作者：高玉新,李丽华,方淳,等
出版社：机械工业出版社
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UG NX 10.0模具设计教程试读：
前言
UG（Unigraphics）是西门子UGS PLM软件推出的一款功能强大的CAD/CAM/CAE集成软件，广泛应用于航空航天、汽车、通用机械、工业设备、医疗器械等行业。UG NX 10.0是目前UG公司推出的新版本，它在原有版本的基础上进行了多处改进，并支持中文路径和中文文件名命名。Mold Wizard 10.0（注塑模向导）是UG NX 10.0的一个专业应用模块，可方便地实现注塑模具的三维设计。Mold Wizard 10.0减少了设计和验证模具所需的时间，增强了用于注塑零部件验证的HD3D可视化工具，使区域分析及定义、分型设计、标准件加载、冷却系统设计等过程更加方便、快捷和高效。
本书结构严谨，讲解清晰，实例丰富且针对性强，每个模具工具命令的应用均附以实例进行讲解。每章也以针对性强的实例为引导，深入浅出地介绍模具设计的一般过程和操作技巧，使读者能够较快掌握使用UG NX10.0/Mold Wizard注塑模向导进行模具设计的方法和步骤。本书主要分为两大部分，共9章，主要内容安排如下。
第一部分为建模基础，包括第1章和第2章。
第1章概括介绍UG NX 10.0的工作界面、基础操作、图层及坐标系的应用。
第2章介绍采用UG的建模模块进行绘图、实体造型和自由曲面造型的基本操作方法，以及采用装配模块进行零部件装配的基本操作方法。
第二部分为模具设计，包括第3～9章。
第3章介绍注塑模设计所涉及的一些基础知识，包括注塑模具的基本结构、UG NX 10.0 注塑模向导模块简介及应用Mold Wizard 10.0进行模具设计的一般流程。
第4章介绍采用注塑模向导模块进行模具设计的初期准备过程，包括项目初始化、设置模具坐标系、定义工件和型腔布局。
第5章介绍采用注塑模工具对模型的开放区域进行修补的一般过程和方法。
第6章介绍采用模具分型工具进行分型设计的方法和步骤，包括区域分析、定义区域和分型线、设计分型面和创建型腔、型芯部件。
第7章介绍添加模架和标准件的方法和步骤，包括模架库、定位圈、浇口套、镶件设计，并着重介绍滑块和斜顶的创建和编辑过程。
第8章介绍浇注系统和冷却系统的设计，包括浇口设计、分流道设计及冷却系统设计。
第9章为一个综合实例，介绍了仪表盖模具设计的全过程。
本书作者均为长期进行UG教学的教师或生产一线的工程师，具有丰富的模具设计经验。本书主要由高玉新、李丽华编写，参与编写工作的还有管殿柱、方淳、李文秋、管玥、宋一兵、王献红、赵景波、付本国、张轩、谈世哲、张洪信。
由于作者水平有限，书中难免存在疏漏之处，欢迎广大读者批评指正。
编者
第1章 UG NX 10.0基础知识
UG NX 10.0是由Siemens PLM Software发布的CAD/CAM/CAE一体化解决方案软件。该软件采用同步建模技术，支持基于特征的无参数建模技术，可以大幅提高设计速度，并且集成了级进模向导、钣金模块、注塑模向导等专业应用模块，广泛应用于模具设计领域。本章主要介绍了UG NX 10.0的功能模块、工作环境和常用工具，最后通过一个入门引例介绍UG NX 10.0建模的一般步骤。
本章重点
●熟悉UG NX 10.0的工作环境
●掌握UG NX 10.0的常用工具
●了解UG NX 10.0建模的一般步骤
1.1 了解UG NX 10.0
UG NX是Siemens公司推出的一套CAD/CAM/CAE一体化软件系统。它是当前工业领域先进的计算机辅助设计、分析和制造软件之一，它的功能覆盖了从概念设计到产品生产的整个过程，并且广泛地运用在汽车、航天、模具加工及设计和医疗器械等行业。它提供了强大的实体建模技术和高效的曲面建构能力，能够完成复杂的造型设计，与装配功能、2D出图功能、模具加工功能及PDM之间的紧密结合，使UG在工业界成为一套出色的高级CAD/CAM软件系统。1.1.1 UG NX的主要技术特点
1.建模的灵活性
UG NX采用基于特征的建模方法作为实体造型的基础，形象直观，类似于工程师传统的设计方法，并能采用参数控制。另外，UG的混合建模技术，将实体建模、曲面建模、线框建模、显示几何建模与参数化建模等建模技术融于一体，具有很强的灵活性。
