第4章 UG设计基础
4.1认识UG NX6.0
【思考题】
※1. UG NX6.0的操作界面主要包括哪些方面？
答：1. 标题栏位于最上方，用于显示版本、当前模块、当前工作部文件名、当前工作部件文件的修改状态等信息。
2．菜单栏UG NX 6.0的菜单栏，菜单栏集中各种操作及功能命令，主要用来进行文件的存取、视图的转换、命令的调用、窗口的切换、参数的设置等。
3.工具栏（工具条）工具栏上集中有一些常用的工具按钮。UG NX 6.0根据实际使用的需要，将常用工具组合为不同的工具栏，进入不同的模块就会显示出相关的工具栏。同时用户也可以自定义工具栏的显示/隐藏状态。
4．状态栏 包括提示行和状态行。
5．资源板资源板包括一个资源条和相应的显示列表框。在资源条上主要包括装配导航器、部件导航器、重用库、Internet Explorer、历史记录、系统材料、Process Studio（流程工作室）、导向加工、角色、系统可视化场景等。
6．绘图区域绘图区域，也称为图形窗口，或模型窗口。它是设计工作的焦点区域，是用户建模、装配、分析、渲染等操作的主要区域。绘制的草图、模型等都显示在这里，而且通过坐标系来确定模型的位置。
※2. UG NX 6.0有哪些常用模块？
答：UG NX 6.0由大量的功能模块组成，系统共有几十个功能模块。
1． 入口模块
2．CAD功能模块
CAD功能模块是常用的计算机辅助设计相关的功能模块总和，包括建模、装配和工程图等。
2． CAM功能模块CAM功能模块是计算机辅助制造相关的功能模块的总和，包括加工基础模块、加工后置处理模块、车削加工模块、铣削加工模块等。
3． CAE功能模块CAE功能模块是计算机辅助分析相关功能模块的总和，包括有限元分析模块、仿真机构模块、注塑模分析模块等。
3. 文件管理基本操作主要包括哪些？
答：文件管理基本操作包括：新建文件、打开文件、保存文件、关闭文件、文件导入与导出、查看文件属性等。
4. 简述“保存”、“仅保存工作部件”、“另存为”、 “全部保存”和“保存书签”命令的功能区别。
※3. 文件管理基本操作主要包括哪些？
答：1、管理手册：它是阐述企业HSE方针和描述其HSE管理体系整体信息的文件，是体系的主要文件，也是企业体系运行中应长期遵守的纲领性文件；
（1）对内是实施HSE管理的基本法规，共同遵守的行为准则；
（2）对外是向相关方表明其HSE管理准则和管理能力达到规定要求的证明；
（3）为审核HSE管理体系提供文件根据。
2、程序文件：它是管理手册的支持性文件，上接管理手册，是管理手册规定的具体展开；下接作业文件，为有效控制危害/环境因素创造条件；
（1）程序文件规定了企业内部HSE活动的目的、职责和权限、工作流程和活动结果，每个程序文件可包含一个要素，或要素中的一部分，或是及各要素要求的一组活动，必须具备可操作性和可检查性；
（2）程序文件是企业内部进行HSE活动的依据，具有法规性，各部门、岗位必须严格执行；
（3）通过对程序文件的审核，可以证明企业的HSE管理与体系标准的符合程度。
3、作业文件：它是程序文件的支持性文件，描述具体的工作岗位和工作现场如何完成工作任务的具体做法，是详细的工作文件，包括管理性作业文件（管理制度)、岗位作业文件、项目HSE计划书等；
（1）作业文件的核心部分是管理内容或作业步骤，应明确5W1H，即各项活动由谁做、什么时间做、什么地点做、做什么、怎么做、如何控制及达到什么要求，需要形成哪些记录，出现意外或紧急情况如何处理等，必要时有管理或作业流程图；
