UG的应用于就业前景

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UG的应用于就业前景

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UG应用现状及发展前景
摘要: Unigraphics NX软件作为UGS公司提供的产品全生命周期解决方案中面向产品开发领域的旗舰产品，为用户提供了一套集成的、全面的产品开发解决方案，用于产品设计、分析、制造，帮助用户实现产品创新，缩短产品上市时间、降低成本、提高质量。本文主要介绍了UG的功能特点及其二次开发技术,并对目前在UG方面的一些典型应用作了介绍。UG是一个通用软件，用户可以在此基础上进行二次开发,满足专门模具设计的需要,提高设计效率。
关键词：解决方案, 创新，功能特点，二次开发，应用

Unigraphics（简称UG）是UGS公司推出的全面产品解决方案中产品开发领域的旗舰产品。它以航空航天与汽车工业的专业经验为依托，现已发展成为世界一流的集成化机械CAD/CAE/CAM软件。UG把CAD/CAE/CAM无缝集成到一个一体化、开放的环境中，为客户提供崭新的、更直观的用户界面和更强劲的创新功能。
1、UG简介
UG（Unigraphics NX）是Siemens PLM Software公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。Unigraphics NX针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案。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，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1969年，它是基于C语言开发实现的。UG NX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。
UG作为三维造型设计系统，是一套由设计到生产的机械自动化软件，其功能强大，用途广泛，是新一代CAD/CAM系统软件。它以尺寸驱动、特征建模、全参数设计、单一全关联的数据库、虚拟现实及多数据接口等优点改变了传统的设计观念，使设计工作直观化、高效化、精确化和系统化，成为目前机械CAD领域的性标准。与传统的CAD系统仅提供绘图工具不同，UG提供了一套完整的机械产品解决方案，包括工业设计、机械设计、模具设计、钣金设计、加工制造、机构分析、有限元分析和产品数据库管理、甚至包括了产品生命周期，是多项技术的集成产品。
UG的主要特征有：3D实体模型；基于特征的参数化实体建模；单一数据库；机构设计技术；行为建模技术；NC加工；强大的装配功能；二次开发技术。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。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。
2、UG的功能特点
UG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/OPen GRIP，UG/open API简单易学，实现功能多，便于用户开发专用CAD系统。具体来说，该软件具有以下特点：
l）具有统一的数据库，真正实现了CAD/CAE/CAM等各模块之间的无数据交换的自由切换，可实施并行工程。
2）采用复合建模技术，可将实体建模、曲面建模、线框建模、显示几何建模与参数化建模融为一体。
3）用基于特征（如孔、凸台、型胶、槽沟、倒角等）的建模和编辑方法作为实体造型基础，形象直观，类似于工程师传统的设计办法，并能用参数驱动。
4）曲面设计采用非均匀有理B样条作基础，可用多种方法生成复杂的曲面，特别适合于汽车外形设计、汽轮机叶片设计等复杂曲面造型。
5）出图功能强，可十分方便地从三维实体模型直接生成二维工程图。能按ISO标准和国标标注尺寸、形位公差和汉字说明等。并能直接对实体做旋转剖、阶梯剖和轴测图挖切生成各种剖视图，增强了绘制工程图的实用性。
6）以Parasolid为实体建模核心，实体造型功能处于领先地位。目前著名CAD/CAE/CAM软件均以此作为实体造型基础。
7）提供了界面良好的二次开发工具GRIP（GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING）和UFUNC（USER FUNCTION），并能通过高级语言接口，使UG的图形功能与高级语言的计算功能紧密结合起来。
