UG軟件在數(shù)控加工技術網(wǎng)絡課程中的應用

霍天樞

摘 要 數(shù)控加工技術網(wǎng)絡課程應該突出其實踐性、操作性、仿真性。對于傳統(tǒng)數(shù)控課程教學與實際生產(chǎn)脫離的現(xiàn)象，提出將UG軟件應用到構建數(shù)控加工技術網(wǎng)絡課程中，利用UG軟件CAM模塊仿真數(shù)控加工過程，將網(wǎng)絡教學與生產(chǎn)加工過程聯(lián)系起來，直觀展示零件加工過程，從而提升教學質量。

關鍵詞 UG軟件；數(shù)控加工技術網(wǎng)絡課程；行為導向；實訓

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）22-0043-03

Application of UG Software in Network Course of NC Machi-ning Technology//HUO Tianshu

Abstract The network course of NC machining technology should highlight its practicality， operability and simulation ability. The tra-ditional NC course cannot be combined with practical application primly. This paper presents a method based on the software of UG to

construct the network course of NC machining technology. The machining process can be simulated by CAM module in the UG environment. The results show this NC emulation process in the UG environment can make the online coeducation combined with the actual production and improve the quality of teaching.

Key words UG software； network course of NC machining techno-logy； behavior oriented； practical training

1 引言

網(wǎng)絡課程具有實時性強、交互性強，能實現(xiàn)資源共享、自主學習、仿真教學等優(yōu)點。在數(shù)控加工技術網(wǎng)絡課程建設中應該重點突出其實踐性和操作性，讓學生真實直觀感受加工零件的全部過程。相對于一些理論性較強的網(wǎng)絡課程的建設，在數(shù)控實訓場地緊缺的情況下，數(shù)控加工技術這類網(wǎng)絡課程在建設中常常會面對由于現(xiàn)場操作實況素材準備難度較大，導致不能和講授的工藝步驟緊密結合的問題，使建設的網(wǎng)絡課程與教材內(nèi)容相差不大，不能體現(xiàn)出網(wǎng)絡課程的優(yōu)勢。

計算機輔助設計及制造（CAD/CAM）技術恰好彌補了上述實訓缺陷。UG是Unigraphics的縮寫，是一款由Siemens

PLM Software公司出品的交互式CAD/CAM/CAE系統(tǒng)軟件，該軟件在機械制造領域具有非常重要的作用。UG CAM模塊適用于世界上主流CNC機床和加工中心，其交互界面可按用戶需求提供一個基于過程的產(chǎn)品設計環(huán)境[1]。利用CAM模塊可根據(jù)實際任務生成實用且經(jīng)過優(yōu)化的刀具路徑軌跡，使產(chǎn)品從設計到加工實現(xiàn)數(shù)據(jù)無縫連接，以減少使用培訓時間并優(yōu)化加工工藝，將后處理生成的程序導入數(shù)控機床即可加工各種零件[2]。

在數(shù)控加工網(wǎng)絡教學中結合UG軟件，以多媒體教學形式，通過對數(shù)控裝置進行仿真操作教學，從繪制待加工零件、演示零件數(shù)控加工過程，到后處理生成NC程序，其整個動態(tài)的仿真操作使教學過程易教、易學，滿足教學需求，使教學效果顯著增強，能夠達到實訓目的。

2 數(shù)控加工技術網(wǎng)絡課程與UG軟件相結合的構建思路

基于UG軟件建設數(shù)控加工技術網(wǎng)絡課程，本課程以行為導向為教育理念，以工作過程為主線，以技能操作為重點仿真過程，從學生學習效果和企業(yè)實際生產(chǎn)角度出發(fā)，以職業(yè)崗位所需要的技能和知識為目標，從而增強學生學習的真實感，促進學生對數(shù)控加工技術的掌握。因此，本文對該網(wǎng)絡課程的構建提出以下思路。

項目導入教學，激發(fā)學生學習興趣 數(shù)控加工技術網(wǎng)絡課程必須與社會接軌，如今UG已成為世界機械CAD/CAE/CAM領域的新標準，而CAD/CAE/CAM技術朝著集成化、網(wǎng)絡化、標準化、專業(yè)化和智能化方向發(fā)展，在現(xiàn)代制造業(yè)中使用越來越普及[3]。UG三維數(shù)控建模教學工具有較大優(yōu)越性，在網(wǎng)絡課程建設中突出建設UG軟件的仿真過程，讓學生獲取最新的技術，才能更好地適應企業(yè)的發(fā)展。項目來自企業(yè)實際生產(chǎn)中精選的案例，以軸類零件、盤類零件、箱體類零件等實際生產(chǎn)中常見產(chǎn)品配合其設計和工藝流程形成完整的加工過程，貫徹行為導向的教育理念，絕大多數(shù)的知識內(nèi)容基于項目的工作過程而展開。項目導入可將生產(chǎn)實踐項目引入課程建設之中，通過結合實際生產(chǎn)的方式進行新知識的引入，可以提高學生對課程的重視。

任務驅動教學，提高專業(yè)教學水平 在課程建設中要采用任務驅動的方式，從而確定課程內(nèi)容。根據(jù)知識點來設計任務，以單一循環(huán)指令、復合循環(huán)指令、切槽循環(huán)指令、螺紋加工指令等主要知識為課程的重點內(nèi)容，配合案例進行分析及演示。運用任務驅動教學法，可以遵循固有的知識結構關系進行教學，同時解決傳統(tǒng)教學不能夠將指令的講解和實際操作相結合的問題，使學習過程難點內(nèi)容更加直觀呈現(xiàn)，從而提高專業(yè)教學水平。