（2）作业文件主要供基层单位、个人使用。
※5. 如何观察模型？
答是按共同就位道描画的、用以区分硬软组织的倒凹和非倒凹区的分界线。在挤压侧为观测方向下基牙轴面最凸点的连线，亦称为基牙导线。当基牙牙冠有不同程度倾斜时，导线的位置亦随之改变。
4.2 参数化草图绘制
【思考题】
1. 总结在零件模式下进行草图绘制的基本步骤。
答：在零件模式下，进行参数化草图绘制的基本步骤为：1）单击（草图）图标，或从菜单栏中选择“插入→草图”命令，打开“创建草图”对话框。2）通过“创建草图”对话框，指定草图平面以及草图方位，单击“确定”按钮。3）在草图绘制环境下，使用各种绘图工具绘制需要的草图。在绘制的时候，可以先勾画出大概的二维图形。然后标注出所需要的尺寸，并添加合适的几何约束。4）修改二维图形，直到满意为止。5）在“草图生成器”工具栏中，单击按钮，或在菜单栏的“草图”菜单中选择“完成草图”按钮。
2. 如何设置草图平面？
答：单击（草图）图标，或从菜单栏中选择“插入→草图”命令，打开“创建草图”对话框，如图4-18所示。此时在界面的状态行中出现“选择草图平面的对象或双击要定向的轴”提示信息。在该对话框中，需要指定草图类型和草图方位。此外，用户可以在“草图平面”选项组中，单击（平面构造器，即完整平面工具）按钮，打开如图4-24所示的“平面”对话框。在该对话框中，定义平面类型，根据平面类型来选择参照对象，并设置平面方位即可。
※3. 草图平面包括哪些？
答：绘制二维草图对象，需要在指定的草图平面上进行。草图平面是用来放置二维草图对象的平面，它可以是某一个坐标平面（XC—YC平面、XC—ZC平面、YC—ZC平面）、创建的基准平面，也可以是实体上的某一个平整面。
草图平面包括“现有的平面”、“创建平面”和“创建基准坐标系”。
3. 如何进行草图曲线的绘制？
答：进入草图平面后，就进入了草图设计环境，就可以使用草图工具来绘制和编辑草图了。1.配置文件配置文件是以线串模式创建一系列连接的直线或圆弧。2.绘制直线在“草图工具”工具栏中，单击直线按钮，弹出图4-33所示的“直线”对话框，系统同样提供两种输入模式，坐标模式和参数模式。3.绘制圆弧在“草图工具”工具栏中，单击圆弧按钮，弹出“圆弧”对话框，该对话框提供了“圆弧方法”和“输入模式”两个选项。4.绘制圆在“草图工具”工具栏中，单击按钮，弹出“圆”对话框。该对话框提供了“圆方法”和“输入模式”两个选项。等等
※5. 尺寸约束的作用是什么？包括哪些约束？
答：草图约束主要包括尺寸约束和几何约束。尺寸约束用于精确控制草图对象的尺寸大小等，包括水平长度、垂直长度、平行长度、两相交直线之间的角度、圆直径、圆弧半径、周长尺寸等。
※6. 几何约束包括哪些？常见的约束有哪些？
答：几何约束用来定义草图对象之间的相互关系，这些约束关系包括重合、水平、垂直、平行、同心、固定、完全固定、共线、相切、等长度、等半径、固定长度、固定角度、曲线斜率、均匀比例等。几何约束工具按钮。
※【操作题】
在YC-ZC平面上，绘制如4-107所示零件草图。
图4-107 要绘制的零件草图
要求：
1. 按教材实例要求，写出较详细的作图步骤。
2. 显示尺寸约束和几何约束。
2. 写出实训报告（见网上样例）。
实训报告
结构分析：这是一个对称结构的草图，用基本的绘图命令绘制
思路：1、绘制中心线
2、绘制几个圆
3、对称偏置曲线
4、快速修剪并标注尺寸和添加约束
步骤如下
步骤1、绘制水平和树直中心线，分别与XY轴重合
步骤2、绘制50和100的圆，圆心与XY轴重合
