UG的機械制造工藝課程設(shè)計研究

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摘要:機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是機械類專業(yè)的一門主要基礎(chǔ)課程，也是一個重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。結(jié)合我校應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)目標(biāo)，指出機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計存在的不足，并提出具體的改革措施，將ug應(yīng)用于課程設(shè)計，對促進教學(xué)效果的提高具有重要作用。

關(guān)鍵詞:UG;應(yīng)用型本科;課程設(shè)計;改革

0引言

機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是學(xué)完機械制造工藝學(xué)課程后進行的一項實踐訓(xùn)練，目的是使學(xué)生運用所學(xué)基本理論和生產(chǎn)實踐的基本知識去解決工藝及工藝裝備設(shè)計的實際問題，要求學(xué)生結(jié)合先修課程的知識，如機械制圖、工程力學(xué)、工程材料、互換性與技術(shù)測量、機械設(shè)計基礎(chǔ)、機械制造工藝學(xué)等，能夠綜合運用所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識和專業(yè)技術(shù)知識，聯(lián)系工程生產(chǎn)實際和零件的具體工作條件，設(shè)計合理的工藝工裝，同時需要查閱大量的機械設(shè)計手冊、國家標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)資料。因此，機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計在培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力和創(chuàng)新能力所需的知識結(jié)構(gòu)中，具有十分重要的地位，同時要求學(xué)生能獨立編制一個中等復(fù)雜程度的機械零件加工工藝規(guī)程，設(shè)計其中一道工序的工藝裝備(夾具)，以培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的實際動手設(shè)計能力，提高學(xué)生在設(shè)計計算、繪制工程圖、運用設(shè)計資料、進行經(jīng)驗估算、考慮技術(shù)決策等機械設(shè)計方面的基本技能以及機械CAD技術(shù)［1］。

對于機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計的實踐教學(xué)，需要進一步研究教學(xué)改革方法，以適應(yīng)我校應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，應(yīng)用型本科教育在培養(yǎng)模式上，以適應(yīng)社會需要為目標(biāo)，以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用能力的應(yīng)用型人才為主線設(shè)計學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)方案，以“應(yīng)用型”為主旨和特征構(gòu)建課程和教學(xué)內(nèi)容體系，重視學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)［2－3］。

1課程設(shè)計的內(nèi)容要求及存在的不足

1．1課程設(shè)計的內(nèi)容要求

我校開設(shè)機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計的對象為機械類專業(yè)(包括機械設(shè)計制造及其自動化、機械電子工程、材料成型及控制工程)的學(xué)生，課時安排為兩周(28學(xué)時)，具體內(nèi)容是編制一個中等復(fù)雜程度的機器零件加工工藝規(guī)程，設(shè)計其中一道具體工序的工藝裝備(夾具)，主要包括以下幾個方面［4］:(1)確定生產(chǎn)類型，分析零件工藝性。(2)確定毛坯種類及制造方法，繪制零件毛坯圖。(3)擬定零件的機械加工工藝規(guī)程，包括:選擇各工序加工設(shè)備及工藝裝備;確定工序尺寸及公差;計算各工序切削用量;計算時間定額;繪制工序簡圖等。(4)填寫工藝文件。(5)設(shè)計某一道工序所使用的專用機床夾具，繪制夾具裝配圖。(6)撰寫設(shè)計計算說明書。

1．2課程設(shè)計存在的不足

根據(jù)我校機械相關(guān)專業(yè)的機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計的具體內(nèi)容，大部分學(xué)生在進行課程設(shè)計過程中采用傳統(tǒng)設(shè)計模式，即主要體現(xiàn)在繪制二維工程圖環(huán)節(jié)里采用手工繪圖。在課程設(shè)計教學(xué)過程中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的空間想象能力和工程實踐經(jīng)驗缺乏，創(chuàng)新點更為欠缺，因此學(xué)生的設(shè)計結(jié)果質(zhì)量不高，具體存在的不足從以下幾個方面分析，主要體現(xiàn)在:

(1)從課程設(shè)計的內(nèi)容分析

從上面分析我校機械類專業(yè)開設(shè)的機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計的內(nèi)容來看，與國內(nèi)大多數(shù)高校機械類相關(guān)專業(yè)的一致，設(shè)計題目較成熟，與之配套的指導(dǎo)書、參考資料等也較完整，形成設(shè)計過程規(guī)范化的一種模式，因此，學(xué)生在進行課程設(shè)計過程中，根據(jù)課程設(shè)計指導(dǎo)書和參考資料上的步驟進行設(shè)計計算，并撰寫設(shè)計說明書，也正是因為這種教科書式的模式下導(dǎo)致學(xué)生的設(shè)計理念單一，設(shè)計的產(chǎn)品缺乏創(chuàng)新性。

(2)從設(shè)計手段分析

設(shè)計手段主要是人工計算和手工繪圖，人工計算不僅浪費了大部分時間，而且容易出錯，發(fā)現(xiàn)錯誤返回修改等工作比較繁瑣復(fù)雜，大大影響了設(shè)計效率。同樣，手工繪圖效率較低而且返回修改也很累贅，這與現(xiàn)代設(shè)計理念相違背，不能滿足現(xiàn)代設(shè)計的要求。手工繪圖導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)局限于二維設(shè)計、空間想象能力無法拓展的情況，僅從二維空間去了解設(shè)計過程，無法提升到三維空間層面，對夾具體零部件之間的裝配關(guān)系、運動關(guān)系等認(rèn)識不充分，由此對夾具體的整體設(shè)計與裝配過程缺乏全面的了解。

在這種設(shè)計手段模式下，學(xué)生與專業(yè)軟件(如CAD、UG、Pro/E等)的應(yīng)用脫節(jié)，同時對整個設(shè)計方案和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計的考慮較少，也不利于學(xué)生對專業(yè)軟件知識的掌握及將專業(yè)軟件應(yīng)用于工程設(shè)計的能力培養(yǎng)，更加制約了學(xué)生創(chuàng)新能力的提高。

(3)從學(xué)生自身因素分析

課程設(shè)計要求學(xué)生能夠綜合運用所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識和專業(yè)技術(shù)知識去解決工藝及工藝裝備設(shè)計的實際問題，并需要查閱大量的機械設(shè)計手冊、國家標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)資料，而部分學(xué)生專業(yè)課程知識卻不夠扎實，如機械制圖、工程力學(xué)、工程材料、互換性與技術(shù)測量、機械設(shè)計基礎(chǔ)、機械制造工藝學(xué)等課程，對專業(yè)課程知識的綜合應(yīng)用能力更為薄弱，導(dǎo)致最后完成的課程設(shè)計質(zhì)量不高。

2課程設(shè)計改革的具體措施

針對目前我校機械相關(guān)專業(yè)的機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計存在的不足之處，結(jié)合我校應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)目標(biāo)，從實際出發(fā)，提出以下幾個改革措施:

(1)改革課程設(shè)計內(nèi)容

在保證工作任務(wù)要求、設(shè)計難易程度大致相同的情況下，擴大課程設(shè)計選題范圍，增加學(xué)生自主選題，從以下兩個方面考慮:第一，結(jié)合機械類專業(yè)的學(xué)科競賽主題，如大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目、大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽、機械創(chuàng)新設(shè)計大賽等，以參賽作品的某些零部件作為課程設(shè)計內(nèi)容對象;第二，結(jié)合校企合作項目，以廣州圓大智能設(shè)備有限公司生產(chǎn)的工業(yè)機器人主要部件作為課程設(shè)計內(nèi)容對象。由于設(shè)計內(nèi)容對象來源于生產(chǎn)實際的工程項目，因此可以提高學(xué)生對課程設(shè)計的興趣，更能挖掘?qū)W生對工程設(shè)計的創(chuàng)新能力。

(2)改變設(shè)計手段

充分利用專業(yè)軟件工具，在繪制二維工程圖環(huán)節(jié)要求學(xué)生利用CAD或UG，根據(jù)我校應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo)，我校機械類專業(yè)的人才培養(yǎng)方案中，開設(shè)了CAD、UG兩門課程，學(xué)生已經(jīng)掌握CAD和UG操作的基本技能，為了能使二維工程圖與三維實體的關(guān)聯(lián)性，推薦使用UG軟件建立三維模型和制作二維工程圖。

