减速器课程设计说明书三维CAD.docx
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减速器课程设计说明书三维CAD
前言
UGNX的技术
UG是Unigraphics的缩写，这是一个交互式CAD/CAM（计算机辅助设计与计算机辅助制造）系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。
它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，目前已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。
UG的开发始于1990年7月，它是基于C语言开发实现的。
UGNX是一个在二和三维空间无结构网格上使用自适应多重网格方法开发的一个灵活的数值求解偏微分方程的软件工具。
其设计思想足够灵活地支持多种离散方案。
因此软件可对许多不同的应用再利用。
一个给定过程的有效模拟需要来自于应用领域（自然科学或工程）、数学（分析和数值数学）及计算机科学的知识。
然而，所有这些技术在复杂应用中的使用并不是太容易。
这是因为组合所有这些方法需要巨大的复杂性及交叉学科的知识。
最终软件的实现变得越来越复杂，以致于超出了一个人能够管理的范围。
一些非常成功的解偏微分方程的技术，特别是自适应网格加密（adaptivemeshrefinement）和多重网格方法在过去的十年中已被数学家研究，同时随着计算机技术的巨大进展，特别是大型并行计算机的开发带来了许多新的可能。
UG的目标是用最新的数学技术，即自适应局部网格加密、多重网格和并行计算，为复杂应用问题的求解提供一个灵活的可再使用的软件基础。
UGNX的结构
一个如UGNX这样的大型软件系统通常需要有不同层次抽象的描述。
UG具有三个设计层次，即结构设计（architecturaldesign）、子系统设计（subsystemdesign）和组件设计（componentdesign）。
至少在结构和子系统层次上，UG是用模块方法设计的并且信息隐藏原则被广泛地使用。
所有陈述的信息被分布于各子系统之间。
UGNX的优势
来自SiemensPLM的NX使企业能够通过新一代数字化产品开发系统实现向产品全生命周期管理转型的目标。
NX包含了企业中应用最广泛的集成应用套件，用于产品设计、工程和制造全范围的开发过程。
如今制造业所面临的挑战是，通过产品开发的技术创新，在持续的成本缩减以及收入和利润的逐渐增加的要求之间取得平衡。
为了真正地支持革新，必须评审更多的可选设计方案，而且在开发过程中必须根据以往经验中所获得的知识更早地做出关键性的决策。
NX是UGSPLM新一代数字化产品开发系统，它可以通过过程变更来驱动产品革新。
NX独特之处是其知识管理基础，它使得工程专业人员能够推动革新以创造出更大的利润。
NX可以管理生产和系统性能知识，根据已知准则来确认每一设计决策。
NX建立在为客户提供无与伦比的解决方案的成功经验基础之上，这些解决方案可以全面地改善设计过程的效率，削减成本，并缩短进入市场的时间。
通过再一次将注意力集中于跨越整个产品生命周期的技术创新，NX的成功已经得到了充分的证实。
这些目标使得NX通过无可匹敌的全范围产品检验应用和过程自动化工具，把产品制造早期的从概念到生产的过程都集成到一个实现数字化管理和协同的框架中。
UGNX主要功能
工业设计和风格造型
NX为那些培养创造性和产品技术革新的工业设计和风格提供了强有力的解决方案。
利用NX建模，工业设计师能够迅速地建立和改进复杂的产品形状，并且使用先进的渲染和可视化工具来最大限度地满足设计概念的审美要求。
产品设计
NX包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块。
NX具有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。
NX优于通用的设计工具，具有专业的管路和线路设计系统、钣金模块、专用塑料件设计模块和其他行业设计所需的专业应用程序。
仿真、确认和优化
NX允许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品及其开发过程。
通过在开发周期中较早地运用数字化仿真性能，制造商可以改善产品质量，同时减少或消除对于物理样机的昂贵耗时的设计、构建，以及对变更周期的依赖。
NC加工
