ug三維機械設計實例教程（UG的機械製造工藝學課程設計實踐）

2023-04-12 01:35:15

機械製造工藝學課程設計是學完機械製造工藝學課程後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，如機械製圖、工程力學、工程材料、互換性與技術測量、機械設計基礎、機械製造工藝學等，能夠綜合運用所學的基礎理論知識和專業技術知識，聯繫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，機械製造工藝學課程設計在培養學生的綜合設計能力和創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複雜程度的機械零件加工工藝規程，設計其中一道工序的工藝裝備(夾具)，以培養和鍛鍊學生的實際動手設計能力，提高學生在設計計算、繪製工程圖、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］。

對於機械製造工藝學課程設計的實踐教學，需要進一步研究教學改革方法，以適應我校應用型本科人才培養目標的要求，應用型本科教育在培養模式上，以適應社會需要為目標，以培養技術應用能力的應用型人才為主線設計學生的知識、能力、素質結構和培養方案，以「應用型」為主旨和特徵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［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

我校開設機械製造工藝學課程設計的對象為機械類專業(包括機械設計製造及其自動化、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複雜程度的機器零件加工工藝規程，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)確定毛坯種類及製造方法，繪制零件毛坯圖。(3)擬定零件的機械加工工藝規程，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;繪製工序簡圖等。(4)填寫工藝文件。(5)設計某一道工序所使用的專用工具機夾具，繪製夾具裝配圖。

(6)撰寫設計計算說明書

1．2課程設計存在的不足根據我校機械相關專業的機械製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採用傳統設計模式，即主要體現在繪製二維工程圖環節裡採用手工繪圖，其過程如圖1所示。

在課程設計教學過程中，發現學生的空間想像能力和工程實踐經驗缺乏，創新點更為欠缺，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，主要體現在:(1)從課程設計的內容分析從上面分析我校機械類專業開設的機械製造工藝學課程設計的內容來看，與國內大多數高校機械類相關專業的一致，設計題目較成熟，與之配套的指導書、參考資料等也較完整，形成設計過程規範化的一種模式，因此，學生在進行課程設計過程中，根據課程設計指導書和參考資料上的步驟進行設計計算，並撰寫設計說明書，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，發現錯誤返回修改等工作比較繁瑣複雜，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，這與現代設計理念相違背，不能滿足現代設計的要求。手工繪圖導致學生出現局限於二維設計、空間想像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係、運動關係等認識不充分，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，學生與專業軟體(如CAD、UG、Pro /E等)的應用脫節，同時對整個設計方案和結構創新設計的考慮較少，也不利於學生對專業軟體知識的掌握及將專業軟體應用於工程設計的能力培養，更加制約了學生創新能力的提高。(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技術知識去解決工藝及工藝裝備設計的實際問題，並需要查閱大量的機械設計手冊、國家標準等相關資料，而部分學生專業課程知識卻不夠紮實，如機械製圖、工程力學、工程材料、互換性與技術

測量、機械設計基礎、機械製造工藝學等課程，對專業課程知識的綜合應用能力更為薄弱，導致最後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的機械製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目標，從實際出發，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、設計難易程度大致相同的情況下，擴大課程設計選題範圍，增加學生自主選題，從以下兩個方面考慮:第一，結合機械類專業的學科競賽主題，如大學生創新創業訓練計劃項目、大學生工程訓練綜合能力競賽、機械創新設計大賽等，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機器人主要部件作為課程設計內容對象。由於設計內容對象來源於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新能力。(2)改變設計手段充分利用專業軟體工具，在繪製二維工程圖環節要求學生利用CAD或UG，根據我校應用型本科人才培養目標，我校機械類專業的人才培養方案中，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性，推薦使用UG軟體建立三維模型和製作二維工程圖。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製造系統，集CAD(計算機輔助設計)、CAM(計算機輔助製造)、CAE(計算機輔助工程分析)於一身［5］。UG具有強大的工程製圖功模塊，依據三維實體模型可製作出符合國家標準的二維工程圖，此外通過UG的裝配模塊能實現對產品進行模擬裝配和幹涉檢查，以檢驗零部件設計的合理性。將三維設計軟體UG應用於課程設計，使三維建模與二維工程圖緊密結合，大大提高學生使用三維軟體進行自主設計的能力，並改善設計質量，最終促進教學效果的提高。(3)加強學生專業課程知識的學習由於課程設計綜合運用多門專業課程的知識，如機械製圖、工程力學、工程材料、互換性與技術測量、機械設計基礎、機械製造工藝學等課程，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，以培養學生將專業理論知識應用於工程實踐的能力，為後續進行課程設計打下堅實基礎。

3 UG在課程設計中的應用實例以CA6140車床後託架為例，其三維模型如圖2所示，該零件安裝於CA6140車床床身的尾部，起到支撐的作用，以防止絲杆和光杆下垂，保證在工作循環中，保持水平，託架的結構形式同活動鑽模版相似，但其作用僅在於支撐絲杆和光杆，託架不起直接保證加工精度的作用，但它卻直接影響工具機能否正常的工作。