UG軟件在數(shù)控加工技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程中的應(yīng)用

霍天樞

摘 要 數(shù)控加工技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程應(yīng)該突出其實(shí)踐性、操作性、仿真性。對(duì)于傳統(tǒng)數(shù)控課程教學(xué)與實(shí)際生產(chǎn)脫離的現(xiàn)象，提出將UG軟件應(yīng)用到構(gòu)建數(shù)控加工技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程中，利用UG軟件CAM模塊仿真數(shù)控加工過(guò)程，將網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與生產(chǎn)加工過(guò)程聯(lián)系起來(lái)，直觀展示零件加工過(guò)程，從而提升教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 UG軟件；數(shù)控加工技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程；行為導(dǎo)向；實(shí)訓(xùn)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2017）22-0043-03

Application of UG Software in Network Course of NC Machi-ning Technology//HUO Tianshu

Abstract The network course of NC machining technology should highlight its practicality， operability and simulation ability. The tra-ditional NC course cannot be combined with practical application primly. This paper presents a method based on the software of UG to

construct the network course of NC machining technology. The machining process can be simulated by CAM module in the UG environment. The results show this NC emulation process in the UG environment can make the online coeducation combined with the actual production and improve the quality of teaching.

Key words UG software； network course of NC machining techno-logy； behavior oriented； practical training

1 引言

網(wǎng)絡(luò)課程具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、交互性強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)資源共享、自主學(xué)習(xí)、仿真教學(xué)等優(yōu)點(diǎn)。在數(shù)控加工技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)中應(yīng)該重點(diǎn)突出其實(shí)踐性和操作性，讓學(xué)生真實(shí)直觀感受加工零件的全部過(guò)程。相對(duì)于一些理論性較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)，在數(shù)控實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地緊缺的情況下，數(shù)控加工技術(shù)這類(lèi)網(wǎng)絡(luò)課程在建設(shè)中常常會(huì)面對(duì)由于現(xiàn)場(chǎng)操作實(shí)況素材準(zhǔn)備難度較大，導(dǎo)致不能和講授的工藝步驟緊密結(jié)合的問(wèn)題，使建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)課程與教材內(nèi)容相差不大，不能體現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)課程的優(yōu)勢(shì)。

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造（CAD/CAM）技術(shù)恰好彌補(bǔ)了上述實(shí)訓(xùn)缺陷。UG是Unigraphics的縮寫(xiě)，是一款由Siemens

PLM Software公司出品的交互式CAD/CAM/CAE系統(tǒng)軟件，該軟件在機(jī)械制造領(lǐng)域具有非常重要的作用。UG CAM模塊適用于世界上主流CNC機(jī)床和加工中心，其交互界面可按用戶(hù)需求提供一個(gè)基于過(guò)程的產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)境[1]。利用CAM模塊可根據(jù)實(shí)際任務(wù)生成實(shí)用且經(jīng)過(guò)優(yōu)化的刀具路徑軌跡，使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到加工實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無(wú)縫連接，以減少使用培訓(xùn)時(shí)間并優(yōu)化加工工藝，將后處理生成的程序?qū)霐?shù)控機(jī)床即可加工各種零件[2]。

在數(shù)控加工網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中結(jié)合UG軟件，以多媒體教學(xué)形式，通過(guò)對(duì)數(shù)控裝置進(jìn)行仿真操作教學(xué)，從繪制待加工零件、演示零件數(shù)控加工過(guò)程，到后處理生成NC程序，其整個(gè)動(dòng)態(tài)的仿真操作使教學(xué)過(guò)程易教、易學(xué)，滿(mǎn)足教學(xué)需求，使教學(xué)效果顯著增強(qiáng)，能夠達(dá)到實(shí)訓(xùn)目的。

2 數(shù)控加工技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程與UG軟件相結(jié)合的構(gòu)建思路

