【課程設(shè)計論文】UG的機(jī)械制造工藝課程設(shè)計研究

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1、【課程設(shè)計論文】UG的機(jī)械制造工藝課程設(shè)計研究 摘要:機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是機(jī)械類專業(yè)的一門主要基礎(chǔ)課程,也是一個重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。結(jié)合我校應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)目標(biāo),指出機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計存在的不足,并提出具體的改革措施,將UG應(yīng)用于課程設(shè)計,對促進(jìn)教學(xué)效果的提高具有重要作用。 關(guān)鍵詞:UG;應(yīng)用型本科;課程設(shè)計;改革 0引言 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是學(xué)完機(jī)械制造工藝學(xué)課程后進(jìn)行的一項實踐訓(xùn)練,目的是使學(xué)生運(yùn)用所學(xué)基本理論和生產(chǎn)實踐的基本知識去解決工藝及工藝裝備設(shè)計的實際問題,要求學(xué)生結(jié)合先修課程的知識,如機(jī)械制圖、工程力學(xué)、工程材料、互換性與技術(shù)測量、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)

2、、機(jī)械制造工藝學(xué)等,能夠綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識和專業(yè)技術(shù)知識,聯(lián)系工程生產(chǎn)實際和零件的具體工作條件,設(shè)計合理的工藝工裝,同時需要查閱大量的機(jī)械設(shè)計手冊、國家標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)資料。因此,機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計在培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力和創(chuàng)新能力所需的知識結(jié)構(gòu)中,具有十分重要的地位,同時要求學(xué)生能獨(dú)立編制一個中等復(fù)雜程度的機(jī)械零件加工工藝規(guī)程,設(shè)計其中一道工序的工藝裝備(夾具),以培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的實際動手設(shè)計能力,提高學(xué)生在設(shè)計計算、繪制工程圖、運(yùn)用設(shè)計資料、進(jìn)行經(jīng)驗估算、考慮技術(shù)決策等機(jī)械設(shè)計方面的基本技能以及機(jī)械CAD技術(shù)[1]。 對于機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計的實踐教學(xué),需要進(jìn)一步研究教學(xué)改革

3、方法,以適應(yīng)我校應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求,應(yīng)用型本科教育在培養(yǎng)模式上,以適應(yīng)社會需要為目標(biāo),以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用能力的應(yīng)用型人才為主線設(shè)計學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)方案,以“應(yīng)用型”為主旨和特征構(gòu)建課程和教學(xué)內(nèi)容體系,重視學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)[2-3]。 1課程設(shè)計的內(nèi)容要求及存在的不足 1.1課程設(shè)計的內(nèi)容要求 我校開設(shè)機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計的對象為機(jī)械類專業(yè)(包括機(jī)械設(shè)計制造及其自動化、機(jī)械電子工程、材料成型及控制工程)的學(xué)生,課時安排為兩周(28學(xué)時),具體內(nèi)容是編制一個中等復(fù)雜程度的機(jī)器零件加工工藝規(guī)程,設(shè)計其中一道具體工序的工藝裝備(夾具),主要包括以下幾個

4、方面[4]:(1)確定生產(chǎn)類型,分析零件工藝性。(2)確定毛坯種類及制造方法,繪制零件毛坯圖。(3)擬定零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程,包括:選擇各工序加工設(shè)備及工藝裝備;確定工序尺寸及公差;計算各工序切削用量;計算時間定額;繪制工序簡圖等。(4)填寫工藝文件。(5)設(shè)計某一道工序所使用的專用機(jī)床夾具,繪制夾具裝配圖。(6)撰寫設(shè)計計算說明書。 1.2課程設(shè)計存在的不足 根據(jù)我校機(jī)械相關(guān)專業(yè)的機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計的具體內(nèi)容,大部分學(xué)生在進(jìn)行課程設(shè)計過程中采用傳統(tǒng)設(shè)計模式,即主要體現(xiàn)在繪制二維工程圖環(huán)節(jié)里采用手工繪圖。在課程設(shè)計教學(xué)過程中,發(fā)現(xiàn)學(xué)生的空間想象能力和工程實踐經(jīng)驗缺乏,創(chuàng)新點(diǎn)更

