UG的機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)研究
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摘要:機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械類專業(yè)的一門主要基礎(chǔ)課程，也是一個(gè)重要的實(shí)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(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)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(jì)，對促進(jìn)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(jì);改革
0引言
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是學(xué)完機(jī)械制造工藝學(xué)課程后進(jìn)行的一項(xiàng)實(shí)踐訓(xùn)練，目的是使學(xué)生運(yùn)用所學(xué)基本理論和生產(chǎn)實(shí)踐的基本知識去解決工藝及工藝裝備設(shè)計(jì)的實(shí)際問題，要求學(xué)生結(jié)合先修課程的知識，如機(jī)械制圖、工程力學(xué)、工程材料、互換性與技術(shù)測量、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械制造工藝學(xué)等，能夠綜合運(yùn)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(shí)際和零件的具體工作條件，設(shè)計(jì)合理的工藝工裝，同時(shí)需要查閱大量的機(jī)械設(shè)計(jì)手冊、國家標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)資料。因此，機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)在培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)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(shí)要求學(xué)生能獨(dú)立編制一個(gè)中等復(fù)雜程度的機(jī)械零件加工工藝規(guī)程，設(shè)計(jì)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(shí)際動手設(shè)計(jì)能力，提高學(xué)生在設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制工程圖、運(yùn)用設(shè)計(jì)資料、進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算、考慮技術(shù)決策等機(jī)械設(shè)計(jì)方面的基本技能以及機(jī)械CAD技術(shù)［1］。
對于機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)，需要進(jìn)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(jì)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(jì)的內(nèi)容要求及存在的不足
1．1課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容要求
我校開設(shè)機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)的對象為機(jī)械類專業(yè)(包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化、機(jī)械電子工程、材料成型及控制工程)的學(xué)生，課時(shí)安排為兩周(28學(xué)時(shí))，具體內(nèi)容是編制一個(gè)中等復(fù)雜程度的機(jī)器零件加工工藝規(guī)程，設(shè)計(jì)其中一道具體工序的工藝裝備(夾具)，主要包括以下幾個(gè)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(jī)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(jì)算各工序切削用量;計(jì)算時(shí)間定額;繪制工序簡圖等。(4)填寫工藝文件。(5)設(shè)計(jì)某一道工序所使用的專用機(jī)床夾具，繪制夾具裝配圖。(6)撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。
1．2課程設(shè)計(jì)存在的不足
根據(jù)我校機(jī)械相關(guān)專業(yè)的機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容，大部分學(xué)生在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)過程中采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)教學(xué)過程中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的空間想象能力和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)缺乏，創(chuàng)新點(diǎn)更為欠缺，因此學(xué)生的設(shè)計(jì)結(jié)果質(zhì)量不高，具體存在的不足從以下幾個(gè)方面分析，主要體現(xiàn)在:
(1)從課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容分析
從上面分析我校機(jī)械類專業(yè)開設(shè)的機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容來看，與國內(nèi)大多數(shù)高校機(jī)械類相關(guān)專業(yè)的一致，設(shè)計(jì)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(jì)過程規(guī)范化的一種模式，因此，學(xué)生在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書和參考資料上的步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并撰寫設(shè)計(jì)說明書，也正是因?yàn)檫@種教科書式的模式下導(dǎo)致學(xué)生的設(shè)計(jì)理念單一，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品缺乏創(chuàng)新性。
(2)從設(shè)計(jì)手段分析
設(shè)計(jì)手段主要是人工計(jì)算和手工繪圖，人工計(jì)算不僅浪費(fèi)了大部分時(shí)間，而且容易出錯(cuò)，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤返回修改等工作比較繁瑣復(fù)雜，大大影響了設(shè)計(jì)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(jì)理念相違背，不能滿足現(xiàn)代設(shè)計(jì)的要求。手工繪圖導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)局限于二維設(shè)計(jì)、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(jì)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(yùn)動關(guān)系等認(rèn)識不充分，由此對夾具體的整體設(shè)計(jì)與裝配過程缺乏全面的了解。
