UG的应用现状与发展前景
UG应用现状及发展前景
目录
摘要 ............................................................................................. - 1 - 关键词 ......................................................................................... - 1 -
一、UG的简介............................................................................ - 1 -
二、UG的功能特点.................................................................... - 2 -
三、UG的二次开发技术 .......................................................... - 4 -
3.1 UG/Open .......................................................................... - 4 -
3.2 UG/OPEN UIStyler ............................................................ - 4 -
3.3 UG/OPEN MenuScript ...................................................... - 5 -
3.4 UG/OPEN API ................................................................... - 5 -
四、UG的应用现状.................................................................... - 6 -
五、UG的发展前景.................................................................... - 6 - 参考文献 ..................................................................................... - 7 -
摘要：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，指出对单一数据库、参数化，基于特征、全相关等于一体的三维CAD/CAE/CAM软件，UG的应用必将越来越广泛越深入。UG是一个通用软件，用户必须在此基础上进行二次开发，才能满足专门模具设计的需要，提高设计效率。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，但效果是显著的。
关键词：二次开发技术；应用；参数化特征造型；三维造型
一、UG的简介
UG是起源于美国麦道(MD)公司的产品，1991年11月并入美国通用汽车公司EDS分部。如今EDS是全世界最大的信息技术(IT)服务公司，UG由其独立子公司Unigraphics solutions开剔11J。Unigraphics solutions己在纽约股票交易所上市。UG2005年的收入达11．5亿美元，CIMdata对PLM市场收入进行的协同产品定义管理(CPDM)调查中，UGS已连续五年居榜首。UGNX(简称UG)是UGS五大产品之一(Tc锄center、NX、solid Edge、E．factory、PLM components)，是集CAD、CAE和CAM于一体的机械工程设计辅助系统，该软件能适应多种复杂的曲面造型和参数化实体造型，可以直观、准确地反映零、组件之间的装配关系，使产品开发完全实现设计、分析、制造的无图纸生产，并可使产品设计、工装设计和制造等工作并行开展，适用于各种产品的设计与开发，因此而广泛应用于汽车、航空、船舶、通用机械、电器和玩具等行业，以及模具等的设计、分析及制造工程。UG采用基于特征的实体造型，具有尺寸驱动编辑功能和统一的数据库，实现了CAD、CAE、CAM之间无数据交换的自由切换，它具有很强的数控加工能力，可以进行2轴．5轴联动的复杂曲面加工和镗铣。UGS拥有46，00家客户，全球装机量近40万台套。在全球排名前30强的汽车原始设备制造商中，有多达27个制造商使用UGS软件。在美国航空航天工业己安装有1000多套UG。UGS在喷气发动机行业位居领先地位。UGS目前也遍及到机械、医疗设备、电子、高技术和消费品工业，用户包括松下、3M、Philips Electronic、Gillette Company等。UG是一个完整的产品解决方案，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。UG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能够有效地捕捉、利用和共享数字化工程完整过程中的知识，事实证明为企业带来了战略性的收益UG系统运行环境：(1)硬件(机型)：HP9000、Sun、DEC、SGI、IBMRS/6000PC(如Founder)。(2)软件(操作系统)：WindowSNT、VMS、UNIX。(3)用户界面：菜单选择、窗口功能、键盘、鼠标器输入。(4)网络：TCP／IP网络协议。(5)数据库：IMAN可提供独立运行的、面向对象的集成管理数据库系统。