5、為欠缺,因此學(xué)生的設(shè)計結(jié)果質(zhì)量不高,具體存在的不足從以下幾個方面分析,主要體現(xiàn)在: (1)從課程設(shè)計的內(nèi)容分析 從上面分析我校機(jī)械類專業(yè)開設(shè)的機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計的內(nèi)容來看,與國內(nèi)大多數(shù)高校機(jī)械類相關(guān)專業(yè)的一致,設(shè)計題目較成熟,與之配套的指導(dǎo)書、參考資料等也較完整,形成設(shè)計過程規(guī)范化的一種模式,因此,學(xué)生在進(jìn)行課程設(shè)計過程中,根據(jù)課程設(shè)計指導(dǎo)書和參考資料上的步驟進(jìn)行設(shè)計計算,并撰寫設(shè)計說明書,也正是因為這種教科書式的模式下導(dǎo)致學(xué)生的設(shè)計理念單一,設(shè)計的產(chǎn)品缺乏創(chuàng)新性。 (2)從設(shè)計手段分析 設(shè)計手段主要是人工計算和手工繪圖,人工計算不僅浪費(fèi)了大部分時間,而且容易出錯,

6、發(fā)現(xiàn)錯誤返回修改等工作比較繁瑣復(fù)雜,大大影響了設(shè)計效率。同樣,手工繪圖效率較低而且返回修改也很累贅,這與現(xiàn)代設(shè)計理念相違背,不能滿足現(xiàn)代設(shè)計的要求。手工繪圖導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)局限于二維設(shè)計、空間想象能力無法拓展的情況,僅從二維空間去了解設(shè)計過程,無法提升到三維空間層面,對夾具體零部件之間的裝配關(guān)系、運(yùn)動關(guān)系等認(rèn)識不充分,由此對夾具體的整體設(shè)計與裝配過程缺乏全面的了解。 在這種設(shè)計手段模式下,學(xué)生與專業(yè)軟件(如CAD、UG、Pro/E等)的應(yīng)用脫節(jié),同時對整個設(shè)計方案和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計的考慮較少,也不利于學(xué)生對專業(yè)軟件知識的掌握及將專業(yè)軟件應(yīng)用于工程設(shè)計的能力培養(yǎng),更加制約了學(xué)生創(chuàng)新能力的提高。

7、 (3)從學(xué)生自身因素分析 課程設(shè)計要求學(xué)生能夠綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識和專業(yè)技術(shù)知識去解決工藝及工藝裝備設(shè)計的實際問題,并需要查閱大量的機(jī)械設(shè)計手冊、國家標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)資料,而部分學(xué)生專業(yè)課程知識卻不夠扎實,如機(jī)械制圖、工程力學(xué)、工程材料、互換性與技術(shù)測量、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)、機(jī)械制造工藝學(xué)等課程,對專業(yè)課程知識的綜合應(yīng)用能力更為薄弱,導(dǎo)致最后完成的課程設(shè)計質(zhì)量不高。 2課程設(shè)計改革的具體措施 針對目前我校機(jī)械相關(guān)專業(yè)的機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計存在的不足之處,結(jié)合我校應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)目標(biāo),從實際出發(fā),提出以下幾個改革措施: (1)改革課程設(shè)計內(nèi)容 在保證工作任務(wù)要求

8、、設(shè)計難易程度大致相同的情況下,擴(kuò)大課程設(shè)計選題范圍,增加學(xué)生自主選題,從以下兩個方面考慮:第一,結(jié)合機(jī)械類專業(yè)的學(xué)科競賽主題,如大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目、大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽等,以參賽作品的某些零部件作為課程設(shè)計內(nèi)容對象;第二,結(jié)合校企合作項目,以廣州圓大智能設(shè)備有限公司生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人主要部件作為課程設(shè)計內(nèi)容對象。由于設(shè)計內(nèi)容對象來源于生產(chǎn)實際的工程項目,因此可以提高學(xué)生對課程設(shè)計的興趣,更能挖掘?qū)W生對工程設(shè)計的創(chuàng)新能力。 (2)改變設(shè)計手段 充分利用專業(yè)軟件工具,在繪制二維工程圖環(huán)節(jié)要求學(xué)生利用CAD或UG,根據(jù)我校應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo),我校機(jī)械類