2.强大的二维图形设计功能
UG NX的二维图功能强大，可以方便地从三维实体模型直接生成二维工程图，可以按照ISO标准生成各种剖视图，以及标注尺寸、几何公差和汉字说明等。
3.良好的用户界面
UG NX具有良好的用户界面，绝大多数功能都可以通过图形化的界面进行操作。操作对象时，具有自动推理功能；在每个操作步骤中，都有相应的提示信息，便于用户做出正确的选择。此外，UG NX 10.0采用全新的用户界面，方便用户更加快速地选择工具命令，提高了设计效率。
4.强大的模具设计功能
UG NX具有强大的注塑模具设计功能。应用UG专业的注塑模具向导模块（Mold Wizard），可方便地进行模具设计。Mold Wizard配有常用的模架库与标准件库，方便用户在模具设计过程中选用，大大地提高了模具设计速度和模具标准化程度。1.1.2 UG NX的功能模块
UG NX由许多功能模块组成，每一个模块都有自己独立的功能，用户可以根据需要调用其中的一个或几个模块进行设计。用户还可以调用系统的附加模块，或者使用软件进行二次开发。下面简要介绍UG NX集成环境中的4个主要应用模块。
1.基础环境
入口模块（Gateway）是UG NX启动后自动运行的第一个模块，是其他应用模块运行的公共平台。在该模块下可以打开已经存在的部件文件，创建新的部件文件，改变显示部件，分析部件，还可以启动在线帮助、输出图纸、执行外部程序等。
2.建模模块
建模模块用于创建三维模型，是UG NX中的核心模块。UG NX软件所擅长的曲线功能和曲面功能在该模块中得到了充分体现，可以自由地表达设计思想和进行创造性的改进设计，从而获得良好的造型效果和造型速度。由于进行模具设计需要具有一定的建模基础，本书将在第2章对建模基础模块进行介绍。
3.装配模块
使用UG NX的装配模块可以很轻松地完成所有零件的装配工作。在组装过程中，可以采用“自顶向下”和“自底向上”的装配方法，快速跨越装配层来直接访问任何组件或子装配图的设计模型。支持装配过程中的“上下文设计”方法，从而可以在装配过程中改变组件的设计模型。由于进行模具设计需要具有一定的装配基础，本书将在第2章对装配模块进行介绍。
4.制图模块
使用UG NX三维模型生成工程图简单方便，设计者只需对系统自动生成的视图进行简单的修改或标注就可以完成工程图的绘制。同时，如果在实体模型或工程图二者之中作了任何修改，其改动结果都会立即反映到另一个中，使得工程图的创建更加轻松快捷。当然也可以用曲线功能直接生成工程图，但是这样就失去了使用UG NX开发产品的优势和意义。1.1.3 UG NX 10.0的新增功能
UG NX 10.0推出了用于CAD建模、验证、制图、仿真/CAE、工装设计和加工流程的增强功能，可以提高整个产品开发过程中的生产效率，帮助用户以较低的成本更快地提供质量更高的产品。UG NX 10.0的新增功能简介如下。
1）支持中文路径和文件中文命名。
2）新增航空设计选项，钣金功能增强。
3）在草图模块，新增了草图同步建模功能，样条曲线功能增强，优化了2D曲线功能。
4）在建模方面，“NX创意塑型”功能得到增强。
1.2 UG NX 10.0操作界面
要使用UG NX 10.0软件进行工程设计，必须进入该软件的操作环境。用户可通过新建文件的方法进入软件的操作环境，或者通过打开文件的方式进入操作环境。
选择“标准”工具栏中的“开始”→“所有程序”→“Siemens NX 10.0”→“NX 10.0”命令，即可进入UG NX 10.0单机版的主界面，如图1-1所示。此时还不能进行实际操作。建立一个新文件或打开一个已存文件（如打开一个gaizi.prt文件）后，进入如图1-2所示的基础操作环境，该环境是其他应用模块的基础平台。图1-1 UG NX 10.0中文版主界面图1-2 UG NX 10.0基础操作环境
单击图1-2中菜单工具栏“应用模块”选项卡可以进入相关应用模块。下面通过建模模块的工作界面具体介绍UG NX 10.0主工作界面的组成。
单击菜单工具栏“应用模块”选项卡→“设计”分组→“建模”按钮
，进入建模模块，其工作界面如图1-3所示。该工作界面主要包括快速访问工具栏、标题栏、菜单工具栏、工具按钮组、菜单、选择栏、资源工具栏和导航器、提示栏/状态栏和工作区。图1-3 UG NX 10.0工作窗口
1.快速访问工具栏