步骤3、对称偏置曲线，距离为25，对称偏置35距离的曲线
步骤4、以50圆心与X轴交点为圆心，绘制25圆
步骤5、将对称偏置35曲线转换为自参考曲线
步骤6、绘制2条曲线并快速修剪
步骤7、添加尺寸标注，并显示约束关系
4.3 特征建模
【思考题】
※1. 扫掠特征主要包括哪些？
答：扫掠特征包括拉伸、回转、扫掠、沿引导线扫掠和管道等
※4. 设计特征主要包括哪些？
答：设计特征，就是在已有的特征基础上，通过增加或去除材料，系统自动进行布尔运算，所得到的特征。设计特征包括孔特征、凸台特征、腔体特征、键槽特征、坡口焊（沟槽）特征等。
※8. 孔的类型主要包括哪些？
答：：1）常规孔（简单、沉头孔、埋头孔或锥形状孔）；2）钻形孔；3）螺钉间隙孔（简单、沉头孔、埋头孔）；4）螺纹孔；5）系列孔（简单、沉头孔、埋头孔）。
※【操作题】
完成下列实体模型的创建，如图4-178（a）（b） 所示。
（a） （b）
图4-178 创建实体模型
要求：
1. 按教材实例要求，写出较详细的作图步骤。
2. 尺寸不用标注
3. 写出实训报告（见网上样例）。
（a）实训报告
结构分析：这是叠加体，用基本的特征命令工具就可以完成
思路：1、拉伸特征1
2、拉伸切除特征2
3、拉伸特征3
步骤如下
步骤1、新建文件4-1A.prt文件
步骤2、创建拉伸特征
1、选择拉伸特征命令，在xy平面绘制草图
2、完成草图并拉伸，拉伸深度40，完成
步骤3、创建拉伸特征
1、在特征1底面草图绘制
50X20的长方体
2、拉伸求差，完全贯穿
步骤4、拉伸特征，保存文件
1、插入新的基准平面
2、在新基准平面上草图绘制
3、完成草图拉伸，深度20
（b）实训报告
结构分析：这是叠加体，用基本的特征命令工具就可以完成
思路：1、拉伸特征1
2、拉伸切除特征2
3、拉伸特征3
步骤如下
步骤1、新建文件4-1b.prt文件
步骤2、创建拉伸特征
1、选择拉伸特征命令，在xy平面绘制草图
2、拉伸，深度80
步骤3、倒圆角R16
步骤4、拉伸特征2求和方式
步骤4、拉伸特征3求差方式
步骤5、创建2孔
步骤6、保存文件
4.4 特征操作
【思考题】
※1. 细节特征包括哪些？如何进行边倒圆、倒斜角和拔模？
答：特征操作最主要的内容包括细节特征（包括边倒圆、面倒圆、倒斜角和拔模等）、螺纹、抽壳、特征的布尔运算（包括求和、求差和求交）和关联复制（包括实例特征、镜像特征、镜像体等）。
2. 如何创建螺纹特征？符号螺纹和详细螺纹有哪些区别？
3. 如何创建抽壳特征？抽壳类型包括哪些？如何创建不同厚度的壳特征？
※4. 布尔运算包括哪些？
答：布尔运算包括求和、求差和求交。
5. 实例特征包括哪些？如何进行矩形特征和圆形特征的操作？
6. 什么是镜像特征？如何进行镜像特征的操作？
【操作题】
※1. 创建如图4-230所示的模型。要写出实训报告。
图4-230 创建实体模型
实训报告
结构分析：这是叠加体，用基本的特征命令工具就可以完成，应用到面倒圆命令
思路：1、拉伸特征1
2、拉伸特征2
3、拉伸特征3
4、面倒圆
5、边倒圆
步骤如下
步骤1、新建文件4-3.prt文件
步骤2、创建拉伸特征
步骤3、拉伸特征2
步骤4、创建拉伸特征3
步骤5、面倒圆
步骤5、倒圆角，保存文件。
第5章 曲面建模
【思考题】
1. 创建曲面的基本思路有哪些？
※2. 依据点创建曲面的方式有哪三种？
答：依据点创建曲面。主要有：通过点；从极点；从点云。