UGNX加工基础模块提供联接UG所有加工模块的基础框架，它为UGNX所有加工模块提供一个相同的、界面友好的图形化窗口环境，用户可以在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况并可对其进行图形化修改：
如对刀具轨迹进行延伸、缩短或修改等。
该模块同时提供通用的点位加工编程功能，可用于钻孔、攻丝和镗孔等加工编程。
该模块交互界面可按用户需求进行灵活的用户化修改和剪裁，并可定义标准化刀具库、加工工艺参数样板库使初加工、半精加工、精加工等操作常用参数标准化，以减少使用培训时间并优化加工工艺。
UG软件所有模块都可在实体模型上直接生成加工程序，并保持与实体模型全相关。
UGNX的加工后置处理模块使用户可方便地建立自己的加工后置处理程序，该模块适用于目前世界上几乎所有主流NC机床和加工中心，该模块在多年的应用实践中已被证明适用于２～５轴或更多轴的铣削加工、２～４轴的车削加工和电火花线切割。
模具设计
UG是当今较为流行的一种模具设计软件，主要是因为其功能强大。
模具设计的流程很多，其中分模就是其中关建的一步。
分模有两种：
一种是自动的，另一种是手动的，当能也不是纯粹的手动，也要用到自动分模工具条的命令，即模具导向。
自动分模的过程
1.分析产品，定位坐标，使Z轴方向和脱模方向一致。
2.塑模部件验证，设置颜色面。
3.补靠破孔
4.拉出分型面
5.抽取颜色面，将其与分型面和补孔的片体缝合，使之成为一个片体。
6.做箱体包裹整个产品，用5缝好的片体分割。
7.分出上下模具后，看是那个与产品重合，重合的那边用产品求差就可以了。
手动分模的步骤就大概就这样，手动分模具有很大的优势，是利用MOLDWIZARD分模所达不到的，在现场自动分模基本上是行不通。
但是里面的命令是比较的好用的，我们可以用的有关命令来提高我们的工作效率。
开发解决方案
NX产品开发解决方案完全支持制造商所需的各种工具，可用于管理过程并与扩展的企业共享产品信息。
NX与UGSPLM的其他解决方案的完整套件无缝结合。
这些对于CAD、CAM和CAE在可控环境下的协同、产品数据管理、数据转换、数字化实体模型和可视化都是一个补充。
UG主要客户包括，通用汽车，通用电气，福特，波音麦道，洛克希德，劳斯莱斯，普惠发动机，日产，克莱斯勒，以及美国军方。
几乎所有飞机发动机和大部分汽车发动机都采用UG进行设计，充分体现UG在高端工程领域，特别是军工领域的强大实力。
在高端领域与CATIA并驾齐驱。
UGNX兄弟软件
1.TeamCenter，与达索的Smarteam并称为最强大的PLM软件，Teamcenter支持您的企业识别、捕捉和共享各种不同形式的产品知识，并将之作为信息财富运用在企业的自动化流程中，从而优化那些产品生命周期过程中的重大阶段。
Teamcenter是业界第一套完整的产品生命周期管理解决方案，它所提供的以产品为中心的纯Web解决方案，能帮助企业更快、更好和更省地进行新产品开发。
它能深入各种业务环境，促进产品知识同其它像ERP和CRM这类商业系统之间实现同步，同时整个广义企业能够基于这样的产品知识进行协同，从而使企业优化了产品生命周期的流程并获得了最大的利润。
[1]
2.Postbuilder,准确的说是UG软件的一部分，强大的CAM/CNC后置处理器。
3.Nastran，与NASA的Nastran同根同组，是军工及航空航天业强大的CAE软件，主要应用于线性问题求解。
4.I-DEAS，军方用高端软件，福特和日产使用，常用在CAE领域
5.SolidEdge，SolidEdge是一款功能强大的三维计算机辅助设计软件，允许制造公司开展富有洞察力的设计并通过降低成本同时增加顶线收入来取得竞争优势。
独特的SolidEdge洞察力技术把设计管理能力直接嵌入到CAD内部，向整个组织的设计意图提供洞察力，并加强协同。
SolidEdge出色的核心建模和工作流程所补充的洞察力极大地缓解了设计越来越复杂产品的压力，以适应不断变化的市场需求。
SolidEdge在全世界范围内拥有广泛的用户群体，包含来自世界数千家公司的设计人员，这些公司包括Alcoa、NEC工程和沃尔沃。
SolidEdge航行者程序包括200套集成的工程软件程序和计算机硬件解决方案。
这个仅为机械用库及管道设计用库。
[2]
6.Imagewre，广泛应用于汽车、航空、航天、消费家电、模具、计算机零部件领域。
拥有广大的用户群，如BMW、Boeing、GM、Chrysler、Ford、raytheon、Toyota。
Imageware为自由曲面产品设计方面的所有关键领域提供了应用驱动的解决方案。