快速访问工具栏主要有“保存”“撤销”“复制”“粘贴”“窗口”等按钮，供用户在建模过程中快速选择。
2.标题栏
标题栏显示了软件名称和版本号，以及当前正在操作的部件文件名称。如果对部件已经进行了修改，但还没有进行保存，其后还显示有“（修改的）”。
3.菜单工具栏
菜单工具栏包含了该软件的主要功能，系统所有的命令和设置选项都归属到不同的菜单下。单击其中任何一个菜单选项卡时，都会展开多个面板（分组），每个分组中包含了多个同类命令。
4.工具按钮组
工具按钮组提供了菜单工具栏中不同选项卡下面的不同分组命令。工具按钮以“组”的形式给出。
5.菜单
UG NX 10.0的菜单栏默认状态下位于资源工具栏上部，在“菜单”下拉列表中提供了常用的菜单命令。
6.选择栏
选择栏中主要包括过滤器及建模过程中的捕捉设置。
7.资源工具条
资源工具条用于浏览编辑创建的草图、基准平面、特征和历史记录等。
在默认情况下，资源工具条位于窗口的左侧。通过选择资源工具条上的图标可以调用装配导航器、部件导航器、操作导航器、Internet、帮助和历史记录等。对于每一种导航器，都可以直接在其项目上右击，在弹出的快捷菜单中选择相应命令快速进行各种操作。在模具设计过程中，资源导航器更是得到频繁应用。
8.提示栏/状态栏
提示栏/状态栏默认状态位于最下部，主要用来显示系统或图元的状态，例如显示命令结束的信息等。
在执行各种功能操作时，应注意提示栏和状态栏的相关信息。根据这些信息可以清楚下一步要做的工作以及相关操作的结果，以便及时做出调整。
9.绘图区
绘图区就是绘图工作的主区域。在绘图模式中，绘图区内会显示选择球和辅助工具栏，用以进行建模工作。
提示：UG NX 10.0的用户操作界面相比UG NX 8.0及以前的版本发生了较大变化。本书采用软件的默认操作界面，操作系统采用了Windows 7系统。用户也可选择“菜单”→首选项”→“用户界面”命令，打开“用户界面首选项”对话框，然后可以把系统默认的操作界面改成经典模式。
1.3 UG NX 10.0基本操作
UG NX 10.0的基本操作：包括打开、保存文件，鼠标的使用，模型的显示和隐藏，对象的选取，信息查询与分析等内容。1.3.1 打开、保存文件
在设计过程中，经常需要对文件打开或保存，下面将介绍打开、保存文件的方法。
1.打开文件
打开文件就是将保存在系统中的文件打开，包括已完成或尚未完成的档案文件。UG NX常用的打开文件方式有3种。
●在“标准”标准工具栏中单击“打开”按钮。
●选择菜单“文件”→“打开”命令。
●按〈Ctrl+O〉组合键。
2.保存文件
保存文件就是将已完成或尚未完成的文件保存在系统的某个位置中。在进行产品设计或编程加工操作的过程中，必须养成经常保存文件的习惯，以防突发事情的发生，造成文件的丢失。
UG NX常用的保存文件的方式有3种。
●在“标准”工具栏中单击“保存”按钮
●选择菜单“文件”→“保存”命令，或选择“文件”→“另存为”命令
●按〈Ctrl+S〉组合键。1.3.2 鼠标的使用
鼠标在UG NX软件中的使用率非常高，在设计过程中起着非常重要的作用，可以实现平移、缩放、旋转以及快捷菜单等操作。建议使用应用最广的三键滚轮鼠标，鼠标按键中的
左、中（滚轮）、右键在UG软件中的作用如表1-1所示。表1-1 三键滚轮鼠标的操作功能
在工作区中的空白处右击弹出如图1-4所示的快捷菜单，主要包括“编辑截面”“剪切截面”“测量距离”“撤销”等工具按钮。右击即可打开如图1-5所示的快捷菜单，在该菜单中包含一些常用命令及视图控制命令等，可以方便操作。在模型上右击可弹出推断式菜单，如图1-6所示，通过该菜单可快速实现对模型的编辑操作。图1-4 工作区快捷菜单图1-5 快捷菜单图1-6 推断式菜单1.3.3 模型的视图显示方位和显示样式
在设计过程中，需要经常改变视角来观察模型，调整模型以线框图或着色图来显示。模型视图的操作主要通过“视图”选项卡→“方位”分组中的工具按钮来进行。
1.模型的视图显示方位
通过视图方位的切换和调整，可方便、快捷地观察模型的各个方向的视图。
在“视图”选项卡→“方位”分组中有8个工具按钮可对视图进行不同方位的观察，如图1-7所示。模型视图的观察视角如表1-2所示。表1-2 模型视图显示方位
2.模型的显示样式
