高职《CAD/CAM应用软件(UG)》课程中的学科关联

摘要:CAD/CAM应用软件(UG)课程作为机械类专业的一门实践类课程,与其他课程有着紧密的联系。正确认识UG课程中的学科关联,实现和其他专业课程及相关课程设计的纵向贯通,建立科学的、符合工程实际的教学体系,对各专业课的教学起着至关重要的作用。

关键词:高职;UG;学科

Relationship on the CAD/CAM(UG) Course of the Higher Professional Education

SONG Qiao-lian

(Changzhou College of Information Technology, Changzhou 213164, China)

Abstract: The CAD/CAM(UG) is a practical course of mechanical profession. It contacts closely with other courses. We must understand exactly the relationship on the CAD/CAM(UG) course, carry out the lengthways contact between the CAD/CAM(UG) course and other professional couses or course projects. We should establish the teaching system of scientific and according with engineering practice. It is very important to learn other professional courses.

Key words: higher professional education; UG; subject

UG软件是当今先进的、高度集成的面向制造业的CAD/CAE/CAM高端软件之一。UG提供了一个基于过程的产品设计环境,可以快速解决产品从初始的概念设计,到产品设计、动态模拟与仿真、数字化制造等一系列问题,实现了数据的无缝集成。由于UG软件强大的功能,使其广泛应用于汽车、机械、飞机、造船等行业。

UG软件主要由CAD、CAE、CAM等模块组成。CAD模块主要有建模子模块、装配子模块、制图子模块等;CAE模块主要有有限元分析子模块、运动分析子模块等,具有强大的工程分析能力;CAM模块可以进行切削仿真、综合仿真与检查功能等。使用UG软件可以提高设计效率,缩短设计周期,提高设计质量,将设计人员从繁琐的工作解放出来,把精力投入到产品技术创新上。

CAD/CAM应用软件(UG)课程是机械类专业教学中一门重要的实践类课程,虽然单独作为一门课程开设出来,但它和其他课程有着密切的关联。在教学中应将UG的有关模块与相关课程的教学和课程设计结合起来,起到辅助教学的作用,帮助学生理解和掌握专业知识。

1 与机械制图课程的关联

机械制图课程是高职机械类专业的专业基础课,学习目标是培养学生运用正投影法绘制和阅读机械图样的能力。UG课程与机械制图课程有着密切的关联,如果学生不具备一定的读图能力,读不懂零件图,建模时就无从下手;反之,UG课程的学习有助于学生提高读图能力。

高职学生缺乏工程实际经验,空间想象能力差,在学习机械制图课程时感到比较困难。运用UG软件的建模模块,使学生通过不同的视角动态地、直观地观察实体模型的内外结构,帮助学生理解形体与三视图之间的对应关系。运用装配模块可以对装配件进行虚拟装配,通过添加约束条件,将零部件装配在一起,有助于学生理解装配件的工作原理、装配结构和各零部件之间的装配关系,帮助学生读懂装配图。通过制图模块可以生成符合国家标准的机械图样,学生可以通过制图预设置、注释预设置等工具进行制图环境设置,从而了解国家标准关于机械制图的规定,并付储于实践,对机械制图课程的学习起到促进作用。

借助于UG软件的三维可视化建模环境,建立基于三维设计的机械制图教学体系,为机械制图这门传统的课程注入了新的活力,也降低了学生学习机械制图课程的难度,提高了学生的学习兴趣,发挥UG软件辅助教学的作用。

2 与机械设计基础课程的关联

机械设计基础是机械类专业的一门重要的专业基础课,要求学生掌握基本的设计理论。传统的教学体系以尺规绘图为主,如课程设计环节,要求学生尺规绘制减速箱的零件图和装配图,学生要花费很大的精力在绘图上,一旦结构尺寸变动,图样修改的工作量是很大的。如果学生运用UG软件把减速箱的各个零件做成实体模型,再通过制图模块生成机械图样,就大大减轻了设计的工作量。而且UG软件的基于特征的参数化建模功能,使零件结构尺寸的修改非常便捷,将学生从大量繁琐的工作中解放出来,把主要精力放在设计方案的优化、设计能力的提升、设计结构的创新上。