基于UG軟件建設(shè)數(shù)控加工技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程，本課程以行為導(dǎo)向?yàn)榻逃砟?，以工作過(guò)程為主線(xiàn)，以技能操作為重點(diǎn)仿真過(guò)程，從學(xué)生學(xué)習(xí)效果和企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)角度出發(fā)，以職業(yè)崗位所需要的技能和知識(shí)為目標(biāo)，從而增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的真實(shí)感，促進(jìn)學(xué)生對(duì)數(shù)控加工技術(shù)的掌握。因此，本文對(duì)該網(wǎng)絡(luò)課程的構(gòu)建提出以下思路。

項(xiàng)目導(dǎo)入教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣 數(shù)控加工技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程必須與社會(huì)接軌，如今UG已成為世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)，而CAD/CAE/CAM技術(shù)朝著集成化、網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化、專(zhuān)業(yè)化和智能化方向發(fā)展，在現(xiàn)代制造業(yè)中使用越來(lái)越普及[3]。UG三維數(shù)控建模教學(xué)工具有較大優(yōu)越性，在網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)中突出建設(shè)UG軟件的仿真過(guò)程，讓學(xué)生獲取最新的技術(shù)，才能更好地適應(yīng)企業(yè)的發(fā)展。項(xiàng)目來(lái)自企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中精選的案例，以軸類(lèi)零件、盤(pán)類(lèi)零件、箱體類(lèi)零件等實(shí)際生產(chǎn)中常見(jiàn)產(chǎn)品配合其設(shè)計(jì)和工藝流程形成完整的加工過(guò)程，貫徹行為導(dǎo)向的教育理念，絕大多數(shù)的知識(shí)內(nèi)容基于項(xiàng)目的工作過(guò)程而展開(kāi)。項(xiàng)目導(dǎo)入可將生產(chǎn)實(shí)踐項(xiàng)目引入課程建設(shè)之中，通過(guò)結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)的方式進(jìn)行新知識(shí)的引入，可以提高學(xué)生對(duì)課程的重視。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)，提高專(zhuān)業(yè)教學(xué)水平 在課程建設(shè)中要采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式，從而確定課程內(nèi)容。根據(jù)知識(shí)點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)任務(wù)，以單一循環(huán)指令、復(fù)合循環(huán)指令、切槽循環(huán)指令、螺紋加工指令等主要知識(shí)為課程的重點(diǎn)內(nèi)容，配合案例進(jìn)行分析及演示。運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，可以遵循固有的知識(shí)結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行教學(xué)，同時(shí)解決傳統(tǒng)教學(xué)不能夠?qū)⒅噶畹闹v解和實(shí)際操作相結(jié)合的問(wèn)題，使學(xué)習(xí)過(guò)程難點(diǎn)內(nèi)容更加直觀呈現(xiàn)，從而提高專(zhuān)業(yè)教學(xué)水平。

軟件與教學(xué)緊密結(jié)合，彌補(bǔ)實(shí)訓(xùn)的不足 從企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際和教學(xué)角度出發(fā)，課程也相應(yīng)按專(zhuān)業(yè)崗位需求知識(shí)、技能構(gòu)建其課程體系，根據(jù)課程內(nèi)容和學(xué)生特點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)教學(xué)方法與教學(xué)評(píng)價(jià)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和編程技巧的講解應(yīng)注重理論和實(shí)踐的緊密結(jié)合。采用UG三維數(shù)控建模軟件的CAM模塊模擬操作，學(xué)生可以很好地進(jìn)行三維模型構(gòu)建，虛擬仿真和真實(shí)三維數(shù)控加工相一致的環(huán)境可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床的操作程度，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)學(xué)習(xí)可以彌補(bǔ)學(xué)生缺少實(shí)訓(xùn)的不足。endprint

3 UG軟件數(shù)控仿真基本過(guò)程

本文以加工軸類(lèi)零件為例，毛坯為Φ40 mm×50 mm的45#鋼，對(duì)其進(jìn)行外圓固定循環(huán)加工，粗糙度為Ra3.2 μm。

利用UG軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)控編程和加工仿真過(guò)程主要包括零件三維實(shí)體造型、零件加工工藝分析、刀具軌跡生成與加工仿真等幾個(gè)主要步驟。