9、專業(yè)的人才培養(yǎng)方案中,開設(shè)了CAD、UG兩門課程,學(xué)生已經(jīng)掌握CAD和UG操作的基本技能,為了能使二維工程圖與三維實體的關(guān)聯(lián)性,推薦使用UG軟件建立三維模型和制作二維工程圖。 UG是Unigraphics的縮寫,是一個交互式的計算機(jī)輔助設(shè)計與計算機(jī)輔助制造系統(tǒng),集CAD(計算機(jī)輔助設(shè)計)、CAM(計算機(jī)輔助制造)、CAE(計算機(jī)輔助工程分析)于一身[5]。UG具有強(qiáng)大的工程制圖功模塊,依據(jù)三維實體模型可制作出符合國家標(biāo)準(zhǔn)的二維工程圖,此外通過UG的裝配模塊能實現(xiàn)對產(chǎn)品進(jìn)行模擬裝配和干涉檢查,以檢驗零部件設(shè)計的合理性。將三維設(shè)計軟件UG應(yīng)用于課程設(shè)計,使三維建模與二維工程圖緊密結(jié)合,大大提

10、高學(xué)生使用三維軟件進(jìn)行自主設(shè)計的能力,并改善設(shè)計質(zhì)量,最終促進(jìn)教學(xué)效果的提高。 (3)加強(qiáng)學(xué)生專業(yè)課程知識的學(xué)習(xí) 由于課程設(shè)計綜合運(yùn)用多門專業(yè)課程的知識,如機(jī)械制圖、工程力學(xué)、工程材料、互換性與技術(shù)測量、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)、機(jī)械制造工藝學(xué)等課程,因此,在開展各個課程的教學(xué)過程中,老師應(yīng)當(dāng)從理論教學(xué)和踐教學(xué)上嚴(yán)格要求,同時多結(jié)合工程項目實際案例,以培養(yǎng)學(xué)生將專業(yè)理論知識應(yīng)用于工程實踐的能力,為后續(xù)進(jìn)行課程設(shè)計打下堅實基礎(chǔ)。 3UG在課程設(shè)計中的應(yīng)用實例 以CA6140車床后托架為例,其三維模型,該零件安裝于CA6140車床床身的尾部,起到支撐的作用,以防止絲桿和光桿下垂,保證在

11、工作循環(huán)中,保持水平,托架的結(jié)構(gòu)形式同活動鉆模版相似,但其作用僅在于支撐絲桿和光桿,托架不起直接保證加工精度的作用,但它卻直接影響機(jī)床能否正常的工作。在完成編制零件加工工藝規(guī)程、設(shè)計參數(shù)計算以及設(shè)計兩道工序的夾具(鏜φ40+0.02050孔、鉆φ6和M6孔)之后,運(yùn)用三維軟件UG對兩副夾具體進(jìn)行三維設(shè)計。 4結(jié)語 我校機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計的教學(xué)改革既要結(jié)合我校應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)目標(biāo),又要從考慮社會發(fā)展對專業(yè)技術(shù)人才的需求方面出發(fā)。因此,機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計的教學(xué)改革,應(yīng)使課程設(shè)計與工程實際密切聯(lián)系,同時將三維軟件UG應(yīng)用于課程設(shè)計的教學(xué)中,擴(kuò)大了學(xué)生的自主設(shè)計思路,培養(yǎng)了學(xué)生

12、利用現(xiàn)代設(shè)計模式進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計的能力,從而達(dá)到進(jìn)一步提高課程設(shè)計教學(xué)效果的目的。 參考文獻(xiàn): [1]蘇加強(qiáng),劉永霞.基于Pro/E的《機(jī)械制造工藝學(xué)》課程設(shè)計指導(dǎo)方法探討[J].教育教學(xué)方法研究,2010(21):252-253. [2]李俊文,高波.應(yīng)用型本科工程力學(xué)實踐教學(xué)探索[J].實驗科學(xué)與技術(shù),2012,10(3):115-117. [3]張建中,于超,朱瑛.機(jī)械設(shè)計制造工藝學(xué)課程改革與大學(xué)生工程能力培養(yǎng)實踐[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版),2013,15(4):467-469. [4]李大磊,王棟.機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書[M].第2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2014. [5]鐘奇,李俊文.UGNX8.0實例教程[M].第2版.北京:人民郵電出版社,2014.

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