【課程設計論文】UG的機械制造工藝課程設計研究

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1、【課程設計論文】UG的機械制造工藝課程設計研究 摘要:機械制造工藝學課程設計是機械類專業(yè)的一門主要基礎課程，也是一個重要的實踐教學環(huán)節(jié)。結合我校應用型本科人才的培養(yǎng)目標，指出機械制造工藝學課程設計存在的不足，并提出具體的改革措施，將UG應用于課程設計，對促進教學效果的提高具有重要作用。 關鍵詞:UG;應用型本科;課程設計;改革 0引言 機械制造工藝學課程設計是學完機械制造工藝學課程后進行的一項實踐訓練，目的是使學生運用所學基本理論和生產實踐的基本知識去解決工藝及工藝裝備設計的實際問題，要求學生結合先修課程的知識，如機械制圖、工程力學、工程材料、互換性與技術測量、機械設計基礎

2、、機械制造工藝學等，能夠綜合運用所學的基礎理論知識和專業(yè)技術知識，聯(lián)系工程生產實際和零件的具體工作條件，設計合理的工藝工裝，同時需要查閱大量的機械設計手冊、國家標準等相關資料。因此，機械制造工藝學課程設計在培養(yǎng)學生的綜合設計能力和創(chuàng)新能力所需的知識結構中，具有十分重要的地位，同時要求學生能獨立編制一個中等復雜程度的機械零件加工工藝規(guī)程，設計其中一道工序的工藝裝備(夾具)，以培養(yǎng)和鍛煉學生的實際動手設計能力，提高學生在設計計算、繪制工程圖、運用設計資料、進行經驗估算、考慮技術決策等機械設計方面的基本技能以及機械CAD技術［1］。 對于機械制造工藝學課程設計的實踐教學，需要進一步研究教學改革

3、方法，以適應我校應用型本科人才培養(yǎng)目標的要求，應用型本科教育在培養(yǎng)模式上，以適應社會需要為目標，以培養(yǎng)技術應用能力的應用型人才為主線設計學生的知識、能力、素質結構和培養(yǎng)方案，以“應用型”為主旨和特征構建課程和教學內容體系，重視學生的技術應用能力的培養(yǎng)［2－3］。 1課程設計的內容要求及存在的不足 1．1課程設計的內容要求 我校開設機械制造工藝學課程設計的對象為機械類專業(yè)(包括機械設計制造及其自動化、機械電子工程、材料成型及控制工程)的學生，課時安排為兩周(28學時)，具體內容是編制一個中等復雜程度的機器零件加工工藝規(guī)程，設計其中一道具體工序的工藝裝備(夾具)，主要包括以下幾個

4、方面［4］:(1)確定生產類型，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)撰寫設計計算說明書。 1．2課程設計存在的不足 根據(jù)我校機械相關專業(yè)的機械制造工藝學課程設計的具體內容，大部分學生在進行課程設計過程中采用傳統(tǒng)設計模式，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。在課程設計教學過程中，發(fā)現(xiàn)學生的空間想象能力和工程實踐經驗缺乏，創(chuàng)新點更

5、為欠缺，因此學生的設計結果質量不高，具體存在的不足從以下幾個方面分析，主要體現(xiàn)在: (1)從課程設計的內容分析 從上面分析我校機械類專業(yè)開設的機械制造工藝學課程設計的內容來看，與國內大多數(shù)高校機械類相關專業(yè)的一致，設計題目較成熟，與之配套的指導書、參考資料等也較完整，形成設計過程規(guī)范化的一種模式，因此，學生在進行課程設計過程中，根據(jù)課程設計指導書和參考資料上的步驟進行設計計算，并撰寫設計說明書，也正是因為這種教科書式的模式下導致學生的設計理念單一，設計的產品缺乏創(chuàng)新性。 (2)從設計手段分析 設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，

6、發(fā)現(xiàn)錯誤返回修改等工作比較繁瑣復雜，大大影響了設計效率。同樣，手工繪圖效率較低而且返回修改也很累贅，這與現(xiàn)代設計理念相違背，不能滿足現(xiàn)代設計的要求。手工繪圖導致學生出現(xiàn)局限于二維設計、空間想象能力無法拓展的情況，僅從二維空間去了解設計過程，無法提升到三維空間層面，對夾具體零部件之間的裝配關系、運動關系等認識不充分，由此對夾具體的整體設計與裝配過程缺乏全面的了解。 在這種設計手段模式下，學生與專業(yè)軟件(如CAD、UG、Pro/E等)的應用脫節(jié)，同時對整個設計方案和結構創(chuàng)新設計的考慮較少，也不利于學生對專業(yè)軟件知識的掌握及將專業(yè)軟件應用于工程設計的能力培養(yǎng)，更加制約了學生創(chuàng)新能力的提高。