空前先进的技术保证了用户能在更短的时间内进行设计、逆向工程，并精确地构建和完全地检测高质量自由曲面。
最新的产品版本更注重于高级曲面、3D检测、逆向工程和多边形造型，为产品的设计、工程和制造营造了一个直觉的柔性设计环境。
[3]
UGNX二次开发
1.OpenGrip，提供了最简单的解释性语言，类似于AutoCAD的Lisp，可以完成绝大多数曲线，实体CAD操作功能，生成的文件可以被UIStyler二次开发的菜单.men文件调用，也可被OpenAPI（C语言）或者OpenC++调用。
2.OpenAPI，也叫OpenC，UG的一个C语言函数库，将相似功能的函数放在同一个.h头文件中，只要被.c文件#include一下就能使用，编译后生成dll，这种dll文件可以直接由3种方式调用：
1）通过.men调用，需要写在.men文件中
2）通过UIStyler二次开发的对话框.dlg中的按钮响应函数来调用
3）通过OpenGrip函数调用。
OpenC，是最强大的二次开发工具，可以实现草图，三维实体曲面，产品装配，汽车模块，模具模块，知识工程（Knowledgefusion），CAM加工，有限元FEM，数据库操作等所有UG功能的二次开发。
3.OpenC++，与OpenC类似，只是函数库为C++类库的形式，可以用C面向过程或者C++面向对象的方法来编写和调用。
但是功能仅局限于CAD。
4.UIStyler，用于二次开发扩展的菜单命令和对话框，界面，生成的.men,.dlg可以调用上述二次开发语言编写的可执行代码。
5.ToolingLanguage，UG自己提供的一套工具说明性语言，比较多的用在Genius设备刀具管理和Postbuilder
CAM后置处理器上，一般情况下，不需要做任何修改，以Postbuilder为例，在这个用Java编写的跨平台工具中，机床类型、主轴、机床各轴，进给率，刀具描述等都已经由这种由Java生成的工具语言完成.在Postbuilder窗口中的任何可视化修改，都会自动修改这些工具语言。
有经验的用户或第三方也可以自己修改这些工具。
6.在此补充的是，可以使用VB，Java等语言，通过对UG安装目录下各个.set,.template,.dat,.dlg,.men文件和数据库进行操作来达到上述二次开发工具同样的效果。
这也是UG二次开发工具强大之处。
UGNX发展史
1960年，McDonnellDouglasAutomation公司成立。
1976年，收购了UnigraphicsCAD/CAE/CAM系统的开发商——UnitedComputer公司，UG的雏形问世。
1983年，UG上市。
1986年，Unigraphics吸取了业界领先的、为实践所证实的实体建模核心——Parasolid的部份功能。
1989年，Unigraphics宣布支持UNIX平台及开放系统的结构，并将一个新的与STEP标准兼容的三维实体建模核心Parasolid引入UG。
1990年，Unigraphics作为McDonnellDouglas（现在的波音飞机公司）的机械CAD/CAE/CAM的标准。
1991年，Unigraphics开始了从CAD/CAE/CAM大型机版本到工作站版本的转移。
1993年，Unigraphics引入复合建模的概念，可以实体建模、曲线建模、框线建模、半参数化及参数化建模融为一体。
1995年，Unigraphics首次发布了WindowsNT版本。
1996年，Unigraphics发布了能自动进行干涉检查的高级装配功能模块、最先进的CAM模块以及具有A类曲线造型能力的工业造型模块：
它在全球迅猛发展，占领了巨大的市场份额，已经成为高端及商业CAD/CAE/CAM应用开发的常用软件。
1997年，Unigraphics新增了包括WEAV（几何连接器）在内的一系列工业领先的新增功能。
WEAV这一功能可以定义、控制、评估产品模板，被认为是在未来几年中业界最有影响的新技术。
2000年，Unigraphics发布了新版本的UG17，最新版本的，是UGS成为工业界第一个可以装载包含深层嵌入“基于工程知识”（KBE）语言的世界级MCAD软件产品的供应商。
2001年，Unigraphics发布了新版本UG18，新版本对旧版本的对话框进行了调整，使得在最少的对话框中能完成更多的工作，从而简化了设计。
2002年，Unigraphics发布了UGNX1.0.新版本继承了UG18的优点，改进和增加了许多功能，使其功能更强大，更完美。
2003年，Unigraphics发布了新版本UGNX2.0。