对模型或模具装配进行观察时，为了达到不同的观察效果，需要经常改变模型对象视图的位置和角度，以便进行操作。在“视图”选项卡→“方位”分组中列出了用于显示视图方位的工具按钮，如图1-8所示。表1-3列出了常用的模型视图显示样式。图1-7 模型的观察视角图1-8 视图显示样式表1-3 模型视图显示样式
另外，在“视图”选项卡→“方位”分组中还提供了观察视图常用的操作，如放大、缩小、旋转和平移等。单击“适合窗口”按钮，模型将以合适大小全部显示在绘图区内。1.3.4 模型的显示和隐藏
在创建复杂模型或进行模具设计时，常需要将当前不需要操作的对象进行隐藏，UG NX提供了多种隐藏对象的方法。
1）选择菜单“编辑”→“显示和隐藏”命令，弹出如图1-9所示的“显示和隐藏”对话框。单击对象右边的“+”或“-”将显示或隐藏该对象。例如，单击“显示和隐藏”对话框中“草图”右侧的“-”号，将草图对象隐藏，如图1-10所示。
2）在绘图窗口中可选择部件或对象，然后右击，在弹出的快捷菜单中选择相关命令将对象隐藏。
3）在模具设计过程中常利用“装配导航器”显示和隐藏模具组件，操作时只需将所选组件进行“勾选”和“取消勾选”即可显示或隐藏模具零部件。图1-9 “显示和隐藏”对话框图1-10 隐藏草图对象a)操作前 b)操作后
4）如需要将隐藏的对象显示出来，可选择菜单“编辑”→“显示和隐藏”→“全部显示”命令，或按快捷键〈Ctrl+Shift+U〉，可将隐藏的部件显示在绘图区中。【例1-1】模具组件的显示和隐藏。
1）选择“文件”→“打开”命令，打开附带光盘文件ch01\eg\eg_01\case5_top_000.prt，如图1-11所示。该文件为一个模具装配文件。
2）在资源工具条中打开“装配导航器”，将“case5_dm_025”模型树下的分支“case5_movehalf_032”和“case5_fixhalf_030”取消勾选，则将模架隐藏，只显示型腔和型芯，如图1-12所示。图1-11 模具装配图图1-12 隐藏模架
3）单击“视图”选项卡→“样式”分组→“着色”按钮，进行模型着色处理，模型由线框显示变为着色显示，如图1-13所示。图1-13 将模型着色处理
4）在“装配导航器”中，展开“case5_layout_021”模型树，在其“case5_prod_003”分支中将“case5_Cavity_ 002”和“case5_Parting-set_020”取消勾选，则型腔和产品体隐藏，只显示型芯，如图1-14所示。
5）选择菜单“编辑”→“显示和隐藏”→“全部显示”命令，或按快捷键〈Ctrl+Shift+U〉，可将隐藏的部件显示在绘图区中。图1-14 隐藏型腔和产品体1.3.5 对象的选取
在设计过程中，需要经常选择图素进行隐藏、改变形状或放大/缩小等操作。在选择图素的同时还要考虑到选择的准确性及时效性，因此UG NX软件基于不同的设计需要对图素的选择功能提供了人性化的设置。本节的操作模型见附带光盘文件ch01\ch01_01\gaizi.prt。
选择图素的常用方法有3种。
1）直接用鼠标选择可以看到的对象。
当鼠标靠近所选的对象时，对象将高亮显示，单击可将其选中，如图1-15所示。图1-15 选择对象
2）利用“类选择”对话框对对象进行分类选择。
选择菜单“编辑”→“对象显示”命令，弹出如图1-16所示的“类选择”对话框。在该对话框的“过滤器”选项组中单击“类型过滤器”按钮，系统弹出“按类型选择”对话框，如图1-17所示。选择“面”类型，此时可用鼠标选取模型上所需的面。图1-16 “类选择”对话框图1-17 根据“面”类型进行选择
3）利用UG的“快速拾取”功能选择对象。
当模型比较复杂，有较多对象或特征重叠时，可用“快速拾取”功能来选取所需的对象。其方法是将鼠标停留在所选取的对象特征上，当指针变成“十字”形时，单击，系统弹出“快速拾取”列表框，如图1-18所示。在对话框中移动鼠标，对象会高亮显示，用户可根据需要选取特征。图1-18 “快速拾取”功能1.3.6 信息查询与分析
在建模过程中，可利用UG的对象与模型分析功能，及时对三维模型进行几何计算和物理特性分析。在模具设计过程中也需要经常查询部件的长度、角度及模型信息，以方便设置标准件参数。在菜单“分析”选项卡中有“测量”“显示”“曲线形状”等分组，如图1-19所示。利用“测量”分组中提供的工具按钮可方便地查询对象信息。图1-19 “分析”选项卡
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