作者：高玉新,戴晟,管殿柱,等
出版社：机械工业出版社
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UG NX 8.0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 8.0是目前UG公司推出的最新版本，与之前的版本相比，新增了齿轮设计模块和同步建模技术增强功能。Mold Wizard 8.0（注塑模向导）是UG NX 8.0的一个专业应用模块，可方便地实现注塑模具的三维设计。新版本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。Mold Wizard 8.0使区域分析及定义、分型设计、镶件和电极设计、冷却系统设计等过程更加方便、快捷和高效。
本书以实例为引导，深入浅出地介绍了应用注塑模向导模块所需掌握的建模基础和模具设计的一般过程。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。
第1章概括地介绍UG NX 8.0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。
第3章介绍注塑模设计所涉及的一些基本知识，包括注塑模具的基本结构、UG NX 8.0注塑模向导模块简介及应用Mold Wizard 8.0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，介绍了仪表盖模具的设计过程。
本书作者均为长期进行UG教学的教师或为生产一线的工程师，具有丰富的模具设计经验。本书在内容编排上以电动车充电器下盖产品的模具设计为总线，从该产品的建模到模具设计的各个环节，前后连贯，逻辑性强，使读者能够轻松掌握模具设计的流程及设计方法。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，并附有配书光盘，便于进行操作和学习，使读者能够轻松入手，快速掌握注塑模具设计的方法和技巧。
本书主要由高玉新、李丽华、戴晟编写，参与编写工作的还有管殿柱、方淳、薛娜、李文秋、宋一兵、王献红、段辉、刘娜。
由于作者水平有限，书中难免存在疏漏和不足，欢迎广大读者批评指正。编者
第1章 UG NX 8.0基础知识
UG NX 8.0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，是PLM行业内首个支持基于特征的无参数建模技术，可以大幅度提高设计速度，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UG NX 8.0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 8.0建模的一般步骤。
本章重点
●熟悉UG NX 8.0的工作环境
●掌握UG NX 8.0的常用工具
●了解UG NX 8.0建模的一般步骤
1.1 了解UG NX 8.0
UG NX是Siemens公司推出的一套CAD/CAM/CAE一体化软件系统。它是当前工业领域最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。UG NX提供了强大的实体建模技术和高效的曲面建构能力，能够完成最复杂的造型设计，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 NX在工业界成为一套出色的高级CAD/CAM/CAE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、公差和文字说明等。
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。对象操作时，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。
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专业的注塑模向导模块（MoldWizard），可方便地进行模具设计。MoldWizard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集成环境中的四个主要应用模块。
1.入口模块
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、输出图样、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，用户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，用户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。应用支持装配过程中的“上下文设计”方法，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一作了任何修改，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 8.0的新增功能
UG NX 8.0版本推出了用于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，帮助各个用户以较低的成本更快地提供质量更高的产品。
1.基于特征的建模
新的特征浏览器为特征及其关系提供了丰富直观的图形视图，帮助用户更快速而直观地理解设计意图和设计变更的影响。鼠标在浏览器中悬停在某个特征之上时，对象将在图形窗口和零部件导航器中突出显示，并将显示与其他特征和对象的关系。
UG NX 8.0增加了一项功能，即从零部件导航器中选择对象作为活动建模命令的输入。用户可以更为快速而方便地从零部件导航器中频繁地选择项目，而不用从图形窗口中选择，这对于复杂的零部件尤其有用。
2.同步建模
UG NX 8.0是采用同步建模技术的第四个NX版本，包含经过改进的同步建模功能，能提高建模灵活性，在更短的时间内实现更多设计备选方案的评估。无论是否有特征历史记录，用户都可以更改位置相对的凸面的相交倒圆顺序。在删除模型的面时，可以有选择地修复或不修复邻接面。通过同步建模中的面修改功能，能够得到质量更高且曲率连续的扩展曲面，可以对受曲线限制的面进行部分拖动或偏置。面的移动操作变得更加实用，可直接在图形窗口中（而非对话框中）控制方向和位置参数。很多命令中的零部件选择得到了增强，以简化具有指向其他零部件的引用和链接的建模。
3.自由曲面建模
UG NX 8.0增强了自由曲面设计功能，采用了经简化的工作流程，并提供了对一系列广泛的曲线和曲面操作的增强控制，包括边缘匹配、扫掠、桥面和延伸曲面、变偏置、曲线配合和对齐、弯曲及样条曲线编辑等。面和边缘弯曲限制支持锥线弯曲，这是一种更为高级的类型，具有柔和的表面，有助于提高铸造和钣金零部件的外观质量和可成型性。用户可以为面和小平面体创建草图分析对象，并使用彩色图例来指示草图上下的区域以及草图边界。
4.改进模具设计
UG NX 8.0减少了设计和验证模具所需的时间。用于注塑零部件验证的HD3D可视化工具得到了增强，能帮助零部件和刀具设计师查找和纠正更为广泛的制造性问题，包括壁厚度、分型、型腔、重叠表面、主体边界及电极等。另外，增强的冷却管路设计工具能够显示流体方向，并自动对接头进行链接，以更快地完成水路设计。
5.改进冲模设计
UG NX 8.0提供了可提高冲模开发效率的新功能。新的标准零部件和冲模模架重用库提供了更快的查找方法和冲模组件的拖放式设计插入。另外，库中还添加了一组新的冲裁部件。
冲模面设计模块得到了增强，可以提高设计工作效率。通过自动化可视检查确保修剪角符合制造规范。重用库中的标准补充了断面并能控制断面参数。使用筋板和键槽等专用特征加速了详图冲孔和冲模设计。
6.提高制造效率
通过针对机械零部件进行优化的全系列NC编程功能，NX CAM将制造生产效率提高到了新的水平。为铣削、钻孔、车削和火花线切割应用的机械零部件提供了所必要的高级编程功能。对于UG NX 8.0，新的处理器对孔、槽和腔等呈规则形状的特征提供了最高效的编程方法。增强了铣削、钻孔和车削加工中对型材敏感工件的跟踪功能，让机械零部件编程变得快速而简单。
1.2 UG NX 8.0操作界面