軟件與教學緊密結合，彌補實訓的不足 從企業(yè)生產(chǎn)實際和教學角度出發(fā)，課程也相應按專業(yè)崗位需求知識、技能構建其課程體系，根據(jù)課程內(nèi)容和學生特點，合理設計教學方法與教學評價，產(chǎn)品設計和編程技巧的講解應注重理論和實踐的緊密結合。采用UG三維數(shù)控建模軟件的CAM模塊模擬操作，學生可以很好地進行三維模型構建，虛擬仿真和真實三維數(shù)控加工相一致的環(huán)境可以增強學生對數(shù)控機床的操作程度，通過網(wǎng)絡系統(tǒng)學習可以彌補學生缺少實訓的不足。endprint

3 UG軟件數(shù)控仿真基本過程

本文以加工軸類零件為例，毛坯為Φ40 mm×50 mm的45#鋼，對其進行外圓固定循環(huán)加工，粗糙度為Ra3.2 μm。

利用UG軟件實現(xiàn)數(shù)控編程和加工仿真過程主要包括零件三維實體造型、零件加工工藝分析、刀具軌跡生成與加工仿真等幾個主要步驟。

建立三維實體造型 UG作為一款具備三維實體設計、曲面造型和工程圖設計等功能的軟件，在具體加工中根據(jù)不同的零件類型合理完成零件造型的繪制，在UG軟件中以xOy平面繪制草圖，以x軸為回轉軸生成的零件圖樣造型如圖1所示。

零件加工工藝分析 合理確定數(shù)控加工工藝對零件的加工質量和效率非常重要。工藝處理包括選用加工設備、刀具類型，確定對刀方式和對刀點，確定加工方法等。本文待加工零件為軸類零件，外輪廓較為簡單，選擇臥式數(shù)控車床加工。在機床視圖中選擇刀具為外圓車刀（如圖2所示），在幾何視圖中建立坐標系，加工方式創(chuàng)建粗加工（如圖3所示）。

刀具軌跡生成及加工過程仿真 設定好毛坯，依次選擇設定切削參數(shù)、加工方式等其他參數(shù)（如圖4所示），選擇生成刀軌操作，并模擬仿真零件加工過程，查看刀具軌跡是否合適。如果不合適，可返回到前面的步驟進行修改或調整。圖5為刀具軌跡，圖6為加工過程仿真圖。

生成NC程序代碼 通過UG軟件生成數(shù)控加工程序，刀軌生成后，系統(tǒng)提示沒有錯誤后進行仿真操作，通過后處理直接導出數(shù)控加工的程序。UG后置處理功能將有限元計算產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)以形象、直觀的方式轉變?yōu)槊鞲麟A段的變形行為[4]。用戶可以針對不同的機床和操作系統(tǒng)生成txt格式的程序文檔，省去直接編寫程序的麻煩，也減少其中帶來的錯誤，為數(shù)控加工生產(chǎn)提升效率的同時減小了誤差。圖7為生成的NC程序代碼。

4 UG軟件在數(shù)控加工技術網(wǎng)絡課程中應用的教學優(yōu)勢

構建數(shù)控加工技術網(wǎng)絡課程，采用項目導入方式，更好地引起學生的興趣，使學生對課程內(nèi)容產(chǎn)生關注，根據(jù)知識點設計任務，引導學生進一步學習。教學內(nèi)容主要為程序指令的講解及加工零件的工藝分析。結合UG軟件給學生演示整個過程作為實驗環(huán)節(jié)，向學生重點介紹參考坐標系的確定、毛坯的選擇、加工參數(shù)設定等相關內(nèi)容，并生成零件加工刀具路徑，進行加工仿真。

基于UG軟件的模擬仿真加工過程構建數(shù)控加工技術網(wǎng)絡課程，通過多媒體視頻方式向學生展示，形成便利協(xié)作交流平臺，UG軟件模擬從繪制零件到零件完成的整個加工過程，使學生對零件加工過程有更為深刻的認知。另外，通過對資源進行整合，將仿真過程和視頻、聲音、字幕等多媒體元素相結合，使課程內(nèi)容更加豐富，形成完整的知識體系內(nèi)容，有效地將教學和實驗環(huán)節(jié)聯(lián)系起來，從而達到更佳的教學效果。

5 結語

將UG軟件引入數(shù)控加工技術網(wǎng)絡課程，解決學生人數(shù)眾多和數(shù)控機床有限的矛盾，豐富理論教學內(nèi)容的同時激發(fā)了學生的學習興趣，為學生將來走向社會從事數(shù)控機床操作和研究奠定十分堅實的基礎。

參考文獻

[1]黃志榮，俞慶，錢偉忠.UGNX軟件在數(shù)控加工教學中的應用[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2011（19）：16-17.

[2]吳正洪，朱建能，盧耀暉，等.基于UG NX的數(shù)控車削編程及加工[J].機械制造，2013（8）：54-57.

[3]邱麗梅，晉芳偉.基于UG CAD/CAM的數(shù)控教學實踐[J].職業(yè)教育研究，2012（4）：166-167.

[4]溫后珍，王尊策，孟碧霞，等.基于UG的薄殼塑料零件數(shù)控加工編程與仿真[J].機床與液壓，2013，34（22）：27-29.endprint