以下是UG软件的发展历史：
1960年McDonnell Douglas Automation公司成立。
1976年收购Unigraphics CAD/CAM/CAE系统的开发商——United Computer公
司，Unigraphics雏形产品问世。
1983年Unigraphics II进入市场。
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的部分功能
1989年Unigraphics宣布支持UNIX平台及开放系统结构，并将一个新的与STEP 标准兼容的三维实体建模核心Parasolid引入Unigraphics。
1990年Unigraphics作为McDonnell Douglas(现在的波音公司)的机械
CAD/CAM/CAE的标准。
1991年Unigraphics开始了从CADCAM大型机版本到工作站版本的移植
1993年Unigraphics引入复合建模的概念，可将实体建模、曲面建模、线框建模、半参数化及参数化建模融为一体。
1995年Unigraphics首次发布Windows NT版本。
1996年Unigraphics发布了能够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类曲面造型能力的工业造型模块；占领了
巨大的市场份额，已成为高端、中端及商业CAD/CAM/CAE应用开发
的常用软件。
1997年Unigraphics新增了包括WAVE在的一系列工业领先的新功能，WAVE 这一功能可以定义、控制和评估产品模板；被认为是在未来五年中业
界最有影响的新技术。
2000年发布新版本－UGV17。新版本的发布，使UGS成为工业界第一个可装载包含深层嵌入“基于工程知识”（KBE）语言的世界级MCAD软件产
品的主要供应商。
2001年发布新版本－UGV18，新版本中对旧版本中对话框做了大量的调整，使在更少的对话框中完成更多的工作从而使设计更加便捷。
2002年发布新版本－UG NX1，开始将I-deas与UG进行融合
2003年发布新版本－UG NX2 NX 2也象征着世界两大领先的产品
Unigraphics 和 I-deas的统一进程的第二步
2004年发布新版本－UG NX3, NX3是将I-deas的重要功能移植入NX软件的第一个版本
2005年发布新版本－UG NX4，最新版本的NX4以NX 在数字化模拟和知识工程领域的领导地位为基础，并特别针对产品式样、设计、模拟和制
造开发了新功能，它带有数据迁移工具，对希望过渡到NX 的I-deas
用户能够提供很大的帮助。
二、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：
(1）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。
三、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。
3.1 UG/Open
UG/Open二次开发模块为UG 软件的二次开发工具集，便于用户进行二次开发工作，利用该模块可对UG 系统进行用户化剪裁和开发，满足用户的开发需求。UG/Open 包括以下几个部分：
（1）UG/Open Menuscript 开发工具，对UG软件操作界面进行用户化开发，无须编程即可；
（2）对UG标准菜单进行添加、重组、剪裁或在UG软件中集成用户自己开发的软件功能；UG/Open UIStyle开发工具是一个可视化编辑器，用于创建类似UG的交互界面，利用该工具，用户可为UG/Open应用程序开发独立于硬件平台的交互界面；UG/Open API 开发工具，提供UG软件直接编程接口，支持C、C++、Fortran和Java 等主要高级语言；UG/Open GRIP开发工具是一个类似APT 的UG 部开发语言，利用该工具用户可生成NC自动化或自动建模等用户的特殊应用。
3.2 UG/OPEN UIStyler
UIStyler 是开发UG对话框的可视化工具，生成的对话框能与UG集成，让用户更方便、更高效地与UG进行交互操作。利用这个工具可以避免复杂的图形用户接口GUI的编程，直接将对话框中的基本控件组合生成功能不同的对话框。开发人员进入UG，点击Aplication→UserInterfaceStyler就可以进入对话框设计的界面。该界面包括一个工具条和三个窗口：对象浏览窗口、资源编辑器窗口以及设计对话框窗口。应用工具条能够快速点击图标，在设计对话框上添加删除控件，进行对话框界面的设计；对象浏览器窗口显示对话框上所有控件的信息，选中某一控件即可在资源编辑器窗口中进行相应的操作；资源编辑器窗口用于设置修改控件的属性、消息等操作；设计对话框窗口用来显示对话框的界面。当界面设计完成后，保存UIStyler编写的对话框时生成3个文件：*dlg、*_template.c及*.h 文件。其中，*.dlg是保存对话框图形界面的文件；.h文件是UIStyler对话框C 语言的头文件，包括对话框及*_template.c是其控件的标识符和函数原型的申明；UIStyler对话框 C 语言的模板文件，包括各种定义用户的主要工作是修改