建立三維實(shí)體造型 UG作為一款具備三維實(shí)體設(shè)計(jì)、曲面造型和工程圖設(shè)計(jì)等功能的軟件，在具體加工中根據(jù)不同的零件類(lèi)型合理完成零件造型的繪制，在UG軟件中以xOy平面繪制草圖，以x軸為回轉(zhuǎn)軸生成的零件圖樣造型如圖1所示。

零件加工工藝分析 合理確定數(shù)控加工工藝對(duì)零件的加工質(zhì)量和效率非常重要。工藝處理包括選用加工設(shè)備、刀具類(lèi)型，確定對(duì)刀方式和對(duì)刀點(diǎn)，確定加工方法等。本文待加工零件為軸類(lèi)零件，外輪廓較為簡(jiǎn)單，選擇臥式數(shù)控車(chē)床加工。在機(jī)床視圖中選擇刀具為外圓車(chē)刀（如圖2所示），在幾何視圖中建立坐標(biāo)系，加工方式創(chuàng)建粗加工（如圖3所示）。

刀具軌跡生成及加工過(guò)程仿真 設(shè)定好毛坯，依次選擇設(shè)定切削參數(shù)、加工方式等其他參數(shù)（如圖4所示），選擇生成刀軌操作，并模擬仿真零件加工過(guò)程，查看刀具軌跡是否合適。如果不合適，可返回到前面的步驟進(jìn)行修改或調(diào)整。圖5為刀具軌跡，圖6為加工過(guò)程仿真圖。

生成NC程序代碼 通過(guò)UG軟件生成數(shù)控加工程序，刀軌生成后，系統(tǒng)提示沒(méi)有錯(cuò)誤后進(jìn)行仿真操作，通過(guò)后處理直接導(dǎo)出數(shù)控加工的程序。UG后置處理功能將有限元計(jì)算產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)以形象、直觀的方式轉(zhuǎn)變?yōu)槊鞲麟A段的變形行為[4]。用戶(hù)可以針對(duì)不同的機(jī)床和操作系統(tǒng)生成txt格式的程序文檔，省去直接編寫(xiě)程序的麻煩，也減少其中帶來(lái)的錯(cuò)誤，為數(shù)控加工生產(chǎn)提升效率的同時(shí)減小了誤差。圖7為生成的NC程序代碼。

4 UG軟件在數(shù)控加工技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程中應(yīng)用的教學(xué)優(yōu)勢(shì)

構(gòu)建數(shù)控加工技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程，采用項(xiàng)目導(dǎo)入方式，更好地引起學(xué)生的興趣，使學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容產(chǎn)生關(guān)注，根據(jù)知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。教學(xué)內(nèi)容主要為程序指令的講解及加工零件的工藝分析。結(jié)合UG軟件給學(xué)生演示整個(gè)過(guò)程作為實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，向?qū)W生重點(diǎn)介紹參考坐標(biāo)系的確定、毛坯的選擇、加工參數(shù)設(shè)定等相關(guān)內(nèi)容，并生成零件加工刀具路徑，進(jìn)行加工仿真。

基于UG軟件的模擬仿真加工過(guò)程構(gòu)建數(shù)控加工技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程，通過(guò)多媒體視頻方式向?qū)W生展示，形成便利協(xié)作交流平臺(tái)，UG軟件模擬從繪制零件到零件完成的整個(gè)加工過(guò)程，使學(xué)生對(duì)零件加工過(guò)程有更為深刻的認(rèn)知。另外，通過(guò)對(duì)資源進(jìn)行整合，將仿真過(guò)程和視頻、聲音、字幕等多媒體元素相結(jié)合，使課程內(nèi)容更加豐富，形成完整的知識(shí)體系內(nèi)容，有效地將教學(xué)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)聯(lián)系起來(lái)，從而達(dá)到更佳的教學(xué)效果。

5 結(jié)語(yǔ)

將UG軟件引入數(shù)控加工技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程，解決學(xué)生人數(shù)眾多和數(shù)控機(jī)床有限的矛盾，豐富理論教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)生將來(lái)走向社會(huì)從事數(shù)控機(jī)床操作和研究奠定十分堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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