UGNX軟件在高校機械專業教學中的應用

王會

【摘 要】 本文闡述了UGNX軟件的特點，以德州學院機械設計制造及其自動化專業為例，分析了UGNX軟件在機械專業理論教學和實踐教學中的應用，將UGNX系統有機融入并貫穿于四年的機械本科教學體系之中。提高了學生綜合運用UGNX系統軟件的能力，以及利用所學機械專業理論知識解決工程實際問題的能力。

【關鍵詞】 UGNX軟件；機械制圖；機械設計；應用

一、引言

我國在2015年政府工作報告中提出實施“中國制造2025”的戰略方針，加快了中國從制造大國轉向制造強國。山東省十三五規劃提出促進信息技術向制造業各環節滲透，將山東省建成全國重要的先進制造業基地。2016年，德州市出臺的《關于抓大扶強加快工業轉型發展的意見》提出了重點培植發展壯大智能裝備制造、新能源等6個戰略性新興產業；壯大提升節能環保、空調設備、農業機械、食品制造、石油裝備、車船零部件等10個特色優勢產業。可見，從國家到地方經濟發展與機械制造相關，制造業在國民經濟中占有非常重要的地位。智能制造日益成為未來制造業發展的重大趨勢和核心內容，如何培養適合國家經濟發展的智能制造方面的創新性應用型本科機械類人才已成為高校機械類人才培養的重中之重。

UGNX軟件是一個由西門子UGSPLM軟件開發、集CAD/CAE/CAM于一體的產品生命周期管理軟件，是當今最先進的計算機輔助設計、分析和制造軟件之一。德州學院機電工程學院于2014年獲批教育部西門子公司產學合作專業綜合改革項目，西門子公司授予本院NX軟件使用權。現已在2014級機械本科班學生學完機械制圖課程后開設了UGNX軟件課程，并在其他年級進行了相應的軟件培訓，將UGNX系統有機融入并貫穿于四年的機械設計制造及其自動化專業的本科教學體系之中。

二、UGNX軟件在機械專業理論教學中的應用

1、在機械制圖教學中的應用

機械制圖課程開設在大學一年級上學期，學生還沒有開始機械方面的認識實習等實踐教學。另外還受空間幾何想象能力的影響，對機械制圖中復雜機械零件的加工工藝、內部結構等接受起來比較困難。而UGNX軟件中3D建模功能，可以讓學生從創建基本體，按照零件的加工過程一步步的進行建模，使學生對機械零件的結構清楚的了解，并在此基礎上利用所學主視圖的選擇方法，選擇投影方向，先自己繪制三視圖，然后利用軟件的工程圖的創建功能直接生成三視圖進行對比。這樣可提高學生的分析能力，又能激發學生進一步學習UGNX軟件的興趣。在講解裝配圖繪制時，可利用UGNX軟件的隱藏零件功能，可以讓學生能夠清晰的看清裝配體的內部結構，然后利用軟件動態演示功能演示裝配體的各個零部件的裝配過程，使學生能夠形象直觀的看到各個零件之間的相對安裝位置和裝配關系，為繪制裝配圖做好前期準備工作。

2、在機械原理和機械設計課程中的應用

機械原理和機械設計課程主要培養常用機械的設計、運動及動力學分析；通用機械零件的設計原理、方法，具有設計一般簡單機械的能力；二者都是培養學生學習能力，分析設計能力、創新能力等綜合能力。

