基于UG的數(shù)控實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

邢曉紅

[摘要]針對我校培養(yǎng)“應(yīng)用型人才”的目標(biāo),結(jié)合鷗鵬OpenNC教學(xué)與實(shí)訓(xùn)平臺(tái)軟件,研究基于UG的數(shù)控實(shí)驗(yàn)教學(xué)的具體內(nèi)容,旨在使學(xué)生掌握UG的建模、UG的數(shù)控加工及UG的二次開發(fā)等技術(shù),并通過OpenNC平臺(tái)對實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證。

[關(guān)鍵詞]UG數(shù)控實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

中圖分類號:G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號:1671-7597(2009)1120184-01

一、UG在CAD/CAM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的意義

Unigraphics(簡稱UG)是世界著名的CAD/CAE/CAM機(jī)械一體化軟件,具有強(qiáng)大的實(shí)體造型、裝配、工程圖生成和數(shù)控加工等功能,現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于航天航空、汽車、機(jī)械及模具等各個(gè)領(lǐng)域[1]。UG的CAD/CAM模塊,極大地提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造能力。它將零件加工的幾何造型、刀位計(jì)算、圖形顯示和后置處理等作業(yè)過程式結(jié)合在一起,有效地解決了編程的數(shù)據(jù)來源,圖形顯示,走刀模擬和交互修改問題,彌補(bǔ)了數(shù)控語言編程的不足;編程過程是在計(jì)算機(jī)上直接面向零件的幾何圖形交互進(jìn)行,不需要用戶編制零件加工源程序,用戶界面友好,使用簡便,直觀,準(zhǔn)確,便于檢查;有利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成,不僅能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)(CAD)與數(shù)控加工編程(NCP)的集成,還便于與工藝過程設(shè)計(jì)(CAPP),刀具量具設(shè)計(jì)等其它生產(chǎn)過程的集成.從而大大提高實(shí)際加工的效率,進(jìn)而縮短生產(chǎn)周期,提高企業(yè)的競爭力[2]。

二、鷗鵬OpenNC教學(xué)與實(shí)訓(xùn)平臺(tái)軟件介紹

鷗鵬OpenNC教學(xué)與實(shí)訓(xùn)平臺(tái)軟件是鷗鵬數(shù)控原理與數(shù)控技術(shù)綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的核心軟件,它是基于PC平臺(tái)和開放式運(yùn)動(dòng)控制器開發(fā)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件,具有PC開放結(jié)構(gòu)、模塊化、組件化的特點(diǎn),只需少許調(diào)整和修改可以適應(yīng)于各種主流地工業(yè)用運(yùn)動(dòng)控制器,組成各種既可面向工程實(shí)訓(xùn)和教學(xué)的系統(tǒng)軟件平臺(tái),又可面向各種工業(yè)應(yīng)用的專用運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。軟件各種模塊可根據(jù)客戶的需要實(shí)行源代碼的開放,實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)功能和專用運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)功能可根據(jù)需要完全由用戶自己設(shè)計(jì),而不是僅能由公司開發(fā)人員定義。所以,該軟件一經(jīng)推出,便受到廣大高校用戶的喜愛。

三、基于UG的數(shù)控實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

(一)基于UG快速建模的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

UG采用基于約束的特征建模和實(shí)體建模無縫的結(jié)合成一體的復(fù)合建模技術(shù),并具有曲面模型編輯的功能,能充分滿足不同用戶在開發(fā)新型產(chǎn)品過程中的不同需求[3]。通過對UG的應(yīng)用,了解主菜單與圖標(biāo)的運(yùn)用;三維幾何建模造型系統(tǒng)(或模塊)的構(gòu)成與主要功能;幾何建模的具體操作過程。通過以上學(xué)習(xí),可以提高學(xué)生對UG軟件的操作能力,鞏固理論教學(xué)部分的教學(xué)內(nèi)容,為進(jìn)一步學(xué)習(xí)UG打下基礎(chǔ)。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:

