UG的机械制造工艺课程设计研究　

摘要:机械制造工艺学课程设计是机械类专业的一门主要基础课程，也是一个重要的实践教学环节。结合我校应用型本科人才的培养目标，指出机械制造工艺学课程设计存在的不足，并提出具体的改革措施，将UG应用于课程设计，对促进教学效果的提高具有重要作用。关键词:UG;应用型本科;课程设计;改革0引言 机械制造工艺学课程设计是学完机械制造工艺学课程后进行的一项实践训练，目的是使学生运用所学基本理论和生产实践的基本知识去解决工艺及工艺装备设计的实际问题，要求学生结合先修课程的知识，如机械制图、工程力学、工程材料、互换性与技术测量、机械设计基础、机械制造工艺学等，能够综合运用所学的基础理论知识和专业技术知识，联系工程生产实际和零件的具体工作条件，设计合理的工艺工装，同时需要查阅大量的机械设计手册、国家标准等相关资料。因此，机械制造工艺学课程设计在培养学生的综合设计能力和创新能力所需的知识结构中，具有十分重要的地位，同时要求学生能独立编制一个中等复杂程度的机械零件加工工艺规程，设计其中一道工序的工艺装备(夹具)，以培养和锻炼学生的实际动手设计能力，提高学生在设计计算、绘制工程图、运用设计资料、进行经验估算、考虑技术决策等机械设计方面的基本技能以及机械CAD技术［1］。 对于机械制造工艺学课程设计的实践教学，需要进一步研究教学改革方法，以适应我校应用型本科人才培养目标的要求，应用型本科教育在培养模式上，以适应社会需要为目标，以培养技术应用能力的应用型人才为主线设计学生的知识、能力、素质结构和培养方案，以“应用型”为主旨和特征构建课程和教学内容体系，重视学生的技术应用能力的培养［2－3］。1课程设计的内容要求及存在的不足 1．1课程设计的内容要求 我校开设机械制造工艺学课程设计的对象为机械类专业(包括机械设计制造及其自动化、机械电子工程、材料成型及控制工程)的学生，课时安排为两周(28学时)，具体内容是编制一个中等复杂程度的机器零件加工工艺规程，设计其中一道具体工序的工艺装备(夹具)，主要包括以下几个方面［4］:(1)确定生产类型，分析零件工艺性。(2)确定毛坯种类及制造方法，绘制零件毛坯图。(3)拟定零件的机械加工工艺规程，包括:选择各工序加工设备及工艺装备;确定工序尺寸及公差;计算各工序切削用量;计算时间定额;绘制工序简图等。(4)填写工艺文件。(5)设计某一道工序所使用的专用机床夹具，绘制夹具装配图。(6)撰写设计计算说明书。 1．2课程设计存在的不足 根据我校机械相关专业的机械制造工艺学课程设计的具体内容，大部分学生在进行课程设计过程中采用传统设计模式，即主要体现在绘制二维工程图环节里采用手工绘图。在课程设计教学过程中，发现学生的空间想象能力和工程实践经验缺乏，创新点更为欠缺，因此学生的设计结果质量不高，具体存在的不足从以下几个方面分析，主要体现在: (1)从课程设计的内容分析 从上面分析我校机械类专业开设的机械制造工艺学课程设计的内容来看，与国内大多数高校机械类相关专业的一致，设计题目较成熟，与之配套的指导书、参考资料等也较完整，形成设计过程规范化的一种模式，因此，学生在进行课程设计过程中，根据课程设计指导书和参考资料上的步骤进行设计计算，并撰写设计说明书，也正是因为这种教科书式的模式下导致学生的设计理念单一，设计的产品缺乏创新性。 (2)从设计手段分析 设计手段主要是人工计算和手工绘图，人工计算不仅浪费了大部分时间，而且容易出错，发现错误返回修改等工作比较繁琐复杂，大大影响了设计效率。同样，手工绘图效率较低而且返回修改也很累赘，这与现代设计理念相违背，不能满足现代设计的要求。手工绘图导致学生出现局限于二维设计、空间想象能力无法拓展的情况，仅从二维空间去了解设计过程，无法提升到三维空间层面，对夹具体零部件之间的装配关系、运动关系等认识不充分，由此对夹具体的整体设计与装配过程缺乏全面的了解。 在这种设计手段模式下，学生与专业软件(如CAD、UG、Pro/E等)的应用脱节，同时对整个设计方案和结构创新设计的考虑较少，也不利于学生对专业软件知识的掌握及将专业软件应用于工程设计的能力培养，更加制约了学生创新能力的提高。 (3)从学生自身因素分析 课程设计要求学生能够综合运用所学的基础理论知识和专业技术知识去解决工艺及工艺装备设计的实际问题，并需要查阅大量的机械设计手册、国家标准等相关资料，而部分学生专业课程知识却不够扎实，如机械制图、工程力学、工程材料、互换性与技术测量、机械设计基础、机械制造工艺学等课程，对专业课程知识的综合应用能力更为薄弱，导致最后完成的课程设计质量不高。2课程设计改革的具体措施 针对目前我校机械相关专业的机械制造工艺学课程设计存在的不足之处，结合我校应用型本科人才的培养目标，从实际出发，提出以下几个改革措施: (1)改革课程设计内容 在保证工作任务要求、设计难易程度大致相同的情况下，扩大课程设计选题范围，增加学生自主选题，从以下两个方面考虑:第一，结合机械类专业的学科竞赛主题，如大学生创新创业训练计划项目、大学生工程训练综合能力竞赛、机械创新设计大赛等，以参赛作品的某些零部件作为课程设计内容对象;第二，结合校企合作项目，以广州圆大智能设备有限公司生产的工业机器人主要部件作为课程设计内容对象。由于设计内容对象来源于生产实际的工程项目，因此可以提高学生对课程设计的兴趣，更能挖掘学生对工程设计的创新能力。 (2)改变设计手段 充分利用专业软件工具，在绘制二维工程图环节要求学生利用CAD或UG，根据我校应用型本科人才培养目标，我校机械类专业的人才培养方案中，开设了CAD、UG两门课程，学生已经掌握CAD和UG操作的基本技能，为了能使二维工程图与三维实体的关联性，推荐使用UG软件建立三维模型和制作二维工程图。 UG是Unigraphics的缩写，是一个交互式的计算机辅助设计与计算机辅助制造系统，集CAD(计算机辅助设计)、CAM(计算机辅助制造)、CAE(计算机辅助工程分析)于一身［5］。UG具有强大的工程制图功模块，依据三维实体模型可制作出符合国家标准的二维工程图，此外通过UG的装配模块能实现对产品进行模拟装配和干涉检查，以检验零部件设计的合理性。将三维设计软件UG应用于课程设计，使三维建模与二维工程图紧密结合，大大提高学生使用三维软件进行自主设计的能力，并改善设计质量，最终促进教学效果的提高。 (3)加强学生专业课程知识的学习 由于课程设计综合运用多门专业课程的知识，如机械制图、工程力学、工程材料、互换性与技术测量、机械设计基础、机械制造工艺学等课程，因此，在开展各个课程的教学过程中，老师应当从理论教学和践教学上严格要求，同时多结合工程项目实际案例，以培养学生将专业理论知识应用于工程实践的能力，为后续进行课程设计打下坚实基础。3UG在课程设计中的应用实例 以CA6140车床后托架为例，其三维模型，该零件安装于CA6140车床床身的尾部，起到支撑的作用，以防止丝杆和光杆下垂，保证在工作循环中，保持水平，托架的结构形式同活动钻模版相似，但其作用仅在于支撑丝杆和光杆，托架不起直接保证加工精度的作用，但它却直接影响机床能否正常的工作。在完成编制零件加工工艺规程、设计参数计算以及设计两道工序的夹具(镗φ40+0．02050孔、钻φ6和M6孔)之后，运用三维软件UG对两副夹具体进行三维设计。4结语 我校机械制造工艺学课程设计的教学改革既要结合我校应用型本科人才的培养目标，又要从考虑社会发展对专业技术人才的需求方面出发。因此，机械制造工艺学课程设计的教学改革，应使课程设计与工程实际密切联系，同时将三维软件UG应用于课程设计的教学中，扩大了学生的自主设计思路，培养了学生利用现代设计模式进行产品设计和创新设计的能力，从而达到进一步提高课程设计教学效果的目的。参考文献: ［1］苏加强，刘永霞．基于Pro/E的《机械制造工艺学》课程设计指导方法探讨［J］．教育教学方法研究，2010(21):252－253． ［2］李俊文，高波．应用型本科工程力学实践教学探索［J］．实验科学与技术，2012，10(3):115－117． ［3］张建中，于超，朱瑛．机械设计制造工艺学课程改革与大学生工程能力培养实践［J］．沈阳农业大学学报(社会科学版)，2013，15(4):467－469． ［4］李大磊，王栋．机械制造工艺学课程设计指导书［M］．第2版．北京:机械工业出版社，2014． ［5］钟奇，李俊文．UGNX8．0实例教程［M］．第2版．北京:人民邮电出版社，2014． 作者：李俊文 陈玉莲 钟奇 单位：广东技术师范大学 天河学院 机电工程学院

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