 運動仿真模塊中的菜單及按鈕 473
12.1.3 運動仿真參數設置 475
12.1.4 運動仿真流程 477
12.2 連桿和運動副 477
12.2.1 連桿 477
12.2.2 運動副和驅動 480
12.3 力學對象 483
12.4 創建解算方案 484
12.5 運動分析 485
12.5.1 動畫 485
12.5.2 圖表 486
12.5.3 填充電子表格 487
12.5.4 智能點、標記與傳感器 488
12.5.5 干涉、測量和跟蹤 490
12.6 編輯仿真 494
12.6.1 編輯運動對象 494
12.6.2 主模型尺寸 494
12.6.3 函數編輯器 495
12.7 運動仿真與分析綜合應用 495
第13章 產品的工程圖設計（基礎） 501
13.1 工程圖概述 501
13.1.1 工程圖的重要性 501
13.1.2 UG NX 8.5工程圖的特點 502
13.1.3 工程圖的組成 502
13.1.4 工程圖環境中的下拉菜單與工具條 503
13.1.5 部件導航器 507
13.2 工程圖參數預設置 508
13.2.1 工程圖參數設置 508
13.2.2 原點參數設置 509
13.2.3 注釋參數設置 510
13.2.4 剖面線參數設置 510
13.2.5 視圖參數設置 511
13.2.6 標記參數設置 512
13.3 圖樣管理 513
13.3.1 新建工程圖 513
13.3.2 編輯已存圖樣 513
13.4 視圖的創建與編輯 514
13.4.1 基本視圖 514
13.4.2 視圖的操作 516
13.4.3 視圖的樣式 518
13.4.4 局部放大圖 520
13.4.5 全剖視圖 521
13.4.6 半剖視圖 522
13.4.7 旋轉剖視圖 523
13.4.8 階梯剖視圖 523
13.4.9 局部剖視圖 524
13.4.10 斷開視圖 526
13.4.11 顯示與更新視圖 527
13.4.12 對齊視圖 528
13.4.13 編輯視圖 529
13.5 標注與符號 531
13.5.1 尺寸標注 531
13.5.2 注釋編輯器 534
13.5.3 基準符號標注 536
13.5.4 形位公差標注 537
13.5.5 中心線 537
13.5.6 表面粗糙度符號 539
13.5.7 標識符號 540
13.5.8 自定義符號 541
13.6 鈑金工程圖 542
13.6.1 鈑金工程圖概述 542
13.6.2 鈑金工程圖設置 542
13.6.3 創建鈑金展開視圖 544
13.6.4 鈑金工程圖范例 546
13.7 UG工程圖設計綜合實際應用 551
第14章 產品的工程圖設計（高級） 560
14.1 工程圖的打印出圖 560
14.2 在圖紙上放置圖像 561
14.3 定制符號 562
14.3.1 創建定制符號庫 562
14.3.2 創建新的定制符號 563
14.3.3 在圖紙中插入定制符號 566
14.3.4 編輯定制符號 568
14.3.5 更新定制符號 569
14.4 跟蹤圖紙更改 570
14.4.1 創建快照數據 571
14.4.2 疊加CGM 571
14.4.3 打開與關閉跟蹤更改 572
14.4.4 比較報告 573
14.5 GC工具箱 575
14.5.1 屬性工具 575
14.5.2 替換模板 577
14.5.3 圖紙拼接 578
14.5.4 導出零件明細表 580
14.5.5 裝配序號排序 582
14.5.6 創建坐標列表 583
14.5.7 添加技術要求 584
14.5.8 創建網格線 586
14.5.9 尺寸標注樣式 588
14.5.10 尺寸排序 592
14.5.11 齒輪參數表和齒輪簡化圖樣 593
14.5.12 彈簧簡化視圖 594
第15章 產品結構的有限元分析 596
15.1 有限元分析概述 596
15.1.1 有限元CAE設計的優勢 596
15.1.2 進入運動仿真模塊 597
15.1.3 高級仿真模塊中的工具欄介紹 597
15.1.4 UG NX有限元分析流程 602
15.2 有限元分析的一般過程 602
15.3 組件有限元分析應用 610
15.4 梁結構有限元分析應用 616
15.5 殼結構有限元分析應用 620
第16章 產品的外觀設置與渲染 626
16.1 材料/紋理 626
16.1.1 材料/紋理對話框 626
16.1.2 材料編輯器 627
16.2 燈光效果 630
16.2.1 基本光源 631
16.2.2 高級光源 632
16.3 展示室環境設置 633
16.3.1 編輯器 633
16.3.2 查看轉臺 634
16.4 基本場景設置 634
16.4.1 背景 634
16.4.2 舞臺 635
16.4.3 反射 636
16.4.4 光源 636
16.4.5 全局照明 637
16.5 視覺效果 638
16.5.1 前景 638
16.5.2 背景 638
16.6 高質量圖像 639
16.7 藝術圖像 640
16.8 渲染范例1——機械零件的渲染 642
16.9 渲染范例2——圖像渲染 645
第17章 管道布線設計 648
17.1 管道設計概述 648
17.1.1 UG管道設計工作界面 649
17.1.2 UG管道設計的工作流程 649
17.2 管道布線綜合應用 650
17.2.1 進入管道設計模塊 650
17.2.2 管道部件設計 651
17.2.3 創建第一條管道線路 662
17.2.4 創建第二條管道線路 668
17.2.5 創建第三條管道線路 671
17.2.6 創建第四條管道線路 678
17.2.7 創建第五條管道線路 682
17.2.8 創建第六條管道線路 687
17.2.9 創建第七條管道線路 694
17.2.10 保存結果文件 700

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