1.通過實(shí)例了解三維實(shí)體造型原理、方法和一般步驟。

2.通過實(shí)例了解曲面造型方法和一般步驟。

3.了解參數(shù)化技術(shù)的一般原理和方法,通過實(shí)例了解草圖設(shè)計(jì)功能與一般的操作步驟。

4.通過對特征造型系統(tǒng)(模塊)的應(yīng)用,了解特征建模的一般原理、方法和步驟。

(二)基于UG數(shù)控加工的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

UG的CAM模塊提供了關(guān)于工藝文件的配置,比如選擇切削的類型,選擇切削的走刀路線、設(shè)置刀具直徑、切削速度、切削深度、切削寬度,該模塊內(nèi)置的工藝數(shù)據(jù)庫會(huì)計(jì)算出加工所需的其他參數(shù)。UG的加工仿真功能可以交互式地模擬演示材料按數(shù)控刀軌數(shù)據(jù)被去除的過程,是一種花費(fèi)少、效率高、不用機(jī)床而進(jìn)行NC加工實(shí)驗(yàn)的方法[4]。進(jìn)入加工模塊,設(shè)置好刀具及加工路徑后,利用UG軟件提供的零件加工模擬功能,觀察切削加工的過程,檢測工藝參數(shù)的設(shè)置是否合理,零件在數(shù)控實(shí)際加工中是否存在干涉,設(shè)備的運(yùn)行動(dòng)作是否正確等,對加工前應(yīng)完成的加工操作進(jìn)行驗(yàn)證。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:

1.通過加工實(shí)例,掌握加工參數(shù)的設(shè)置。包括刀具材料的選擇、加工方式的選擇以及切削參數(shù)的選擇等。

2.通過對加工過程的仿真模擬,觀察有無干涉現(xiàn)象和過切區(qū)域,并找出解決方法。

3. 了解輸出刀具軌跡文件的類型及含義。

(三)基于UG二次開發(fā)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

UG/Open是UGS公司提供的一種開放的架構(gòu)體系,其宗旨是使得在不同區(qū)域、使用不同計(jì)算機(jī)平臺(tái)的企業(yè)員工可以共享信息,快速響應(yīng)市場的變化,在設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造機(jī)械產(chǎn)品時(shí)更有效地發(fā)揮團(tuán)隊(duì)作用[5]。UG/OPen主要由UG/Open API、UG/0pen GRIP、UG/Open MenuScript和UG/Open UIStyler 4部分組成。UG/Open API(User Function常簡寫為“UFUN”)是一個(gè)允許程序訪問并且修改UG對象模型的程序集。UG/Open API封裝了2000個(gè)左右的UG操作函數(shù),可以方便的對UG的圖形終端、文件管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)進(jìn)行操作,絕大多數(shù)UG操作都可用UG/Open API函數(shù)實(shí)現(xiàn),是UG應(yīng)用二次開發(fā)的重要工具[6]。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:

1.了解UG/Open API函數(shù)的含義、功能及應(yīng)用。

2.對給定實(shí)例,利用UG/Open API開發(fā)UG用戶化系統(tǒng)。

四、結(jié)論

通過對基于UG數(shù)控實(shí)驗(yàn)的教學(xué)研究,明確了本門實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)目標(biāo);使學(xué)生更加熟練應(yīng)用UG軟件,掌握利用UG軟件從產(chǎn)品造型到加工制造等一系列過程;通過實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的仿真模擬,便于學(xué)生發(fā)現(xiàn)解決實(shí)際設(shè)計(jì)、加工中可能存在的問題。UG軟件的應(yīng)用特別廣泛,通過本門課的學(xué)習(xí)后,學(xué)生在課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)及今后的工作中,都能得心應(yīng)手。

參考文獻(xiàn):

[1]凌萃祥編,CAD/CAM實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)-UG軟件應(yīng)用實(shí)例[M].高等教育出版社,2004.7.

[2]羅珊,基于UG的數(shù)控加工的研究與應(yīng)用[J].湖南農(nóng)機(jī),2008,(9):13-15.

[3]秦春節(jié)、孫小權(quán),UGII在CAD/CAM技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2005,24(9):56-57.

[4]潘春榮、羅慶生,基于UG軟件CAD/CAM功能的應(yīng)用研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2005,(1):18-19.

[5]尹顯東、劉春燕、崔樹禮等,UG的二次開發(fā)及其應(yīng)用技術(shù)研究[J].機(jī)械,2002,(Z1):32-34.

[6]王明強(qiáng)、王寧生,UG二次開發(fā)中建庫接口技術(shù)研究[J].現(xiàn)代制造工程,2004,(1):42-44.