*_template.c 模板文和命令。件并在其中添加用户代码，以确定UIStyler对话框被调用的形式及其所能实现的功能。对模板文件的修改工作可在VC中完成，然后和.h编译连接生成.DLL文件。应用UIStyler这一工具可以使开发人员方便、快速地设计出与UG界面风格一致的对话框，避免其他复杂的编程。而且可以和用其他开发工具开发出的结果进行集成。UG/Open UIStyler 工具和UG/Open Menu Script工具一样，都只具有某一方面的功能：UG/Open UIStyler用于对话框的开发，UG/Open Menu Script用于菜单的开发。
3.3 UG/OPEN MenuScript
用这一工具可实现用户化的菜单。UG/OPEN MenuScript 支持UG主菜单和快速弹出式菜单的设计和修改，通过它可以改变UG菜单的布局。添加新的菜单项以执行用户GRIP、API二次开发程序、User Tools文件及操作系统命令等。应用UG/OPEN MenuScript编程有两种方法可以实现菜单用户化：
（1）添加菜单文件。添加菜单文件到相应的菜单目录下，这些菜单文件是经过用户编辑的、符合自己要求的菜单文件。
（2）编辑标准菜单文件。开发者编辑存在的标准菜单文件。这种办法就会改变UG原来的界面，不能恢复。开发者可通过文本编辑器，如记事本编辑UG 菜单文件。UG/Open API 提供UG/Open API程序与UG/OPEN MenuScript程序的接口函数。
3.4 UG/OPEN API
UG/Open API 又称User Function，是一个允许程序访问并改变UG对象模型的程序集。UG/OpenAPI 封装了近2000个UG操作的函数，通过它可以在C程序和C++ 程序中以库函数的形式调用UG部的近2000个操作，它可以对UG 的图形终端、文件管理系统和数据库进行操作，几乎所有能在UG界面上的操作都可以用UG/Open API函数实现。
UG/Open API 程序根据编译连接的情况可以运Internal与External. External 行在两种不同的环境中，类型以.exe方式可以直接在操作系统下运行，独立于ＵＧ系统，该类型无法显示图形与用户交互，但可以打印和生成计算机图形元文件CGM）Internal（；类型只能运行在UG环境下该程序以.dll（动态库）的方式被调到UG的进程空间中，一旦调进便该类型与External 类型相比他的优点是常驻存，可以连接的更快且程序更小并能与用户交互Internal类型程序的运行可以从UG图形界面里来调用，另外可以从UG/Open Menu Script、User Exits、User Tools 和UG/Open GRIP里调用。
UG/Open API程序使用的是C或C++编程语言。基于Windows NT操作系统的UG软件开发可在VC++6.0环境下进行。在VC环境中建立一个UG二次开发工程有两种方法。其一是利用UG/Open AppWizard这个向导来建立基本的框架；其二是在VC中手工建立一个UG/Open API的工程。第一种方法是要按照向导一步一步执行下去就可以完成这个工程的基本框架。相对于第一种方法，第二种方法就烦琐得多，它必须在VC中人为配置工程的各种设置，才能建立起UG软件和VC的连接。所以最好使用UG/OpenAppWizard来建立二次开发工程。
UG/Open API 程序的运行可以在这几种环境下运行：
（1）VC环境。在这种环境下部、外部程序均可以执行。
（2）UG界面。这种环境只能执行部程序。程序的执行是程序通过VC++ 编译连接后，产生一个DLL文件，然后进入UG，执行这个DLL文件。
（3）UG/OpenGRIP程序。这是通过GRIP程序来调用UG/Open API程序。由于编程是在VC中进行，所以可以充分发挥VC的强大功能和丰富的编程资源，也可以利用企业原有的Ｃ语言代码资源，将其集成到UG中。用UG/Open API函数进行二次开发的优点是该工具功能比较强大，能够实现UG的绝大部分操作，易于进行交互操作。由于是调用UG封装的API函数，程序的出错率比较低；缺点是掌握UG/Open API函数的运用比较困难，特别要注意参数的类型和传递形式。
四、UG的应用现状
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。
五、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！
参考文献：
[1]关振宇. UG CAD快速入门指导[M]. ：清华大学，2002.
[2]董正卫，田立中，付宜利. UG/OPEN API编程基础[M]. ：清华大学，2002.
[3]王庆林. UG/OPEN GRIP实用编程基础[M]. ：清华大学，2002.
[4]关振宇，朱凯. UG NX 4中文版机械设计实战演练[M]. ：人民邮电，2007.
[5] 陆龙福,焉敏,王治雄. 基于工作过程的UG模具CAD/CAM教学[J]. 科技信息. 2010(23).
[6] 波,平清. 基于UG平台的教学建设与实践[J]. 工程技术大学教育研究. 2008(01).