机械设计基础课程在研究常用机构的运动分析和设计时,主要是利用计算公式计算,对于稍复杂的机构,计算的工作量很大。如果利用UG的运动分析功能,可以方便地对机构进行运动仿真,得出构件的位移、速度、加速度等运动特性,观察机构的运动规律,分析机构的自由度等,直观易学,提高了学生的学习积极性[1]。培养的学生具有较强的实践动手能力、科技创新能力和分析问题的能力。

将UG课程与机械设计基础课程相融合,改变了传统的机械设计方式,变二维设计为三维可视化设计,更符合现代制造业的需求,也使机械设计基础课程变得易学、易懂、有趣。

3 与数控加工技术课程的关联

数控加工技术课程是机械制造专业的专业课程,要求学生掌握数控机床结构、数控系统与原理、数控编程、数控机床操作、数控刀具、数控加工工艺等内容。要将抽象、枯燥的理论知识以直观、动态的画面展现给学生,并指导学生进行实际项目数控模拟仿真,就必须借助于CAD/CAM应用软件这个平台,使学生学用结合,满足教学需求。CAD/CAM应用软件能仿真数控加工的过程,包括设定机床、选择刀具、定义毛坯等,可以通过边演示边教学的方式,使抽象内容形象化,帮助学生理解加工过程,调动了学生的积极性,从而提高了教学质量。

对于较复杂的机械零件,学生根据二维零件图难以想象三维形体,越复杂的零件编程的难度越大,出错率越高。在UG软件中,可以通过产品建模,进行加工工艺分析,生成数控加工指令代码,模拟加工状态,显示刀具路径和模拟加工轨迹,便于及时发现加工中的问题进行修改,避免了手工编程的出错率,提高了编程的可靠性[2]。学生自己动手将零件图生成三维形体,再生成加工程序,进行动态仿真模拟,体验创新的乐趣和艰辛,其成就感可想而知了。当然,虚拟加工仿真仅仅作为辅助教学手段,不能代替实际的数控加工实训,学生还需要通过一定的实际数控加工编程的实训来练习实际操作能力,如零件的装夹、测量、加工参数的设定等。

4 与模具制造技术课程的关联

随着CAD/CAM软件功能的日益强大,模具行业完全和CAD/CAM软件融合起来。模具制造技术课程是一门理论与实际应用紧密结合的课程,必须借助于CAD/CAM软件作为教学平台,来完成一系列的教学活动。例如应用UG软件的Mold Wizard模块可以进行注塑模设计,优化塑料制品的结构,降低材料的成本;优化模具结构,得到最佳的浇口数量与位置,合理的流道系统与冷却系统,并对型腔尺寸、浇口尺寸、流道尺寸和冷动系统进行优化;还可以确定最佳的注射压力、模具温度、注射时间、保压时间和冷却时间,以注塑出最佳的塑料制品[3]。

借助于CAD/CAM软件可以方便地设计出冲压模、冲裁模、注塑模等,通过模具标准件库还可以调入标准件,进行模具装配,大大提高了设计的准确性,节省了设计时间和产品制造周期。通过CAM直接模拟加工过程,生成数控程序代码,进行数控制加工,实现了无纸化制造。

将UG软件引入到模具制造技术课程教学中,改善了教学环境,将理论教学和实践教学有机地结合起来,把知识的传授和能力的培养紧密地联系起来,使其更贴近模具制造业现状,使学生就业后很快就能胜任工作岗位的需求。

5 结束语

随着CAD/CAM软件的功能日益增强,在制造业应用越来越广,相信它不仅为传统的机械设计、机械制造领域,也为高职教育提出了新的挑战。通过CAD/CAM软件平台辅助课堂教学,帮助学生理解和掌握机械各专业课程的内容,锻炼学生解决实际问题的能力,调动学生学习的积极性,促进学生更好地掌握各专业知识,提高学生的认知能力、综合运用知识的能力,为就业奠定扎实的基础,提高了学生就业的竞争能力。

参考文献:

[1] 焦丽丽.UG软件用于机械专业课程的教学改革[J]. 装备制造技术,2008(12):198-199.

[2] 王登峰,李润娟.UG软件在高职机械专业中的辅助教学[J].科技信息,2009(11):464-465.

[3] 毛金明,康剑莉.CAD/CAM在模具设计与制造课程项目教学中的应用[J].广西轻工业,2008(8):59-60.