※3. 什么是直纹面？什么是通过曲线组创建曲面？什么是通过网格创建曲面？比较它们在操作中的特点。在使用这些命令操作时，应注意什么？
答：直纹面，是指通过一系列直线连接的两组线串而形成的一张曲面。在创建直纹面时只能使用两组线串。这两组线串可以是封闭的也可以是不封闭的。
通过曲线组创建曲面，是指通过多个截面创建片体，此时直纹形状改变以穿过各截面。各截面线串之间可以是线性连接，也可以是非线性连接。直纹面是它的特例。
通过网格创建曲面可以通过一个方向的截面网格和另一个方向的引导线创建片体或实体。同一个方向的截面网格（截面线串），通常称为主线串，而另一个方向的引导线称为交叉线串。
通过网格创建曲面中“主曲线”和“交叉曲线”是相对的，选择其中一组空间曲线为“主曲线”，那另一组的空间曲线则为“交叉曲线”。在创建直纹面时，如果使用两条曲线创建，则需要保证两条曲线的方向一致。否则，将生成扭曲的曲面或不能生成曲面。
【操作题】
由于曲面建模不是重点，有些命令（即工具栏中的按钮，或菜单中的命令）也没有介绍，做曲面建模题有一定的难度，故以综合应用实例形式，请读者仿做下列题，以补充没有学习的命令，进一步提高建模能力。
题目：创建一只黄梨，如图5-57（b）所示。
本综合实例主要使用“曲线”工具栏中的一些命令（按钮），菜单中工具内的“表达式”、“编辑曲线”工具栏中的一些命令（按钮）、通过曲线网格命令、扫掠命令命令等来构造一只梨子表面。
其中构造梨子的参数尺寸在过程中给出。
创建黄梨表面的操作过程和步骤：
步骤1 新建黄梨文件：huangli.pat
步骤2 设置相关的工具栏
调用“曲线”、“曲线编辑”、“特征”、“特征操作”、“曲面”等工具栏。此题用的按钮均在相应工具栏的默认中。如果没有，则需添加到相应的工具栏中。
步骤3 创建梨子纵向直线（即梨子凹底到梨子果柄之间的距离）
单击“曲线”工具栏上的
（直线）按钮，以坐标起点（0，0，12）与终点（0，0，97）绘制一条线段，作为梨子纵向直线，如图5-50所示。
图5-50 创建梨子纵向直线
步骤4 创建梨子凹底曲线
1）在菜单栏中，“工具”→“表达式”，打开“表达式”对话框，并设置的表达式参数，如图5-51（a）所示。
图5-51创建梨子凹底曲线
将梨子凹底曲线用下列表达式（参数方程）表示：
t=1；xt=10*cos(t*360)；yt=10*sin(t*360)；zt=-0.5*sin(t*360*5)
检查表达式的结果无误后，单击“确定”。
3）单击“曲线”工具栏上的
（规律曲线）按钮，弹出“函数规律”对话框，如图5-51（b）所示。单击对话框中的
（根据方程）按钮，“确定”后，弹出“规律曲线”对话框，“确定”后，弹出“定义X”对话框，“确定”后，又回到“规律曲线”对话框，………。每次出现对话框，都单击“确定”，直到弹出如图5-51（c）所示的“规律曲线”对话框为止。
4) 单击“点构造器”按钮，光标捕捉（0，0，12）点，“确定”后，回到如图5-51（c）所示“规律曲线”对话框，再单击“确定”，在绘图区域中生成出了梨子的凹底曲线，如图5-51（d）所示。
步骤5 创建梨子不同断面的曲线
除了梨子凹底曲线用一参数方程的表达式表示外，梨子的其他断面均以半径不同的圆表示。
参数尺寸要求：在高度35㎜处，绘制半径为45㎜的圆；在高度70㎜处，绘制半径为30㎜的圆；在高度100㎜处，绘制半径为15㎜的圆。这些圆的圆心均落在ZC轴上。
1）单击“曲线”工具栏上的
（圆弧/圆）按钮，弹出“圆弧/圆”对话框，如图5-52（a）所示。
（a） （b）
