職業學校數控專業輔助制造軟件的應用研究

陳仕昭

摘要：數控專業是職業學校的常設專業之一，主要培養數控方面的專業性人才。輔助制造軟件又被稱為UG，學校進行課程設置時通常會將其設為單獨的學科，這就導致該課程與其它學科的銜接性不足，技術軟件的實用性功能無法完全展示出來。在數控專業中應用UG技術，不但可以讓教學成果初顯成效，而且也能讓學生對該技術軟件有更加深入的了解。本文首先分析了職業學校數控專業應用輔助制造軟件的優勢所在，隨后分別從UG建模與自動變成技術入手，分析UG技術軟件的應用，以供參考。

關鍵詞：職業學校;數控應用;輔助制造軟件

0 ?引言

UG軟件是面向制造行業、功能強大、世界一流的集計算機輔助設計、計算機輔助分析、計算機輔助加工于一體的軟件之一。軟件包括較為強大的建模模塊、工程圖模塊以及裝配模塊等，兼具不同復雜實體造型的裝配、出圖以及仿真功能。其應用范圍也極為廣泛，如汽車領域、航天領域、通用機械等領域都可以加以應用。

1 ?數控專業中UG軟件技術的應用優勢

數控是職業院校的常設專業，數控加工技術是該專業的基礎課程之一，主要給學生講解編程方式與工藝參數的制定等。數控專業實際教學的過程中，通常會有以下情況發生：

第一，學生會陷入某種學習的誤區當中，例如應用的指令或是編程小竅門等，反而導致課程學習的效率較低;

第二，按照二維圖紙對三位幾何形體發揮想象力，這會使得編程與制定加工工藝的參數難度有所提升;

第三，數控專業中會遇到部分較為復雜的零件，因為編程的計算量巨大，也就形成編程難度增加，而效率降低的局面;

第四，手工形式的編程出錯率相對較高。

針對上述幾種情況，筆者認為數控專業中應用UG軟件就變得很有必要，以期能夠解決這方面問題。

相比較而言，應用UG軟件的優勢就在于能夠根據設計的零件來繪制幾何圖形。另外，還可以采用先進的加工工藝，憑借有條不紊的加工步驟來獲取刀具的路徑。除此之外，也可以在程序后處理之后生成數控加工指令代碼，此時工作人員只要將相應的加工指令代碼編輯后輸入到機床中就可以。還有，UG軟件也可以模擬加工狀態，清晰的顯示出刀具的路徑與刀具的形狀，以此對刀具軌跡進行檢驗。當出現錯誤時，就可以馬上采取有效措施進行修正，此項設置能夠將編程的錯誤率控制在最低，讓編程的效率更高。該軟件的優勢在復雜零件的應用上更為顯著，此方式不但能夠減少編程的計算量，而且也能夠有效提高產品質量，提升生產效率。程序自動生成的設計，可以縮減工作量，讓工藝準備時間縮短。

2 ?高職數控專業中UG軟件應用分析

2.1 數控建模中UG技術的應用

數控加工過程中，操作人員想要順利地完成工序，基本操作就是需要能夠精準的識別設計圖紙，通過對零件圖的詳細識讀，將其中的有效信息提取出來，例如產品形位和尺寸對應的精度要求、表面粗糙度或是結構的形狀等等。高職教學中，當學生遇到有難度的零件加工時，會出現不能精準讀懂圖紙的情況，加之學生的聯想能力不足，很難針對產品構建出相應的模型，對后續的數控加工學習是極為不利的。

在此情況下，筆者認為教師可以將UG建模技術應用于其中，讓學生能夠更加直觀的了解數控加工技術，以更為靈活的方式掌握知識，構建出相符的空間模型，以便提高教學質量。UG技術主要包括3D建模與2D繪圖功能，通過這兩項功能，可以清晰地看到零部件的內部或外部結構，深化學生對制圖方面的理論知識，從而保證學習水平的提升。

2.2 數控加工中編程技術的應用

數控加工中，會涉及到復雜的數控程序，程序的正常運行主要是以既定的格式書來寫代碼群來實現，便于對數控設備進行控制，從而實現自動生產的目的。其在切削用量、切削加工流程與刀具用量選取方面表現得會更加直觀。針對部分結構簡易的零部件，可以采用手工編程的方式來建立編程。對于部門結構相對復雜的零件，由于計算過程相對較為繁瑣，而且計算過程中也很容易出現錯誤，再加上數控專業中教師對學生編程的指導具有一定難度，要付出大量精力，所以教學的效率呈低下水平。以此為基礎，就可以將UG模塊技術應用其中，實現源文件的自動生成。隨后，可以發揮后置處理的功能，便可以獲取適應性強、精準度高的數控加工程度。此種編程操作過程可以讓學生數控加工工藝的掌握能力提升到新的高度，同時也可以體現出將虛擬制造技術應用于數控教學中的優越性。

2.2.1 利用UG技術，豐富數控加工工藝理論

數控加工的生產過程當中，加工工藝和產品質量的關系極為密切。產品加工質量得以保障，需要操作人員能夠靈活的掌握加工工藝。職業院校的數控專業教學中，因為數控加工工藝理論知識較為抽象，所以即便理論知識學習難度不大，卻還是無法避免因抽象和乏味帶給學生的距離感。教師上課之時，常常能感覺到學生的“了然無趣”。學生很難將全部精力投入到學習之中，導致教學進度難以按照原計劃完成。

