UG软件的虚拟装配模块在教学实践领域的应用研究

【摘 要】在教学实践领域中，虚拟装配技术进入高校教学能形象生动地表现教学内容，有效营造一个跟随技术发展的教学环境，提高学生掌握知识、培养技能的效率，达到优化教学过程，提高教学质量的目的。本文主要介绍虚拟装配技术在教学实践领域的应用，并用UG软件的虚拟装配模块制作双筒望远镜目镜组的虚拟装配过程等。

【关键词】准实物仿真；虚拟装配；望远镜目镜组

虚拟装配就教育理论而言，实现了人的临场化，参与者与虚拟环境是互相作用、互相影响的一个整体的两个方面，它营造了“自主学习”的环境，由传统的“以教促学”的学习方式代之为学习者通过自身与信息和环境的相互作用来得到知识、技能的新型学习方式。虚拟装配实验既可缩短训练的时间，又可获得直观、真实的效果，还能对那些不可视的结构原理和不可重组的精密设备作仿真实训，一方面培养学生操作的技能，另一方面培养学生自我训练的意识和创新能力。

1 UG软件的发展和应用

UG软件是美国著名的三维产品开发软件，由于具有强大的功能，已经逐渐成为当今世界最为流行的CAD/CAM/CAE软件之一。从20世纪90年代进入中国，得到了越来越广泛的应用。

UG软件的虚拟装配模块是目前计算机领域的热点之一，并被广泛应用于各种研究领域，如工业仿真、航天、军事、模具、教育等领域。虚拟装配在各行各业中得到了广泛的应用，并取得了巨大的社会效益和经济效益。

2 准实物仿真的虚拟装配构想

在UG中，虚拟装配模块不仅能够将零部件快速组合，而且在装配过程中，还可以参考其他部件进行部件的相关联设计，并且可以对装配模型进行间隙分析、重量性管理等操作内容。在装配模型生成后，可以建立爆炸视图，并且可以将其引入到装配工程图中。同时，在装配工程图中还可以自动生成装配明细表，并且能够对轴侧图进行局部的修改等。

采用虚拟装配技术，学生可以直观的看到零部件的装配顺序以及装配关系，还可以自行设计模型，真正把他们设计出来的机械零件通过装配来检验模型设计的合理性以及可行性。同时还可以解决在对大型、结构关系负责以及实验条件有限的情况下进行装配零部件。这种虚拟装配与准实物仿真可以满足大部分装配类教学和训练的要求，大大减少经费的投入，并可向网络学校、虚拟教育延伸。

3 虚拟装配在望远镜装配的实现

3.1 虚拟装配的优点

在UG中通常使用虚拟的装配模式进行装配，该装配模式是利用部件间的相互链接关系来建立的，它具有装配时所需要的内存空间少，装配速度高，装配可以自动更新，能定义装配中部件之间的位置关系，只用一个几何体数据备份。

3.2 望远镜装配的方式

望远镜装配是零部件之间创建联系。装配部件与零部件的关系可以是引用，也可以是复制。因此，装配方式包括多零件装配和虚拟装配两种方式。望远镜部件包括物镜组、目镜组、棱镜组、金工等部件。这里主要以虚拟装配望远镜的目镜组为例，说明望远镜装配的方式。

虚拟装配方式是UG NX 6.0中文版采用的装配方式，也是大多数CAD软件所采用的装配方式。虚拟装配方式不需要生成实体模型的装配文件，它只需引用各零部件模型，而引用是通过指针来完成的，也就是前面所说的组件对象。零部件更新时，装配文件一起自动更新。采用虚拟装配所需内存小、运行速度快、存储数据小的优点。

3.3 虚拟装配望远镜目镜组的方法

虚拟装配望远镜所采用的装配方法是自底向上的装配方法。自底向上装配是指首先创建部件的几何模型，再组合成子装配，最后生成装配部件。这种装配方法是在零件级上对部件进行的改变会自动更新到装配见中，下图即是虚拟装配望远镜目镜组的装配过程图。

4 虚拟装配在教学实践环节的影响

教学改革的目标是实现教学现代化，提高教学效益和质量，全面提高学生素质。然而，教学现代化并非只是设备的现代化，它应包含更深刻的含义，包括：教学观念的现代化、教学内容的现代化、教学手段的现代化。而教学实践环节的教学手段的改革更是重中之重，所以探索虚拟现实技术应用于教学实践环节中的作用是巨大的，也是深远的。

【参考文献】

[1]张云杰.UG NX6.0零件与装配设计[M].清华大学出版社，2010，11.