新版本基于最新的行业标准，它是一个全新支持PLM的体系结构。
EDS公司同其主要客户一起，设计了这样一个先进的体系结构，用于支持完整的产品工程。
2004年，Unigraphics发布了新版本的UGNX3.0，它为用户的产品设计与加工过程提供了数字化造型和验证手段，。
它针对用户的虚拟产品的设计和工艺设计的需要，提供经过实践验证的解决方案。
2005年，Unigraphics发布了新版本的UGNX4.0.它是崭新的NX体系结构，使得开发与应用更加简单和快捷。
2007年04月，UGS公司发布了NX5.0–NX的下一代数字产品开发软件，帮助用户以更快的速度开发创新产品，实现更高的成本效益。
2008年06月，SiemensPLMSoftware发布NX6.0，建立在新的同步建模技术基础之上的NX6将在市场上产生重大影响。
同步建模技术的发布标志着NX的一个重要里程碑，并且向MCAD市场展示Siemens的郑重承诺。
NX6将为我们的重要客户提供极大的生产力提高。
2009年10月–西门子工业自动化业务部旗下机构、全球领先的产品生命周期管理（PLM）软件与服务提供商SiemensPLMSoftware宣布推出其旗舰数字化产品开发解决方案NX™软件的最新版。
NX7.0引入了“HD3D”（三维精确描述）功能，即一个开放、直观的可视化环境，有助于全球产品开发团队充分发掘PLM信息的价值，并显著提升其制定卓有成效的产品决策的能力。
此外，NX7.0还新增了同步建模技术的增强功能。
修复了很多6.0所存在的漏洞，稳定性方面较6.0有很大的提升。
UGNX7.0版本
SIEMENSPLMSOFTWARE发布UGNX7.0，新增"HD3D"和同步建模技术增强功能
设计生产力：
用更少的投入实现更多创新
NX7的力量、灵活性以及突破性技术可以大幅提高您的设计生产力。
由于“同步建模技术”得到了大幅改进，您能够以比以往更快的速度对设计进行建模和修改，并且以前所未有的效率处理来自其它CAD系统的数据。
NX7里面的多CAD功能可以改善您与扩展设计团队和供应链之间的协同，并简化您与他们之间的交互。
您的产品开发示意板
产品与过程信息可能是贵公司最有价值的资产。
即使您已经投资建立了产品生命周期管理系统来保护、控制和管理数据，但这些知识资产仍可能无法发挥全部价值。
通过NX7，SiemensPLMSoftware推出了HD3D一种更高效、更有效的技术，它可以帮助您充分利用PLM信息的价值。
HD3D是用于产品开发的可视示意板。
充分利用PLM数据的价值
HD3D把NX和Teamcenter的能力结合在一起，以可视化方式提供您需要的信息，帮助您在分布在全球各地的产品开发团队中进行理解、协同和决策。
HD3D提供了一种简单、直观的方法来收集、整理和展示信息。
它直接在三维产品开发环境中，以可视方式报告Teamcenter管理的数据，并且在三维产品开发环境中直接把这些数据用于关键决策。
对产品与过程信息进行可视合成
HD3D可以高效、有效地索引和处理属性数据列表，并且以手动方式将其与三维产品模型关联起来，因此您可以通过交互式导航，以可视化方式理解PLM数据，并且得到您需要的详细信息。
通过查看产品的三维表示，您可以立即回答关于项目状态、设计变更、团队责任、议题、问题、成本、供应商以及其它属性方面的问题。
HD3D可以对您的三维零件、部件和装配模型进行格式化处理，回答您的询问，并且提供颜色编码、屏幕标签以及图例，帮助您快速进行可视化评估和解释。
简化的交互式验证
HD3D与NXCheck-Mate验证工具一起提供直接的可视交互，帮助您更快发现并解决质量问题。
它不仅可以让您在整个开发过程中监控关键的功能需求，还可为您提供视觉丰富的反馈，帮助您快速理解、导航并解决质量问题。
仿真与制造生产力：
使下游实现精益制造
通过从设计到仿真和制造之间的全面集成和无缝数据传输，NX可以用CAE和CAM帮助您节约时间，提高过程效率。
通过使用NX里面的先进建模工具，您的工程分析团队可以把仿真模型的准备时间从几天或几个星期缩短到几分钟，使您能够更快评估仿真结果，更快完成“设计-分析”迭代，从而形成一个没有过程瓶颈的同步过程，把生产力提高30%到100%，从而帮助您利用及时、准确的仿真来提高产品质量和性能。
制造效率
通过使用NX7，您的制造团队可以用新的“同步建模技术”工具来快速优化生产过程模型。
用多过程计算工具来同时处理刀具路径和交互NC编程，可以把编程速度提高一倍。
新的编程与后处理工具可以帮助您利用生产力高的关键机床和控制器功能。
无碳小车零部件三维造型设计