图5-52创建梨子不同断面的曲线（一）
2）绘制在高度35㎜处，绘制半径为45㎜的圆：类型选择为“从中心开始的圆弧/圆”，用“点构造器”选择中心1，该点在“点”对话框中坐标输入值为（0，0，35）；半径输入45；用“点构造器”选择通过点1，该点在“点”对话框中坐标输入值为（45，0，35）；限制：整圆；设置：关联；其他设置不变。“确定”后，创建了在高度35㎜处，绘制半径为45㎜的圆，如图5-52（b）所示。
3）同理，可绘制出在高度70㎜处，绘制半径为30㎜的圆；在高度100㎜处，绘制半径为15㎜的圆，如图5-52（c）所示。
（c）
图5-52创建梨子不同断面的曲线（二） 5-53 用“通过曲线组”生成的梨子
这一步完成后，可以用“通过曲线组”命令，完成梨子的曲面的生成，如图5-53所示。但从中看出，由于只有横截面约束，没有纵截面约束，使得梨子的逼真形差一些。若要相使梨子更接近于真实感，在纵向也受到约束，考虑用“通过曲线网格”的命令可以实现，这样就要在原来的基础上，增加纵截面。
如何进行纵向的约束呢？
步骤5 创建梨子纵向断面曲线
1）单击“曲线编辑”工具栏上的
（分割曲线）按钮，弹出“分割曲线”对话框，如图5-54（a）所示。类型为“等分段”；分段长度，等参数；段数：4。分别选取相应的曲线进行4等分的分段。将光标放置在每条曲线上就可以判断是否已经分段了。
2）单击“曲线”工具栏上的
（艺术样条）按钮，弹出“艺术样条”对话框，参照图5-54（b），依次捕捉点，绘制样条曲线。同理，绘制另一条样条曲线，如图5-54（c）所示。
（a） （b） （c）
图5-54 等分曲线与绘制艺术样条
3）单击“曲面”工具栏上的
（通过曲线网格）按钮，参照图5-55（a），依次选择主线串和交叉线串，创建通过曲线网格的曲面，如图5-55（b）所示。
4）同理，完成所有梨子表面的曲面建模，如图5-55（c）所示。
（a） （b） （c）
图5-55 梨子曲面创建
如果读者对“移动对象”比较熟悉，上述过程要简化的多了。读者可以尝试练习一下。
步骤6 缝合梨子曲面
单击“特征操作”工具栏中
（缝合）按钮，对图5-55（c）梨子曲面进行缝合为实体。
步骤7 创建梨子果柄
1）单击“特征”工具栏中
（草图）按钮，在XC-ZC平面上绘制果柄路径草图，并将梨子进行淡化处理（鼠标右键→弹出快捷菜单→渲染样式→带有淡化边的线框），如图5-56（a）所示。
2）单击“特征”工具栏中
（草图）按钮，以“在轨迹上”方式，参照图5-56（b），圆弧长率设置为0%，创建草图平面。
（a） （b）
图5-56 绘制果柄过程（一）
3）参照图5-56（c），在该平面上绘制果柄断面，尺寸见图，草图完成后，如图5-56（d）所示。
4）单击“曲面”工具栏中的
（扫掠）按钮，打开如图5-56（e）所示的“扫掠”对话框。将缩放方法设置为“面积规律”，规律类型设置为“线性”，开始为40㎜2，结束为15㎜2；选择的截面和引导线，如图5-56（f）所示。
（c） （d）
图5-56 绘制果柄过程（二）
（e） （f）
图5-56 绘制果柄过程（三）
步骤8 完成梨子的创建
恢复“着色”状态，并隐藏除实体以外的所有对象，形成如图5-57（a）所示的梨子造型。若要创建黄色的梨子，则在“编辑”→“对象显示” 所弹出的对话框中进行, 如图5-57（b）。
（a） （b）
图5-57 完成的梨子设计
※为必做题。
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