三维实体设计软件.docx
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三维实体设计软件
MINBEIVOCATIONALANDTECHNICALCOLLEGE
教案
授课时间：
2016~2017学年第二学期
课程名称：
三维实体设计软件
授课教师：
陈婉华
课程所属系（部）：
信息与工程系
课程名称：
三维实体软件设计
授课班级：
机械设计制造2015级、模具设计与制造2015级、数控设备应用与维护2015级
课程类型：
纯理论课（）/（理论＋实践）课（√）/纯实践课（）
课程属性：
公共课（）/专业基础课（）/专业课（√）
课程性质：
必修课（√）/专业选修课（）/公共选修课（）
总学时：
64
学分：
4
使用教材：
彭二宝主编，《UGNX8.5项目教程》，北京邮电大学出版社，2015
考核方式：
上机操作
主要参考书目：
1．邓劲莲主编，《机械CAD/CAM综合实训教程》，机械工业出版社，2008
2．王先逵主编，《计算制机辅助造》，清华大学出版社，2008
3.张云杰主编，《UGNX6.0中文版工程图设计》，清华大学出版社，2010
第1章UGNX基础知识（2学时）
教学目的与要求
1、了解UG的功能模块；操作界面
2、理解对象操作；视图观察；文件管理
3、掌握工具条的定制；键盘与鼠标的使用
重点与难点
重点：
UG工具条定制；键盘与鼠标使用
难点：
工具条定制
教学内容：
1.1UGNX软件简介
UG软件作为UGS公司的旗舰产品，是当今最流行的CAD/CAE/CAM一体化软件，为用户提供了最先进的集成技术和一流实践经验的解决方案，能够把任何产品的构思付诸实际。
UGNX由多个应用模块组成，使用这些模块，可以实现工程设计、绘图、装配、辅助制造和分析一体化。
随着版本的不断更新和功能的不断补充，使其向专业化和智能化不断迈进，例如机械布管、电器布线、航空钣金、车辆设计等。
本节主要介绍其主要功能模块及特点。
1.1.1软件特点
UGNX采用复合建模技术，融合了实体建模、曲面建模和参数化建模等多方面的技术，摒弃了传统建模设计意图传递与参数化建模严重依赖草图，以及生成和编辑方法单一的缺陷。
用户可根据自身需要和习惯选择适合自身的建模方法。
UGNX系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。
UG面向过程驱动的技术是虚拟产品开发的关键技术，在面向过程驱动技术的环境中，用户的全部产品以及精确的数据模型能够在产品开发全过程的各个环节保持相关，从而有效地实现了并行工程。
该软件不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和产生工程图等设计功能，而且在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性。
同时，可用建立的三维模型直接生成数控代码，用于产品的加工，其后处理程序支持多种类型数控机床。
另外，它所提供的二次开发语言UG/OpenGRIP、UG/OpenAPI简单易学，实现功能多，便于用户开发专用CAD系统。
1.1.2主要功能模块
UGNX功能非常强大，其所包含的模块也非常多，涉及到工业设计与制造的各个层面。
通过不同的功能模块，来实现不同的用途。
常用的有1）建模模块2）制图模块3）装配模块4）其它模块，除了以上介绍的常用模块外，UG还有其他一些功能模块。
如用与钣金设计的板金模块、用于管路设计的管道与布线模块、供用户进行二次开发的，由UG/OpenGRIP、UG/OpenAPI和UG/Open++组成的UG开发模块（UG/Open）等等。
以上总总模块构成了UG的强大功能。
1.2UGNX工作界面