目前機械原理和機械設計教材中的機械結構分析、運動分析、常用機械及通用零件和通用裝置的介紹理論性比較強，主要工作原理部分大都以二維圖形展示，學生學習接受起來比較困難。而在教授這兩門課之前學生剛學習了UGNX軟件，對UGNX軟件的基本操作已經比較熟練。因此，教師在教授這兩門課程時穿插著UGNX軟件的應用。如講解到連桿結構、齒輪結構和凸輪結構時，課前給出一些參數，要求學生繪制三維實體模型，然后在此基礎上，授課時教師利用UGNX軟件，對要講解的結構進行運動仿真、運動的速度、加速度進行分析，使學生掌握除了教材上的作圖法進行運動分析之外，利用軟件進行結構更精確、更方便的分析方法。然后課下給出相關題目讓學生對一些常用機械裝置進行運動仿真和運動分析，既能讓學生輕松掌握教材上的理論知識，又能將所學UGNX軟件進一步深化其應用，同時激發學生的學習熱情。在機械設計中講解零件如鍵、螺栓、螺柱、滾動軸承等標準零件的結構和工作原理時，可用UGNX軟件快速建立所需標準件的三維實體模型，使學生更能形象直觀的掌握通用零件和標準零件的結構，提高學生利用三維實體軟件分析問題以及解決問題的能力。在講授齒輪傳動的設計部分內容時，先給學生講解設計理論、設計步驟和方法，齒輪的強度校核部分公式多、計算量大，可在講授時用UGNX軟件的強度分析功能讓學生進行齒輪的強度校核，提高了計算的準確度和設計效率。

三、UGNX軟件在機械專業實踐教學中的應用

1、在機械設計課程設計中的應用

本校機械專業的機械設計課程原來使用傳統設計模式，即采用手工繪圖或采用CAD繪圖。在實踐教學過程中，發現學生的設計計算精確度不高，繪圖水平較差，最終導致學生的整體設計結果質量不高。同時傳統的課程設計題目主要是二級減速器的設計，達不到應用型創新型人才培養的要求，不利于學生工程實踐能力的培養。因此在2013級機械本科班課程設計中提倡綜合性設計；引導學生自主設計，學生自選了跑步機的設計、切面機的設計等設計題目。指導教師主要把握題目的可行性和對設計過程進行監控。學生先設計出多個機械傳動方案，通過對不同方案進行分析確定出最優設計方案，提高了學生的學習主動性及工程實踐能力。然后要求學生將UGNX軟件應用于機械設計課程的設計計算和實體建模中。利用UGNX軟件，在軟件中完成所有零件建模，進行整體裝配，若出現結構問題及時進行修改計算，之后完成整個裝置的實體造型，沒有問題后最終生成二維工程圖。最后安排了課程設計答辯，通過設計答辯的方式對課程設計進行評價。這樣既能增強學生使用三維軟件的能力，又可提高設計效率和設計質量。

2、在畢業設計中的應用

本校對2012級機械本科班的學生進行了UGNX軟件的培訓，在其畢業設計中學生確定了《基于UGNX的3D打印機的研發》、《基于UG的擰扣機小車設計》、《基于UG的秸稈成型機設計》等與UGNX軟件相關的畢業設計課題。要求學生在做課題時使用UGNX完成機械裝置的三維模型設計和運動仿真、運動分析，并繪制出符合國標規定的主要零件的二維零件圖、二維整體裝配圖。有能力的學生還可以對主要受力零件進行有限元分析。在畢業設計答辯時給答辯老師進行主要零部件和整體機械的三維實體造型和運動仿真的演示操作，并能回答答辯老師的相關提問。通過畢業設計將學生所學的機械專業課程的理論知識同UGNX軟件相結合，既提高了學生的畢業設計質量，又將UGNX軟件的設計、分析和制造進行綜合應用，提高了學生的綜合專業理論素質。

四、結論

通過近兩年的教學實踐證明，把UGNX軟件貫穿應用于機械專業的教學體系中，提高了學生綜合運用UGNX系統軟件的能力，以及利用所學機械專業理論知識解決工程實際問題的能力。學生還可以參加西門子工業軟件有限公司的UGNX應用工程師考試，取得西門子工業軟件有限公司認證證書，為就業打下了良好的基礎，提高了機械專業學生的就業質量，符合社會經濟發展的需求。

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【作者簡介】

王 會（1973-）女，山東德州人，工學碩士，副教授，德州學院機電工程學院機械系主任，主要研究方向：機械設計CAD/CAM.