数字化设计与仿真 课件 1.1UG介绍

数字化设计与仿真《数字化设计与仿真》是一门专业核心课程，针对机械电子工程本科专业开设，培养学生熟悉UG常用三维实体建模、装配命令，综合运用三维CAD技术、运动仿真技术、PLC控制技术，结合典型工程案例，循序渐进地掌握各类机构设计和分析方法，为今后的相关课程学习打下基础。《数字化设计与仿真》的先修课程包括：机械制图、机械设计基础、plc应用技术等；后续课程包括：机电产品创新设计综合实训、智能制造系统等，是实现数字孪生技术的基础。1课程介绍数字孪生介绍1教室1教室2实训室1实训室2物理世界数字孪生数据流决策流数字孪生的实质是建立现实世界物理系统的虚拟数字镜像，包含产品数字化、设备数字化、工艺流程数字化、PLM、MES、TIA等从技术角度，数字孪生集成了建模与仿真、虚拟现实，物联网、云边协同以及人工智能等技术。1课程介绍问：数字化孪生技术和UG之间有什么关系？答：UG软件提供了一个基本虚拟产品开发环境，使产品开发从设计到真正的加工实现了数据的无缝集成，可以较好的优化企业的产品设计与制作；实现知识驱动和利用知识库进行建模。问：智能制造系统和数字化双胞胎技术之间的关系？答：智能制造系统首先需要感知、建模，然后才能分析推理。因此，如果没有数字化双胞胎技术对现实生产体系的准确模型化描述，则难以构建后续的智能制造系统。问：什么是数字孪生技术？答：数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。1课程介绍NX介绍UGNX软件提供了一个基本虚拟产品开发环境，使产品开发从设计到真正的加工实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制作；实现了知识驱动和利用知识库进行建模，同时能自上而下进行设计子系统和接口，是完整的系统库的建模。

UG基于特征的建模方法，采用参数控制。

1NX介绍

机电一体化概念设计解决方案（MCD）将机械自动化与电气和软件结合起来，包括机械，机电，传感器，驱动等多个领域部件的概念设计，工程师们可用于新产品集成管理，机械设计，电气，自动化等专业概念的3D建模和仿真，提供了机电设备设计过程中硬件在软件环境中仿真调试，通过虚拟设备与PLC连接，对产品可靠性进行虚拟调试。MCD可加快机械、电气和软件设计等学科产品的开发速度，是工作领域中不可或缺的工具。设计迭代产生的误差进一步降低，成为一个综合各学科领域的研发平台。

1NX介绍1NX介绍1问：问什么在有的教材或课程中称呼该软件为UG，有的则称呼为NX，还有的称之为UGNX？答：UG，NX和UGNX表征的都是同一款软件，UG是经过了多次被收购（最后被西门子收购），逐步演变成现在的UGNX或NX，所以UG跟NX本质上同一软件，只是版本不一样而已。问：MCD是什么，他和UG之间的关系是？答：MCD（机电一体化概念设计）是UG软件中的一个模块。该模块可以将机械自动化与电气和软件结合起来，组包括机械、机电、传感器、驱动等多个领域部件的概念设计，工程师们可以用于新产品集成管理，机械设计，电气，自动化等专业概念的3D建模和仿真，提供了机电设备设计过程中硬件在环境中仿真调试，通过虚拟设备与PLC连接，对产品可靠性进行虚拟调试。NX介绍启动UG通过双击桌面UG快捷方式图表，或者单击“开始”

“SiemensNX”

“NX”命令，即可启动UG，进入开始界面。

1UG欢迎界面NX介绍新建零件文件单击“文件”→“新建”命令，弹出“新建”对话框，新建模型文件。

1“新建”对话框NX介绍打开零件文件单击“文件”→“打开”命令，弹出“打开”对话框，可以打开已有文件，支持的文件类型包括：部件文件.prt、用户自定义特征文件.udf、SolidEdge装配文件.asm、SlidEdge部件文件.par、SolidEdge钣金文件.psm和书签.bkm等。

1打开模型文件NX介绍11.标题栏4.导航栏2.工具栏3.菜单栏5.绘图区6.状态栏NX介绍文件——首选项——用户界面——布局：定制修改部件颜色常用菜单命令菜单——工具——定制菜单——格式——图层设置显示/隐藏编辑截面选择对象

1NX介绍11.用户界面首选项单击“文件”→“首选项”→“用户界面”命令，弹出“用户界面首选项”对话框，如下图所示。用户界面首选项对话框Tips:①用户可以按照个人绘图习惯对相关设置进行修正，例如可以在“主题”

“类别”改为“经典”，则整体主题呈现出黑色—和低版本UG的操作界面相统一；②修正设置后，需要单击“应用”才能设置的应用。NX介绍12.定制工具菜单定制工具菜单需要进入“定制”对话框（如下左图所示），有两种路径可以进入此对话框，分别为：①单击“菜单”

“工具”