工作界面是设计者与UGNX系统的交流平台，对于初级用于，有必要对UGNX的工作界面进行介绍，在后续进一步学习后，可根据个人的应用情况及习惯，定制适合自己的工作界面。
本节主要介绍系统默认的工作面。
1.2.1软件启动
启动UGNX中文版，常用的有以下两种方法。
（1）双击桌面上UGNX的快捷方式图标，便可启动UGNX中文版。
（2）执行“开始”|“所有程序”|“UGNX.0”|“UGNX.0”命令，启动UGNX中文版。
UGNX中文版启动界面如图1.1所示。
1.2.2操作界面
启动UGNX软件后，打开零件，进入UGNX的操作界面，如图1.2所示。
1.3文件管理
文件管理是UG中最为基本和常用的操作，在开始创建零部件模型前，都必须有文件存在。
本节将主要介绍文件管理的基本操作方法。
1.3.1新建文件
在UGNX工程设计前，需要新建一个文件，其操作步骤如下所述：
1.3.2打开已有文件
•要打开文件，可以通过单击标注工具栏上的“打开”按钮，也可以执行“文件”|“打开”命令，进入“打开”对话框，如图1.7所示。
•在该对话框文件列表框中选择需要打开的文件，此时在“预览”窗口将显示所选模型。
单击“ok”按钮即可将选中的文件打开。
1.3.3保存文件
一般建模过程中，为避免意外事故发生造成文件的丢失，通常需要用户及时保存文件。
UGNX中常用的保存方式有以下几种。
1.直接保存2.仅保存工作部件3.另存为4.全部保存
1.4常用工具栏
工具栏是选择菜单栏中相关命令的快捷图标的集合。
快捷图标图标只是将一些常用的命令制作成快捷方式，便于常用命令的选择。
工具栏可以随意停放在主工作区的四周，也可以鼠标将停靠状态下的任何工具栏向主工作区拖动，工具栏将会出现自己的标题栏，以便于分类识别。
UGNX6菜单中的命令基本上都可以在工具栏中找到，但有些命令不常用。
本节主要介绍几种常用的工具栏。
1.4.1标准工具栏
•标准工具栏包括文件系统的基本操作命令，与“文件”菜单中的某些命令相对应，如图1.17所示。
1.4.2视图工具栏
1.4.3曲线工具栏
1.4.4特征工具栏
课后教学效果自评：
本章内容为介绍UG基础知识，因为比较简单学生掌握情况良好。
第2章UGNX6.0建模通用知识（2课时）
教学目标与要求
1、了解视图布局；表达式；信息查询与分析
2、理解图层管理；对象变换
3、掌握坐标系设置；点构造器和矢量构造器；基准特征的创建
重点与难点
重点：
坐标系设置，点构造器和矢量构造器使用，基准特征创建
难点：
工作坐标的编辑，点和矢量的意义，基准平面的创建
2.1坐标系
UG系统提供了2种常用的坐标系，分别为绝对坐标系ACS（AbsouluteCoordinateSystem）和工作坐标系WCS（WorkCoordinateSystem）。
二者都遵守右手定则，其中绝大坐标系是系统默认的坐标系，其原点位置是固定不变的，即无法进行变化。
而工作坐标系是系统提供给用户的坐标系，在实际建模过程中可以根据需要构造、移动和旋转变化，同时还可以对坐标系本身保存、显示或隐藏等操作，本节将介绍工作坐标系的构造和变化等操作方法。
2.2点构造器与矢量构造器
2.2.1点构造器
该工具用于根据需要捕捉已有的点或创建新点。
在UG的功能操作中，许多功能都需要利用“点”对话框来定义点的位置。
单击工具栏中的按钮或者执行“插入”|“基准/点”|“点”命令，弹出“点”对话框，如图2.25所示。
在不同的情况下，“点”对话框的形式和所包含的内容可能会有所差别。
2.3.2矢量构造器
在UG建模建模过程，经常用到矢量构造器来构造矢量方向，例如创建实体时的生成方向，投影方向，特征生成方向等等。
在此，有必要对矢量构造器进行介绍。
矢量构造功能通常是其他功能中的一个子功能。
通常，系统会动判定得到矢量方向。
如果需要以其他方向作为矢量方向，可以在“方向”选项栏中单击中的黑色小三角，弹出“矢量”对话框，如图2.31所示。