要使用UG NX 8.0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，或者通过打开已有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 8.0”→“NX 8.0”命令，即可进入UG NX 8.0中文版主界面，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，可进入如图1-2所示的入门模块，该模块是其他应用模块的基础平台。图1-1 UG NX 8.0中文版主界面图1-2 UG NX 8.0的入门模块
单击图1-2中“标准”工具栏中的“开始”按钮，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 8.0主工作界面的组成。
选择“标准”工具栏中的“开始”→“所有程序”→“建模”命令（快捷键
1.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。如果对部件已经作了修改，但还没有进行保存，其后还显示有“（修改的）”。
2.菜单栏
菜单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时，都会展开一个下拉式菜单。菜单中显示所有的与该功能有关的命令选项。
3.工具栏
工具栏中的按钮都对应着不同的命令，而且工具栏中的命令都以图标的方式形象地表示出命令的功能，这样可以避免在菜单中查找命令的烦琐，更方便用户的使用。
4.提示栏
提示栏固定在主界面的左上方，主要用来提示如何操作。执行每个命令时，系统都会在提示栏中显示必须执行的下一步操作。对于用户不熟悉的命令，根据提示栏的提示，一般都可以顺利完成操作。
5.状态栏
状态栏固定在提示栏的右方，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。
6.快捷菜单
在工作区中的空白处单击鼠标右键即可打开快捷菜单，如图1-4所示。在该菜单中包含了一些常用命令及视图控制命令等，可以方便操作。在模型上单击鼠标右键可出现推断式菜单，如图1-5所示，通过该菜单可快速实现对模型的编辑操作。图1-4 快捷菜单图1-5 推断式菜单
7.工作区
工作区就是绘图工作的主区域。在绘图模式中，工作区内会显示选择球和辅助工具栏，用以进行建模工作。
8.对话框
选择菜单中的功能命令或单击功能命令图标就会弹出对话框，提示进行当前操作，并获取设置的参数。和UG以往的版本相比，NX 8.0的对话框分成了很多可折叠的组，单击每个列表区域右侧的按钮，可折叠该列表区域；单击每个列表区域右侧的按钮，可展开该列表区域。
9.资源条
资源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，资源导航器位于窗口的左侧。通过选择资源导航器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单击鼠标右键，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。
提示：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。
1.3 UG NX 8.0基本操作
UG NX 8.0的基本操作包括打开和保存文件，鼠标的使用，模型的显示和隐藏，对象的选取等内容。1.3.1 打开和保存文件
在设计过程中，经常需要对文件打开或保存，下面介绍打开、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软件常用的打开文件方式有三种：
●在“标准”工具栏中单击“打开”按钮。
●在菜单栏中依次选择“文件”→“打开”命令。
●按
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软件常用的保存文件方式有三种：
●菜单栏中选择“文件”→“保存”命令，或选择“文件”→“另存为”命令。
●在“标准”工具栏中单击“保存”按钮。
●按
鼠标在UG软件中的应用率非常高，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软件中的作用和操作说明见表1-1。表1-1 三键滚轮鼠标的作用和操作说明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”工具条中提供的工具按钮进行操作，如图1-6所示。图1-6 “视图”工具条
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”工具条中单击“正二测视图”按钮右边的下三角按钮，弹出视图显示方位按钮组，如图1-7所示。模型视图的显示方位见表1-2。图1-7 模型的视图显示方位表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”工具条中单击“着色”按钮右边的下三角符号，弹出视图着色下拉菜单，如图1-8所示。表1-3列出了常用的模型视图显示样式。图1-8 视图着色下拉菜单表1-3 模型视图显示样式（续）
另外，在“视图”工具条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，模型将以合适的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 8.0提供了多种隐藏对象的方法。
1）选择菜单栏中“编辑”→“显示和隐藏”命令，弹出如图1-9所示“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“类型”列表区域中“草图”右侧的“-”号，将草图对象隐藏，如图1-10所示。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
2）在绘图窗口中可选择部件或对象，然后单击鼠标右键，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”进行显示和隐藏模具组件操作，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。
4）如需要将隐藏的对象显示出来，可选择菜单栏中“编辑”→“显示和隐藏”→“全部显示”命令，或按快捷键
1）在菜单栏中选择“文件”→“打开”命令，打开附带光盘的ch01\eg\eg_01\case5_top_000.prt文件，如图1-11所示。该文件为一个模具装配文件。
2）在资源条中打开“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1-12 隐藏模架
3）单击“视图”工具条中的“着色”按钮，将模型着色处理，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。图1-14 隐藏型腔和产品体
5）选择菜单栏中“编辑”→“显示和隐藏”→“全部显示”命令，或按快捷键
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“ch01\ch01_01\gaizi.prt”文件。
选择图素的常用方法有三种：
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，单击鼠标左键可将其选中，如图1-15所示。
2）利用“类选择”对话框对对象进行分类选择。选择菜单栏中“编辑”→“对象显示”，弹出如图1-16所示的“类选择”对话框，在该对话框的“过滤器”列表区域中选择“类型过滤器”按钮，系统弹出“根据类型选择”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。
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。其方法是鼠标在所选取的对象特征上停留，当鼠标变成“十字”形，单击，系统弹出“快速拾取”对话框，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。
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