8）具有良好的用户介面，绝大多数功能都可通过图标实现；进行对象操作时，具有自动推理功能；同时，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。
另外，由于UG对数据格式和图像格式的识别能力， UG中可以很容易的读取AutoCAD的二维在图形作为拉伸、旋转、扫描、混成的草图；同时AutoCAD在我国普及率很高，许多人对它都十分熟悉，而且很多企业早期的图档都在AutoCAD中作的，因此可以使用已有的AutoCAD二维图形作为UG三维造型时的草图，进行三维转换，也可以使用AutoCAD来为UG绘制草图，从而避免重复劳动和有效地利用已有资源。
参数化特征造型被公认为目前几何造型的发展趋势，UG实体模型由一些工程特征组合而成，UG模块提供了拉伸、旋转、扫描、过度、孔、槽、圆角、倒角、抽壳、拔模斜度、自由变形、变截面扫描等众多的特征和特征的构造方法，为用户提供了设计非常复杂形状或实体模型的有力工具。
此外，UG基于特征的参数化造型时将参数化造型的思想和特征造型的思想有机的结合在一起，用尺寸驱动或变量设计的方法定义特征并进行类似的操作，这样就形成了参数化特征造型。由于特征全部用参数化定义，因此对形状、尺寸、公差、表面粗糙度等均可随时修改和更行，最终达到修改设计的目的。参数化方法使设计者在构造几何模型时可以集中于概念设计和整体设计，充分发挥创造性，提高设计效率。基于特征的技术为设计者提供了符合人们思维习惯的设计环境，二者有机地结合起来进行实体造型将极大的提高设计效率。
在UG的环境中，构造实物实体的方法很多。选择一种有效的方法，使建立的特征少，且能有效生成实体；形成的特征有利于后续特征的建立和修改是非常重要的。所以在设计之初，对零件的外型设计要一个整体规划，要清楚自己所做的零件的复杂程度，首先要确定整个零件的基准参考中心和参考面，使后面建立的特征（Feature）都是基于该基准建立的，这样有利于后面特征修改（Modify）和再生成（Regenerate）；其次要确定模型（Model）的所有特征间构建的大致先后顺序，把一些小而非重要特征先做，对开始不太明确的，并且需要经常改动变化的特征放到后面建立。这样就可以在需要修改时改动局部就可以了，既节省了时间又省去了许多麻烦。
3、UG的二次开发技术
对一般的设计人员来说，要使用UG所提供的方法进行复杂零件的三维造型，并不是一件容易的事，设计人员需要花费大量的时间熟悉UG，并且掌握较高水平的建模技巧，但是如果充分利用UG的二次开发工具，就可以方便的实现复杂零件设计的参数化，从而大大提高设计效率。
UG为通用支撑软件系统，仅具有CAD/CAM的基本功能，没有提供专用产品所需要的完整计算机辅助设计/制造功能。由于机械产品的千变万化，需要针对具体对象在选用的CAM软件平台上进行二次开发，来设计出界面友好、功能强大和使用方便的专用产品的CAD/CAM系统UG/OPENUIStyler、UG/OPEN GRIP和UG/OPEN API 的二次开发技术。
4、UG应用现状
UG在各行各业中的应用越来越广泛、越来越深入，虽然和AutoCAD等二维绘图软件相比UG的使用相对要难得多，但这并没有阻止人们对它的学习、使用及开发。这也充分说明了UG具有人们所渴望的优良的性能和灵活的开发方法。
自从UG出现以后，在航空航天、汽车、通用机械、工业设备、医疗器械以及其它高科技应用领域的机械设计和模具加工自动化的市场上得到了广泛的应用。多年来，UGS一直在支持美国通用汽车公司实施目前全球最大的虚拟产品开发项目，同时Unigraphics也是日本著名汽车零部件制造商DENSO公司的计算机应用标准，并在全球汽车行业得到了很大的应用，如Navistar、底特律柴油机厂、Winnebago和Robert Bosch AG 等。
另外，UG软件在航空领域也有很好的的表现：在美国的航空业，安装了超过10,000套UG软件；在俄罗斯航空业，UG软件具有90%以上的市场；在北美汽轮机市场，UG软件占80%。UGS在喷气发动机行业也占有领先地位，拥有如Pratt & Whitney和GE 喷气发动机公司这样的知名客户。航空业的其它客户还有：B/E航空公司、波音公司、以色列飞机公司、英国航空公司、Northrop Grumman、伊尔飞机和Antonov。
同时，UGS公司的产品同时还遍布通用机械、医疗器械、电子、高技术以及日用消费品等行业，如：3M、Will-Pemco、Biomet、Zimmer、飞利浦公司、吉列公司、Timex、 Eureka 和Arctic Cat等。