UG是Unigraphics的縮寫，是一個交互式的計算機輔助設(shè)計與計算機輔助制造系統(tǒng)，集CAD(計算機輔助設(shè)計)、CAM(計算機輔助制造)、CAE(計算機輔助工程分析)于一身［5］。UG具有強大的工程制圖功模塊，依據(jù)三維實體模型可制作出符合國家標(biāo)準(zhǔn)的二維工程圖，此外通過UG的裝配模塊能實現(xiàn)對產(chǎn)品進行模擬裝配和干涉檢查，以檢驗零部件設(shè)計的合理性。將三維設(shè)計軟件UG應(yīng)用于課程設(shè)計，使三維建模與二維工程圖緊密結(jié)合，大大提高學(xué)生使用三維軟件進行自主設(shè)計的能力，并改善設(shè)計質(zhì)量，最終促進教學(xué)效果的提高。

(3)加強學(xué)生專業(yè)課程知識的學(xué)習(xí)

由于課程設(shè)計綜合運用多門專業(yè)課程的知識，如機械制圖、工程力學(xué)、工程材料、互換性與技術(shù)測量、機械設(shè)計基礎(chǔ)、機械制造工藝學(xué)等課程，因此，在開展各個課程的教學(xué)過程中，老師應(yīng)當(dāng)從理論教學(xué)和踐教學(xué)上嚴(yán)格要求，同時多結(jié)合工程項目實際案例，以培養(yǎng)學(xué)生將專業(yè)理論知識應(yīng)用于工程實踐的能力，為后續(xù)進行課程設(shè)計打下堅實基礎(chǔ)。

3UG在課程設(shè)計中的應(yīng)用實例

以CA6140車床后托架為例，其三維模型，該零件安裝于CA6140車床床身的尾部，起到支撐的作用，以防止絲桿和光桿下垂，保證在工作循環(huán)中，保持水平，托架的結(jié)構(gòu)形式同活動鉆模版相似，但其作用僅在于支撐絲桿和光桿，托架不起直接保證加工精度的作用，但它卻直接影響機床能否正常的工作。在完成編制零件加工工藝規(guī)程、設(shè)計參數(shù)計算以及設(shè)計兩道工序的夾具(鏜φ40+0．02050孔、鉆φ6和M6孔)之后，運用三維軟件UG對兩副夾具體進行三維設(shè)計。

4結(jié)語

我校機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計的教學(xué)改革既要結(jié)合我校應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)目標(biāo)，又要從考慮社會發(fā)展對專業(yè)技術(shù)人才的需求方面出發(fā)。因此，機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計的教學(xué)改革，應(yīng)使課程設(shè)計與工程實際密切聯(lián)系，同時將三維軟件UG應(yīng)用于課程設(shè)計的教學(xué)中，擴大了學(xué)生的自主設(shè)計思路，培養(yǎng)了學(xué)生利用現(xiàn)代設(shè)計模式進行產(chǎn)品設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計的能力，從而達到進一步提高課程設(shè)計教學(xué)效果的目的。

參考文獻:

［1］蘇加強，劉永霞．基于Pro/E的《機械制造工藝學(xué)》課程設(shè)計指導(dǎo)方法探討［J］．教育教學(xué)方法研究，2010(21):252－253．

［2］李俊文，高波．應(yīng)用型本科工程力學(xué)實踐教學(xué)探索［J］．實驗科學(xué)與技術(shù)，2012，10(3):115－117．

［3］張建中，于超，朱瑛．機械設(shè)計制造工藝學(xué)課程改革與大學(xué)生工程能力培養(yǎng)實踐［J］．沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)，2013，15(4):467－469．

［4］李大磊，王棟．機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書［M］．第2版．北京:機械工業(yè)出版社，2014．

［5］鐘奇，李俊文．UGNX8．0實例教程［M］．第2版．北京:人民郵電出版社，2014．

作者：李俊文 陳玉蓮 鐘奇 單位：廣東技術(shù)師范大學(xué) 天河學(xué)院 機電工程學(xué)院