淺析UG 在機(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用

袁教傳艷 沈陽(yáng)工學(xué)院機(jī)械與運(yùn)載學(xué)院

引言：機(jī)械制圖課程是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)必修的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，其難點(diǎn)在于將UG軟件的三維造型功能和三維圖形向視圖轉(zhuǎn)化的功能相結(jié)合[1]。以零件的三維構(gòu)思為核心，依靠空間思維能力和豐富的想象能力，進(jìn)行二維圖和三維圖之間的轉(zhuǎn)換。通過(guò)讓學(xué)生設(shè)計(jì)零件三維圖，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣 ，達(dá)到應(yīng)有的教學(xué)效果。

1. UG軟件介紹

UG是一款集CAD/CAE/CAM于一體的計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)制造軟件，具有強(qiáng)大的三維實(shí)體造型功能、曲面造型、虛擬裝配及創(chuàng)建工程圖等功能[2]。作為交互式CAD/CAM(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造)系統(tǒng)，它可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的建構(gòu)，現(xiàn)已成為模具行業(yè)三維設(shè)計(jì)的主流應(yīng)用。CAD 模塊由許多獨(dú)立功能的子模塊構(gòu)成，Modeling（建模）模塊和 Drafting（制圖）模塊，在機(jī)械制圖教學(xué)中被列為重點(diǎn)。建模模塊提供了草圖、曲線、實(shí)體、自由曲面等工具，用來(lái)設(shè)計(jì)各種形狀復(fù)雜的實(shí)體和曲面。制圖模塊使設(shè)計(jì)人員可以快速完成三維與二維工程圖之間的轉(zhuǎn)換，隨著三維模型的改變，二維工程圖也會(huì)同步更新。通過(guò)三維造型功能和三維圖形向視圖轉(zhuǎn)化功能，可以提高學(xué)生分析圖紙和空間想象的能力。

2. UG在機(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用

UG在機(jī)械制圖教學(xué)中主要用于基本幾何體建模、組合體裝配、二維工程圖與三維工程圖的快速轉(zhuǎn)換和各角度的剖面圖制作。在基本幾何體建模的過(guò)程中，教師可以演示圓柱體造型為例，使學(xué)生直觀了解圓柱體造型過(guò)程，可以通過(guò)觀察不同投影方向視圖結(jié)果，啟發(fā)學(xué)生歸納總結(jié)出圓柱體造型的方式方法。在基本幾何體建模之后，進(jìn)行幾何體裝配。作為機(jī)械制圖一大難點(diǎn)，在課堂教學(xué)中，可以充分利用UG軟件的裝配約束功能，在裝配完成后制作爆炸圖，動(dòng)態(tài)顯示裝配過(guò)程。使學(xué)生既可以了解機(jī)構(gòu)組成，又可以提高三維圖分析能力。通過(guò)對(duì)零件進(jìn)行各角度剖切，繪制剖視圖，并導(dǎo)出二維圖，實(shí)現(xiàn)三維圖和二維圖之間的裝換。最終完成圖紙繪制工作。

3. UG在機(jī)械制圖領(lǐng)域的應(yīng)用方向分析及其實(shí)際應(yīng)用

UG在機(jī)械制圖領(lǐng)域的應(yīng)用方向主要有工業(yè)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、CNC加工、模具加工等。

在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，工業(yè)設(shè)計(jì)師可以利用 NX建模，迅速建立和改進(jìn)復(fù)雜的產(chǎn)品形狀，并使用先進(jìn)的渲染和可視化工具來(lái)最大限度地滿足設(shè)計(jì)概念的審美要求。

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域，NX 具有高性能的機(jī)械設(shè)計(jì)和制圖功能，具有專(zhuān)業(yè)的管路和線路設(shè)計(jì)系統(tǒng)、鈑金模塊、專(zhuān)用塑料件設(shè)計(jì)模塊和其他行業(yè)設(shè)計(jì)所需的專(zhuān)業(yè)應(yīng)用程序，仿真、確認(rèn)和優(yōu)化。通過(guò)在開(kāi)發(fā)周期中較早地運(yùn)用數(shù)字化仿真性能，制造商可以改善產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)減少或消除對(duì)于物理樣機(jī)的昂貴耗時(shí)的設(shè)計(jì)、構(gòu)建，以及對(duì)變更周期的依賴(lài)。

在CNC加工領(lǐng)域，用戶(hù)可以在圖形方式下觀測(cè)刀具沿軌跡運(yùn)動(dòng)的情況并可對(duì)其進(jìn)行圖形化修改：如對(duì)刀具軌跡進(jìn)行延伸、縮短或修改等。該模塊同時(shí)提供通用的點(diǎn)位加工編程功能，可用于鉆孔、攻絲和鏜孔等加工編程。交互界面可按用戶(hù)需求進(jìn)行靈活的用戶(hù)化修改和剪裁，并可定義標(biāo)準(zhǔn)化刀具庫(kù)、加工工藝參數(shù)樣板庫(kù)使初加工、半精加工、精加工等操作常用參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，以減少使用培訓(xùn)時(shí)間并優(yōu)化加工工藝。

在模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域，UG是當(dāng)今較為流行的一種模具設(shè)計(jì)軟件，模具設(shè)計(jì)的流程很多，其中分模就是其中關(guān)建的一步。分模有兩種：一種是自動(dòng)的，另一種是手動(dòng)的，要用到自動(dòng)分模工具條的命令。首先分析產(chǎn)品，定位坐標(biāo)，使Z軸方向和脫模方向一致。再進(jìn)行塑模部件驗(yàn)證，設(shè)置顏色面，補(bǔ)靠破孔，拉出分型面，抽取顏色面，將其與分型面和補(bǔ)孔的片體縫合，使之成為一個(gè)片體。

4.UG的功能擴(kuò)展

在完成的工程圖中，點(diǎn)擊另存為選項(xiàng)，導(dǎo)出文件。在導(dǎo)出文件時(shí)不要直接導(dǎo)出DXF/DWG, 而是DXF/DWG下面這個(gè)2D Exchange,會(huì)出來(lái)一個(gè)復(fù)選框，然后把Output As欄目里改成DXF File或者DWF File(默認(rèn)設(shè)置為UG Part File),最后點(diǎn)Specify Output File(導(dǎo)出按鈕)即可。再把導(dǎo)出的文件拖入caxa，查看二維圖，進(jìn)行修改及添加標(biāo)題欄等操作，實(shí)現(xiàn)三維三維圖形向視圖轉(zhuǎn)化的功能，加快工程圖制作，提高效率。

5.結(jié)論

綜上所述，為了使UG更為廣泛地投入教學(xué)及其他各領(lǐng)域的工作中，這項(xiàng)技術(shù)針對(duì)各領(lǐng)域需求，完善了很多實(shí)用的功能，使圖紙的繪制更加智能化，提高各領(lǐng)域工作和學(xué)習(xí)效率，極大地促進(jìn)了機(jī)械制圖領(lǐng)域的發(fā)展。