第一章参数化特征造型基础1.1绪论UGNX软件是一个集成化的CAD/CAE/CAM系统软件，它为工程设计人员提供了非常强大的应用工具，这些工具可以对产品进行设计（包括零件设计和装配设计）、工程分析（有限元分析和运动机构分析等）、工程图绘制、数控加工程序编制等，同时还提供了很多面向专业的应用工具（例如注塑模、钣金设计等）。随着UGNX版本的不断更新和功能的不断扩充，UGNX软件的集成化、可视化、网络化、智能化、专业化功能都得到了很大发展。在集成化方面提高了CAD/CAE/CAM的集成度；在可视化方面为用户提供了更加方便的操作界面，使得用户能够快速掌握UGNX的使用；在网络化方面提供了支持协同设计的网络环境下的产品设计，例如基于WEB的Netmeeting（【工具】→【合作】→【连接到Netmeeting】）；在智能化方面提供了基于知识的设计语言和模块，例如KF编程；在专业化方面给用户提供了更多的面向专业应用领域的设计向导和工具，例如各种模具设计模块（冷冲模、注塑模等）、钣金加工模块等。虽然UGNX在发展过程中不断推出新版本，功能也在不断增加和更加强大，但是由于企业的行业特点和专业不同，新的需求范围广，需要一些专业化、个性化的功能和工具，而UGNX是一个面向机械行业的通用CAD/CAE/CAM软件，因此需要在此基础上进行二次开发才能满足实际的需要。UGNX每次的版本升级都代表了当时先进制造技术的发展前沿，很多新的设计方法和理念都能很快地在版本中反映出来。例如在并行工程中强调的几何关联设计、在网络环境下的协同设计等都是这些先进方法的体现。从二次开发的角度讲，新版本的API函数的变化不大，。所以本书提供的说明仍然可以应用于以后的发展版本。从企业应用的角度讲，应该遵从如下原则：应尽可能直接使用UGNX的已有功能，如不能满足要求，应首先选择定制开发的方式，只有在上述情况都不能满足的情况下才应进行二次开发，以减少企业专用软件的开发成本和以后的维护成本。本书作为一个UG二次开发基础的入门篇，将介绍基于UGNX二次开发的基本方法，编程技巧等。本章首先介绍参数化特征造型基础和曲面造型基础。1.2参数化特征造型的基本概念目前各种CAD软件系统都具有三维参数化特征造型的功能。而三维参数化实体造型的理论基础是实体造型原理。在进行UG二次开发中，经常会遇到一些和实体造型有关的术语，在API函数中也经常碰到各种表示实体几何造型中的数据结构，因此本节主要介绍实体模型的表示方法。1.2.1几何模型类型几何建模指在计算机上描述和构造对象的方法，其构造的模型表达类型分为：线框模型、表面模型、实体模型。1（1）线框模型在三维模型中按照一定的拓扑关系将点和棱边有序连接的模型，在计算机内描述一个三维线框模型必须给出两类信息：①顶点（Vertex）表——存储模型中各顶点的三维坐标；②边(Edge)表——存储模型中的各棱边，由指针指向各棱边的顶点，实际上表达了简单的拓扑连接关系。线框模型是一种具有简单数据结构的三维模型，其优点是描述方法简单，所需数据信息量少，显示速度快，特别适合于线框图的显示。主要的缺点是：z由于信息过于简单，没有面信息，故不能进行消隐处理；z模型在显示时理解上存在二义性；z不便于描述含有曲面的物体，例如对于一个圆柱体，除了顶面和底面与圆柱面的交线以外，圆柱面本身无边界棱边，而上下两个圆又无端点；z无法应用于工程分析和数控加工刀具轨迹的自动计算。（2）表面模型：数据结构是以“面－棱边－点”三层信息表示的，表面(Face)由封闭的棱边围成，棱边由点构成，它们形成了一种拓扑关系。表面模型用的曲面可以是简单的解析曲面，也可以是自由曲面，构造自由曲面的方法有很多，UGNX使用的是非均匀有理B样条（NURBS：Non-UniformRationalB-Spline）方法。表面模型避免了线框模型的二义性。由于定义了面，可以根据不同的观察方向消除隐藏线和隐藏面；可以对面着色，显示逼真的色调图形；还可以利用面的信息进行数控加工刀具轨迹的计算。在数控加工中刀具轨迹的计算和物体的表面特性有很大关系，直接影响到刀具轨迹的生成，因而表面建模主要描述物体的表面特性，如曲率连续性、光顺性等。实体表面的数学表达可以是解析曲面也可以是自由曲面，在UGNXG中对于独立存在的曲面称为片体（SheetBody）。而作为实体表面的曲面则仍然是Face。表面模型虽然克服了线框模型的一些不足，但是曲面模型表示的是零件几何形状的外壳。所以曲面模型实质上不具备零件的实体特征，这就限制了它在工程分析方面的应用，不能进行物理特性计算，例如转动惯量、体积等。（3）实体模型：从理论