一、轴的设计：
1、根据课程设计设计的后轮轴数据画出草图
再绕中心旋转360度：
生成结果：
带轮设计如下，设计如下：
1、先画圆饼
2、画出带轮齿的草图；
3、对草图拉伸求差；
4、生成的结果为；
5圆形阵列
二、车底板的设计：
1、根据设计的要求画出车底板的草图；
2、完成草图拉伸求差；
三、轴承座的设计
1、根据设计的要求画出草图；
2、完成草图后通过拉伸获得实体，得结果如下；
3、最终实体图为；
4、做出沉头孔
4、最终结果
四、前轮车架
1、根据设计的要求画出草图；
2、拉伸后；
3、在做出架上圆柱部分；
4、画出前轮轴装夹孔；
5、结果
6、画出导槽草图
7、
8、结果
生成工程图
UGNX工程制图概述
工程图是计算机辅助设计的重要内容，在UGNX中通过“建模”模块完成产品造型后，即可进入“制图”模块进行工程图的绘制，“制图”模块和“建模”模块完全相关联的，当三维模型修改后，工程制图会自动更新，极大地提高了工作效率，本讲主要介绍UGNX工程制图环境、工程图的创建、参数的设置、视图和剖视图的建立、装配图的建立、尺寸标注以及图纸输出。
利用主模型方法支持并行工程。
当设计员在模型上工作时，制图员可以同时进行制图。
带轮：
轴：
前轮车架
虚拟装配
基于虚拟现实的产品虚拟拆装技术在新产品开发、产品的维护以及操作培训方面具有独特的作用。
在交互式虚拟装配环境中，用户使用各类交互设备（数据手套/位置跟踪器、鼠标/键盘、力反馈操作设备等）象在真实环境中一样对产品的零部件进行各类装配操作，在操作过程中系统提供实时的碰撞检测、装配约束处理、装配路径与序列处理等功能，从而使得用户能够对产品的可装配性进行分析、对产品零部件装配序列进行验证和规划、对装配操作人员进行培训等。
在装配（或拆卸）结束以后，系统能够记录装配过程的所有信息，并生成评审报告、视频录像等供随后的分析使用。
虚拟装配是虚拟制造的重要组成部分，利用虚拟装配，可以验证装配设计和操作的正确与否，以便及早的发现装配中的问题，对模型进行修改，并通过可视化显示装配过程。
虚拟装配系统允许设计人员考虑可行的装配序列，自动生成装配规划，它包括数值计算、装配工艺规划、工作面布局、装配操作所模拟等。
现在产品的制造正在向着自动化、数字化的反向发展，虚拟装配是产品数字化定义中的一个重要环节。
虚拟装配技术的发展是虚拟制造技术的一个关键部分，但相对于虚拟制造的其它部分而言，它又是最薄弱的环节。
虚拟装配技术发展滞后，使得虚拟制造技术的应用性大大减弱，因此对虚拟装配技术的发展也就成为目前虚拟制造技术领域内研究的主要对象，这一问题的解决将使虚拟制造技术形成一个完善的理论体系，使生产真正在高效、高质量、短时间、低成本的环境下完成，同时又具备了良好的服务。
虚拟装配从模型重新定位、分析方面来讲，它是一种零件模型按约束关系进行重新定位的过程，是有效的分析产品设计合理性的一种手段;从产品装配过程来讲，它是根据产品设计的形状特性、精度特性，真实的模拟产品三维装配过程，并允许用户以交互方式控制产品的三维真实模拟装配过程，以检验产品的可装配性。
作为虚拟制造的关键技术之一，虚拟装配技术近年来受到了学术界和工业界的广泛关注，并对敏捷制造、虚拟制造等先进制造模式的实施具有深远影响。
通过建立产品数字化装配模型，虚拟装配技术在计算机上创建近乎实际的虚拟环境，可以用虚拟产品代替传统设计中的物理样机，能够方便的对产品的装配过程进行模拟与分析，预估产品的装配性能，及早发现潜在的装配冲与缺陷，并将这些装配信息反馈给设计人员。
运用该技术不但有利于并行工程的开展，而且还可以大大缩短产品开发周期，降低生产成本，提高产品在市场中的竞争力。
虚拟装配的分类
按照实现功能和目的的不同，目前针对虚拟装配的研究可以分为如下三类：
以产品设计为中心的虚拟装配、以工艺规划为中心的虚拟装配和以虚拟原型为中心的虚拟装配．
1.以产品设计为中心的虚拟装配
虚拟装配是在产品设计过程中，为了更好地帮助进行与装配有关的设计决策，在虚拟环境下对计算机数据模型进行装配关系分析的一项计算机辅助设计技术．它结合面向装配设计（DesignForAssembly，DFA）理论和方法，基本任务就是从设计原理方案出发在各种因素制约下寻求装配结构的最优解，由此拟定装配草图．它以产品可装配性的全面改善为目的，通过模拟试装和定量分析，找出零部件结构设计中不适合装配或装配性能不好的结构特征，进行设计修改．最终保证所设计的产品从技术角度来讲装配是合理可行的，从经
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