该对话框列出了可以建立的矢量方向的各项功能。
2.3基准特征
UGNX实体建模过程中，经常需要建立基准特征，其在产品设计过程中起辅助设计作用。
特别是在圆柱、圆锥、球和旋转体的回转面上创建特征时，没有基准几乎无法操作。
再者在目标体实体表面的非法线角度上创建特征时，通常需要基准特征。
另外在产品装配过程中，经常需要使用两个基准平面进行定位。
基准特征包括基准平面、基准轴和基准CSYS等，下面分别介绍其创建和编辑过程。
2.3．1创建基准平面
基准平面是实体建模中经常使用的辅助平面，通过使用基准平面可以在非平面上方便的创建特征，或为草图提供草图工作平面位置。
如：
借助基准平面，可在圆柱面、圆锥面、球面等不易创建特征的表面上，方便地创建孔、键槽等复杂形状的特征。
基准平面分为相对平面基准平面和固定基准平面两种，下面介绍其含义。
相对基准平面：
根据模型中的其他对象而创建，可使用曲线、面、边缘、点及其他基准作为基准平面的参考对象。
与模型中其他对象（如曲线、面或其他基平面）关联，并受其关联对象的约束。
固定基准平面：
没有关联对象，即以坐标（WCS）产生，不受其他对象的约束。
可使用任意相对基准平面，取消选择基准平面对话框中的“关联”选项方法创建固定基准平面。
用户还可根据WCS和绝对坐标系并通过使用方程中的系数，使用一些特殊方法创建固定基准平面。
2.3．2创建基准轴
基准轴是一条用作其他特征参考的中心线，分为相对基准轴和固定基准轴。
固定基准轴没有任何参考，是绝对的，不受其它对象约束；相对基准轴与模型中其他对象（例如：
曲线、平面或其它基准等）关联，并受其关联对象约束，是相对的。
实体建模过程中一般选择相对基准轴，原因在创建基准平面时已经介绍过，这里不再介绍。
课后教学效果自评：
本章详细讲述了UGNX的基本操作和常用工具，因为涉及到三维环境，因此学生在掌握三维坐标系、矢量、基准特征时有一定难度，因这些内容在实际建模时非常重要，所以这几点内容应该详细讲解。
第3章草绘图形（4课时）
教学目标与要求
1、了解草图中的画曲线工具
2、理解草图的作用，草图平面，草绘设计与曲线设计区别
3、掌握草图约束管理
重点和难点
重点：
尺寸约束与几何约束
难点：
尺寸约束和几何约束在绘图时的使用
第一课时
授课内容：
草图作用，草图平面
一什么是草图？
草图是组成一个轮廓曲线的集合，是一种二维成形特征。
轮廓可以用于拉伸或者旋转特征，轮廓可以用于定义自由形状的特征或过曲线片体的截面。
尺寸和几何约束可以用于建立设计意图及提供参数驱动改变模型的能力。
二为什么使用草图？
1、当明确知道一个设计意图是，约束可以快速作用以满足那个意图。
2、当需要迭代许多解决方案去验证某一设计意图时。
3、何时你应该使用草图？
4、当你需要参数化控制曲线时。
5、如果使用一组特征去建立模型会使该图形编辑困难时。
6、从部件到部件尺寸改变但有一共同的形状，草图应考虑作为一个用户定义特征的一部份。
7、如果形状本身适用于拉伸或者旋转，草图可以作为一个模型的基础特征。
8、考虑草图用作扫描特征的引导路径或者用作自由形状特征的成母线。
三使用草图的一般步骤
1、为你要建模的特征或者部件建立设计意图。
设计考虑：
在实际部件上的几何需求，包括决定部件细节配置的过程和设计规则。
潜在的改变区域：
称之为设计改变或迭代，它们影响部件配置。
2、检查和修改草图参数预设置。
3、建立和编辑草图。
4、按你的设计意图约束草图。
5、使用草图建立在你的模型上的特征。
四草图的访问
打开UG软件，新建——建模——草绘。
这里需要注意的是新建文件名时，必须以英文名做为文件名，所放目录文件夹必须不能含有中文字符。
五相应的功能介绍
1创建直线
点击【插入】-【曲线】-【基本曲
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