7、 (3)從學生自身因素分析 課程設計要求學生能夠綜合運用所學的基礎理論知識和專業(yè)技術知識去解決工藝及工藝裝備設計的實際問題，并需要查閱大量的機械設計手冊、國家標準等相關資料，而部分學生專業(yè)課程知識卻不夠扎實，如機械制圖、工程力學、工程材料、互換性與技術測量、機械設計基礎、機械制造工藝學等課程，對專業(yè)課程知識的綜合應用能力更為薄弱，導致最后完成的課程設計質量不高。 2課程設計改革的具體措施 針對目前我校機械相關專業(yè)的機械制造工藝學課程設計存在的不足之處，結合我校應用型本科人才的培養(yǎng)目標，從實際出發(fā)，提出以下幾個改革措施: (1)改革課程設計內容 在保證工作任務要求

8、、設計難易程度大致相同的情況下，擴大課程設計選題范圍，增加學生自主選題，從以下兩個方面考慮:第一，結合機械類專業(yè)的學科競賽主題，如大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目、大學生工程訓練綜合能力競賽、機械創(chuàng)新設計大賽等，以參賽作品的某些零部件作為課程設計內容對象;第二，結合校企合作項目，以廣州圓大智能設備有限公司生產的工業(yè)機器人主要部件作為課程設計內容對象。由于設計內容對象來源于生產實際的工程項目，因此可以提高學生對課程設計的興趣，更能挖掘學生對工程設計的創(chuàng)新能力。 (2)改變設計手段 充分利用專業(yè)軟件工具，在繪制二維工程圖環(huán)節(jié)要求學生利用CAD或UG，根據(jù)我校應用型本科人才培養(yǎng)目標，我校機械類

9、專業(yè)的人才培養(yǎng)方案中，開設了CAD、UG兩門課程，學生已經掌握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計與計算機輔助制造系統(tǒng)，集CAD(計算機輔助設計)、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準的二維工程圖，此外通過UG的裝配模塊能實現(xiàn)對產品進行模擬裝配和干涉檢查，以檢驗零部件設計的合理性。將三維設計軟件UG應用于課程設計，使三維建模與二維工程圖緊密結合，大大提

10、高學生使用三維軟件進行自主設計的能力，并改善設計質量，最終促進教學效果的提高。 (3)加強學生專業(yè)課程知識的學習 由于課程設計綜合運用多門專業(yè)課程的知識，如機械制圖、工程力學、工程材料、互換性與技術測量、機械設計基礎、機械制造工藝學等課程，因此，在開展各個課程的教學過程中，老師應當從理論教學和踐教學上嚴格要求，同時多結合工程項目實際案例，以培養(yǎng)學生將專業(yè)理論知識應用于工程實踐的能力，為后續(xù)進行課程設計打下堅實基礎。 3UG在課程設計中的應用實例 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

11、工作循環(huán)中，保持水平，托架的結構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、設計參數(shù)計算以及設計兩道工序的夾具(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計。 4結語 我校機械制造工藝學課程設計的教學改革既要結合我校應用型本科人才的培養(yǎng)目標，又要從考慮社會發(fā)展對專業(yè)技術人才的需求方面出發(fā)。因此，機械制造工藝學課程設計的教學改革，應使課程設計與工程實際密切聯(lián)系，同時將三維軟件UG應用于課程設計的教學中，擴大了學生的自主設計思路，培養(yǎng)了學生

12、利用現(xiàn)代設計模式進行產品設計和創(chuàng)新設計的能力，從而達到進一步提高課程設計教學效果的目的。 參考文獻: ［1］蘇加強，劉永霞．基于Pro/E的《機械制造工藝學》課程設計指導方法探討［J］．教育教學方法研究，2010(21):252－253． ［2］李俊文，高波．應用型本科工程力學實踐教學探索［J］．實驗科學與技術，2012，10(3):115－117． ［3］張建中，于超，朱瑛．機械設計制造工藝學課程改革與大學生工程能力培養(yǎng)實踐［J］．沈陽農業(yè)大學學報(社會科學版)，2013，15(4):467－469． ［4］李大磊，王棟．機械制造工藝學課程設計指導書［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．