UG进入中国以后，其在中国的业务有了很大的发展，中国已成为其远东区业务增长最快的国家。
5、UG的发展前景
由于机械设计在工程设计中占有相当重要的地位，所以展望现代机械设计技术的发展前景以及未来研究重点及方向，都无疑成为了我们最关心的重要课题，同时也只有在此基础上，我们才能对机械设计的规划发展项目和关键技术提出合理的建议，才能更好的使我国在机械设计软件的开发领域逐步走到世界的前列。
纵观全国，现代机械设计软件技术的研究主要在以下几个方面：机械设计软件包的多平台开发技术、产品创新设计技术、快速设计技术、仿真与虚拟设计技术、智能设计技术、热分析转变为机械能整合设计等。（1）调用接口程序的设计：为使各exe程序按顺序运行以完成总功能，要求用户只能调用其中一个exe程序，该程序称为软件包的用户调用程序，其余exe程序不能被用户调用（只能被 exe程序调用），称为软件包的内部程序。（2）数据接口程序的设计：由于纯文本文件（如 *.txt文件）可以被 exe程序读写，因此通过对其读写操作，可实现调用与被调用程序间的数据传递，此类文件可简称为数据文件，对其读写的语句即为数据接口程序。为便于编程，可把数据接口程序分为单向型和双向型两大类。仅有调用程序的写操作和被调用程序的读操作或相反，称为单向型，前者还可称为正单向型，后者为逆单向型。（3）开发平台的合理使用：VB 6、VF 6和 VL的功能特长不同。VB6在数学计算和界面设计方面最优秀， VF 6的数据库管理功能最强， VL的自动制图功能独一无二。故 VB 6宜用于开软件包的用户调用程序，和含有大量数学计算功能的内部程序；VF 6宜用于开发处理大量数据的内部程序 ( 数据库) ； VL宜用于开发自动制图的内部程序；AutoCAD宜作为VL程序的运行平台和对图形文件编辑、保存与打印的操作平台。（4）软件包的目录结构设计：软件包的目录结构宜采用树状结构，如用户调用程序及其相关文件放在磁盘的N层目录下的某一子目录( 称为顶层目录) 下，则各内部程序及相关文件应放在顶层目录下的不同层次的子目录下。值得注意，这可能造成被调程序在其运行中，当查找或打开本目录下的某个文件时，出现“ 文件未找到”的运行实时错误，其原因是被调程序的运行路径，是它最上一级调用程序（即用户调程序)。（5）产品创新设计技术该技术：就设计而言一般可分为三类：适应性设计(Adaptive Design)、变型设计(Variant Design)和创新设计(Creative Design)。其中创新设计是针对新的或预测的需求，从已知的、经过实践检验可行的理论和技术出发，充分运用创造性思维，构思并设计出过去所没有的全新事物的技术过程。（6）快速设计技术：由于市场动态多变性，使产品投放市场的时间日益成为决定产品竞争力的重要因素。快速设计技术是在现代设计理论和方法的指导下，应用微电子、信息和管理等现代科学技术，以缩短产品开发周期为目的的一切设计技术的总称。（7）仿真与虚拟设计技术：计算机仿真技术是以计算机为工具，建立实际或联想的系统模型，并在不同条件下，对模型进行动态运行(实验)的一门综合性技术。近年来不断涌现和迅速发展的高新技术，如计算机仿真建模、CAD/CAM及先期技术演示验证、可视化计算、遥控机器和计算机艺术等，都有一个共同的需求，就是建立一个比现有计算机系统更为真实方便的输入输出系统，使其能与各种传感器相连，组成更为友好的人机界面的多维化信息环境。这个环境就是计算机虚拟现实系统(VRS)，在这个环境中从事设计的技术即称之为虚拟设计(Virtual Design，VD)。（8）智能设计技术：由于缺乏人类设计师所具有的推理和决策能力，传统CAD系统已不能满足设计过程自动化的要求。于是智能CAD(ICAD)的理论研究和应用实践便随之而产生了。ICAD系统既具有传统CAD系统的数值计算和图形处理能力，又具有知识处理能力，能够对设计的全过程提供智能化的计算机支持。智能设计就是对智能CAD理论和应用的研究。
6、总结
UG已成为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准，它全方位的提供了从产品概念设计、精确设计、模具设计到模具型腔数控加工一整套功能，极大的缩短了产品开发的周期，提高了产品的竞争力。从大量的文献看出，UG在它所触及的各行各业中的应用程度和深度虽然各不相同，但其效果是显著的。从现有的应用中可以给使用者一些启示和灵感，避免许多不必要的重复。UG的发展我们大家是有目共睹的，他的强大功能，也是令世界为之称赞，我相信UG在以后会发展的更好，更加人性化的服务与人类生活的全方面，让我们大家共同拭目以待吧！