在這種設(shè)計(jì)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(shí)對整個(gè)設(shè)計(jì)方案和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)要求學(xué)生能夠綜合運(yùn)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(jì)的實(shí)際問題，并需要查閱大量的機(jī)械設(shè)計(jì)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(shí)，如機(jī)械制圖、工程力學(xué)、工程材料、互換性與技術(shù)測量、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)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(jì)質(zhì)量不高。
2課程設(shè)計(jì)改革的具體措施
針對目前我校機(jī)械相關(guān)專業(yè)的機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)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(shí)際出發(fā)，提出以下幾個(gè)改革措施:
(1)改革課程設(shè)計(jì)內(nèi)容
在保證工作任務(wù)要求、設(shè)計(jì)難易程度大致相同的情況下，擴(kuò)大課程設(shè)計(jì)選題范圍，增加學(xué)生自主選題，從以下兩個(gè)方面考慮:第一，結(jié)合機(jī)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(jì)劃項(xiàng)目、大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等，以參賽作品的某些零部件作為課程設(shè)計(jì)內(nèi)容對象;第二，結(jié)合校企合作項(xiàng)目，以廣州圓大智能設(shè)備有限公司生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人主要部件作為課程設(shè)計(jì)內(nèi)容對象。由于設(shè)計(jì)內(nèi)容對象來源于生產(chǎn)實(shí)際的工程項(xiàng)目，因此可以提高學(xué)生對課程設(shè)計(jì)的興趣，更能挖掘?qū)W生對工程設(shè)計(jì)的創(chuàng)新能力。
(2)改變設(shè)計(jì)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(jī)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(shí)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(gè)交互式的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)，集CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))、CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)、CAE(計(jì)算機(jī)輔助工程分析)于一身［5］。UG具有強(qiáng)大的工程制圖功模塊，依據(jù)三維實(shí)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(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品進(jìn)行模擬裝配和干涉檢查，以檢驗(yàn)零部件設(shè)計(jì)的合理性。將三維設(shè)計(jì)軟件UG應(yīng)用于課程設(shè)計(jì)，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(jìn)行自主設(shè)計(jì)的能力，并改善設(shè)計(jì)質(zhì)量，最終促進(jìn)教學(xué)效果的提高。
(3)加強(qiáng)學(xué)生專業(yè)課程知識的學(xué)習(xí)
由于課程設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用多門專業(yè)課程的知識，如機(jī)械制圖、工程力學(xué)、工程材料、互換性與技術(shù)測量、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械制造工藝學(xué)等課程，因此，在開展各個(gè)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(shí)多結(jié)合工程項(xiàng)目實(shí)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(shí)踐的能力，為后續(xù)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
3UG在課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)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(jī)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(jì)參數(shù)計(jì)算以及設(shè)計(jì)兩道工序的夾具(鏜φ40+0．02050孔、鉆φ6和M6孔)之后，運(yùn)用三維軟件UG對兩副夾具體進(jìn)行三維設(shè)計(jì)。
4結(jié)語
我校機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)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(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)改革，應(yīng)使課程設(shè)計(jì)與工程實(shí)際密切聯(lián)系，同時(shí)將三維軟件UG應(yīng)用于課程設(shè)計(jì)的教學(xué)中，擴(kuò)大了學(xué)生的自主設(shè)計(jì)思路，培養(yǎng)了學(xué)生利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)模式進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，從而達(dá)到進(jìn)一步提高課程設(shè)計(jì)教學(xué)效果的目的。
參考文獻(xiàn):
［1］蘇加強(qiáng)，劉永霞．基于Pro/E的《機(jī)械制造工藝學(xué)》課程設(shè)計(jì)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(shí)踐教學(xué)探索［J］．實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2012，10(3):115－117．
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［4］李大磊，王棟．機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書［M］．第2版．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2014．
［5］鐘奇，李俊文．UGNX8．0實(shí)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(jī)電工程學(xué)院