在此，筆者提出了將UG技術和數控加工工藝理論知識結合的建議，筆者認為可以將UG模塊融入到教學中，讓學生學會科學的選擇刀具，掌握科學的加工方法，可以辨析幾何的角度，同時也能夠準確計算切削參數等。

2.2.2 利用UG技術，實現數控加工的可視化

高職數控專業的教學過程中，數控指令可視為是學生學習的重點內容。一般來說，教師在教學期間會采用案例教學的方式，遵循由易到難的資源，將切削過程中所產生的運動軌跡和指令用法給學生進行詳盡的講述。學生學習相關內容時，大部分也是自己的記憶力，繼而死記硬背，完成教學任務。這種教學方式的弊端就在于在相關內容較為抽象的情況下，學生不能完全了解指令的實質。如果零件的結構有所變化，那么他們的學習就會遇到障礙，不能編制出符合實際的數控程序。

在此環節中，筆者認為可以應用UG技術中的編程技術，充分發揮可視化界面的優勢，將刀具的具體步驟展示給學生，讓學生能夠了解指令的實質。同時，應用編程技術還可以適當地檢測機床運動中部件和刀具、工件等方面的問題，增強學生學習實效性，提高教學的整體質量。

2.2.3 利用UG技術，增強數控加工實訓效果

數控加工中零件結構有易有難，對于結構比較復雜的零件，采用手工編制程序的方式，不但計算時較為繁瑣，而且還可能有錯誤發生，不僅實踐加工的操作流程會被影響，還可能導致發生安全事故。UG技術在實訓環節的應用，主要發揮的是后置處理的功能，操作人員可以將有限元計算過程當中出現的數據信息，以一種比較直觀的方式呈現出來。學科應用中結合操作系統和機床差異性，在操作中產生TXT程序文檔，通過通訊接口實現程序傳輸的目標。

2.2.4 利用UG技術，圍繞任務開展動手實踐

UG輔助軟件的使用使得數控加工實操不再局限于對某一零件圖紙進行復制性生產，UG在數控加工技術中的應用極大的改變了這一問題。通過運用UG，可組織學生開展自主設計零件活動，并進行動手加工，充分給予學生自由選題、修改以及加工的權利。在指導學生理解與掌握UG設計與加工的關鍵步驟后，可要求學生在觀察毛坯外觀后，發揮其空間思維想象力與創造思維能力，憑借自身能力進行圖案的三維設計，并形成相應的程序編碼。再進行刀具選取、刀與刀路檢驗與模擬加工等一系列操作，最后利用多軸加工中心來進行獨立學生上機操作。這就能夠形成自主設計、加工與驗證的系統化設計流程，整個過程圍繞任務來組織學生進行獨立的設計與加工，使得他們的自主性與實操興趣得到充分激發。這時要注意到要求是每一名學生獨立動手完成一個零件，而實踐操作后，諸多同學都能夠帶著興趣去設計出多個零件。在UG的輔助下，學生不再過于依賴教師的指引，主要憑借自身能力來完成整個過程性訓練，教師只需要對學生出現的問題與疑惑進行答疑、點撥，并做好機床加工過程的檢查與監督。

2.2.5 利用UG技術，掌握真實的工作工序

職業教育的核心培養重點在于學習者在真實操作中能力的展現，因此基于UG輔助的數控教學要結合工程實際來提高動手實踐能力。立足于自主實踐教學的模式能夠讓學生主動學生關注與了解UG軟件在真實工廠操作中的應用。要求學生們掌握刀具、坐標系以及多把刀工序銜接等全部實踐工序，學生可運用UG技術來開展加工工序，遵照加工中的真實刀路來呈現整個加工的實際流程，這樣整體學生就能夠充分理解與掌握其未來工作中流水線的實際操作內容，且基于UG輔助的自主參照實踐的模式也讓學生對真實的數控切削了解的更為深入。

同時，要依據現代工程實際來加強硬件建設，確保學實訓實施的先進性與現代化。院校需要關注現代化技術的發展動態，大力建設數控方面的網絡化教學與傳輸平臺，并與UG、實訓所需的數控機床與計算機有效連接在一起，使得加工與檢測能夠即時傳輸，不同工種實時傳輸，以及數控機床與計算機實時連接與傳輸的現代化硬件平臺。

在學生利用UG進行加工時，機房中計算機能夠將數據傳輸到實訓操作中的機床控制面板，從而有效進行在線加工，既能夠使學生方便快捷安全地掌握零件加工動態，還能激起他們關注與了解現代化企業數控運行的方式。在真實的工作現場環境中，學生能夠通過關注多維高清晰度顯示屏來精準觀察加工細節，通過緊密聯系企業實際生產工序與UG技術的輔助來加深他們對工序步驟的理解，使得他們實際操作能力得到進一步的提升。

3 ?結束語

基于以上闡述可得，當前UG以成為機械領域的新標準，而且CAD、CAE和CAM等技術已經深入現代制造業中。所以中職學校也必須跟上時代的腳步，將UG引入數控課程中，讓學生掌握最新的技術，提高他們的就業競爭力。

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