“定制”命令；②单击“绘图区”右上角的“小三角”图标。单击定制对话框Tips:①可以定制菜单栏里面的按钮内容；②可以定制快捷按键；②可以定制工具栏里面的工具内容；③可以定制图标大小和工具是否显示。NX介绍13.图层图层是为了便于我们在设计时对部件的管理，通常将各个部件放在不同的工作层中进行设计、编辑及保存等操作。如果要对某个部件进行编辑修改，只需将部件所在图层设置为当前的工作图层。图层编辑路径Tips:①也可以通过单击“菜单”→“格式”→“图层设置”命令，进入“图层设置”对话框；NX介绍14.显示与隐藏单击“视图”→“显示和隐藏”命令或通过快捷键“Ctrl+W”，弹出“显示和隐藏”对话框，在类型树中显示不同类型对象，单击“+”按钮显示指定类型对象，单击“-”按钮，隐藏指定类型对象，单击“关闭”按钮，关闭对话框，Tips:当机构复杂，存在较多的部件相互交叠时，建议使用图层，当重复交叠的部件较少时，建议使用隐藏与显示；显示与隐藏对话框NX介绍15.视图剖视单击“视图”→“编辑截面”命令，弹出“视图剖视”对话框，设置“截面名”，选择截面方向，可以通过偏置数值来调节截面位置，单击“确定”按钮，生成截面。视图剖切对话框NX介绍16.用户默认设置“菜单”

“文件”

“实用工具”颜色详细色号用户默认设置对话框NX介绍鼠标左键：点选；左键是使用率最高的，打开软件，选择工具，选择对象都用到它。在工作区点击则弹出一组快捷键，可要据需要选择使用，比再从菜单栏选用快多了；鼠标右键：点击；在工作区点击则会弹出更多的快捷菜单选择，可据需要选择使用；在菜单栏点击，则会弹出自定义菜单选项，可进行菜单界面设置。长按右键则会弹热键快捷键；鼠标中键：长按，在工作区内会旋转对象视图，这也是最常用的。滚动滚轮，工作区内的对象视图会进行收缩；还有一种就是组合键。中键+左键（Ctrl），缩放视图，中键+右键（Shift），移动视图。Shift+左键，取消；

1左键（MB1）选择和编辑图形中键（MB2）缩放/旋转/“OK”右键（MB3）显示右键菜单三维建模/草图绘制

21.创建草图①电脑自带三个互相垂直的面，即XY/XZ/YZ平面；②曲线-创建草图，草图属于二维平面；③指定平面的时候可以创建一个平面和指定参考方向草图创建对话框Tips:①点生线，线生面，面生实体，所以，草图的创建与绘制常常作为前置工作出现在拉伸、旋转特征创建中。②草图方向是用来确定草图中X轴的方向，该方向可以和基准坐标系的X轴方向不一致。1.绘图工具2.约束工具3.捕捉工具进入草图后的工具栏界面三维建模/草图绘制

22.绘制草图（直线和圆）①需要开启“捕捉”，自动添加约束打开；②可以先绘制图形，后标注尺寸，运用尺寸来驱动元素，称为参数化；③尺寸可以输入数值或者算式；④可以自定义添加约束关系；如何固定（直线和圆）:①通过尺寸表注，固定直线/圆到基准线的距离。②通过约束工具，将直线/圆通过多种范式的约束，进行固定。直线的绘图与固定Tips:①如右图所示，我们直接表注的尺寸，以“深蓝色”进行表征；②自动尺表注的尺寸，则以“咖啡色”进行表征；③如右图所示，当前直线在Y周方向仍然存在一个自由度。坐标/极坐标形式输入点信息圆的两种确定方式三维建模/草图绘制

23.绘制草图（约束工具）UG中有两种范式的约束工具分别为：尺寸约束和几何约束。①尺寸约束就是为草图标注尺寸，使草图满足设计要求并让草图固定。②几何约束一般用于定位草图对象和确定草图对象之间的关系。两种约束的对话框如下图所示。几何约束对话框要约束（移动）的曲线约束到（相对固定）的曲线将鼠标放在特定约束工具上，会有提示约束方法和约束内容尺寸约束对话框三维建模/草图绘制25.拉伸特征拉伸命令用于沿着矢量拉伸截面来创建特征。在特征组中单击拉伸按钮，弹出拉伸对话框。①表区域驱动（截面）：截面是指拉伸特征的截面曲线，他可以是开放的曲线（拉伸成为片体），也可以是闭合曲线（拉伸成为体）；②方向：确定拉伸矢量方向及更改拉伸矢量方向；③限制：确定拉伸方式，拉伸方式包括“值”、“对称值”，“直至选定”，“直至延伸部分”和“贯通”；三维建模/草图绘制27.旋转特征旋转命令用于通过绕轴旋转来创建特征。在“特征”组中单击“旋转”按钮，弹出“旋转”对话框，如下图所示：旋转需要提前绘制好旋转轴，并且绘制草图只需要绘制一半即可工程图绘制24.二维工程图绘制利用UG的Modeling功能构建的零件和装配模型，可以被导引到UG制图（工程图）功能中，以快速地生成二维工程图，由于UG工程图是基于三维实体模型的二维投影所得到的二维工程图，因此工程图与三维实体模型是完全关联的。也就是说，实体模型的尺寸、形状和位置的任何改变，都会引起二维工程图发生实时变化。①图纸的创建装配210.装配UG装配过程是在装配中建立部件之间的链接关系，并通过装配条件在部件之间建立约束关系来确定部件在产品中的位置。在装配中，部件的几何体是被应用到装配中的，而不是复制到装配中的。相关概念：①子装配。子装配是