ug数控编程教学范文
时间：2023-10-20 17:33:50
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篇1
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2012）04-0166-02
计算机辅助设计及制造（CAD/CAM）技术已经越来越多地应用在数控加工领域。数控机床品种多，价格昂贵，占地面积大，如果学生的数控机床操作训练完全依赖数控机床进行，投入大、消耗多、成本高，一般高校都难以承担相关投入。而计算机辅助设计及制造（CAD/CAM）技术恰好弥补了以上实训缺陷，学生可用其对数控装置进行仿真操作，满足了教学需求，能使学生达到实际操作训练的目的，并且安全可靠，收到了真实设备操作的教学效果。在实践中，动态的仿真操作使教学过程易教、易学，学生课堂学习兴趣倍增，教学效果显著提高。
UG CAD/CAM的应用
Unigraphics NX（简称UG）是国际上应用最为普遍的集一流计算机辅助设计、辅助制造和辅助工程（CAD/CAM/CAE）为一体的大型软件，是目前市场上功能最齐全的产品设计工具之一，广泛应用于航空、车辆、机械、模具等行业的产品设计、分析和制造。
UG CAM模块向用户提供了当今世界上最好的数控自动编程技术，利用它可根据加工任务生成实用且经过优化的刀具路径轨迹，通过后置处理生成数控程序，将程序输入到数控机床即可用来加工各种零件。其强大的后置处理工具可实现与任何数控机床相结合，是一个高效率、高质量的制造解决方案。因此，我们选择了UG CAD/CAM进行辅助数控教学。学生只需在自己的计算机上安装某一版本的UG NX（如UG NX5.0），就可以完成任意零件的数控模拟加工。
UG CAD/CAM在数控理论教学中的应用
数控编程就是完成编辑数控代码指令的过程。现在的教学过程大多是利用多媒体课件结合黑板板书来给学生讲解代码指令。学生在初学编程时，由于无法理解数控机床在执行指令时的零件加工走刀情况，对代码指令理解比较片面，甚至难以理解。因此，我们在现有数控教学中引入基于UG CAD/CAM的数控模拟仿真，通过形象逼真的三维数控模拟制造过程，使教学更贴近数控生产实际，帮助学生理解零件加工的走刀情况，掌握代码指令。
我们结合学生感兴趣并熟悉的实例展开教学，例如，编制图1鼠标模型数控铣床加工程序。为了提高教学效率，在备课时可以先使用UG CAD完成零件的三维建模，课堂上再引入UG CAM三维数控模拟制造过程，形象地讲解相关代码指令。鼠标零件图如图1所示，鼠标三维模型图如图2所示。该鼠标的毛坯是个长方体，材料为ZL104，尺寸为100mm×50mm×40mm，其四周侧面和底面已经加工好了，可以作为本次加工的安装面，这样可以对工件上需要加工的几何形状进行分解和统计，其中加工型面包括：顶面1、封闭小凹槽、4个沉头孔、轮廓四周侧面、上下台阶面。
由于篇幅有限，在此只给出鼠标顶面精加工刀轨图和顶面精加工仿真图，分别如图3和图4所示。
要结合模拟过程，将每个动作该用什么指令及其应用格式及应用时该注意的问题详细地板书讲解。最后通过UG CAM的后置处理，生成如图5所示的NC加工程序。
通过上例完整的UG CAM鼠标模型的三维模拟加工过程，能使学生清楚程序的动作顺序，该在什么位置，用什么指令，完成什么内容。经过反复练习，学生能真正掌握编程规律，加深对程序的理解。
UG CAD/CAM在数控
实践教学中的应用
目前，我院有3台数控车床，2台数控铣床和1台加工中心，远远不能满足学生操作实训的需求。因此，我们在有限的实机操作训练外，采用UG CAD/CAM软件让学生进行仿真三维模拟加工。在UG CAD/CAM中，从零件设计图开始，到最终加工程序的产生，可以用如图6所示框图描述。
通过UG CAD/CAM软件让学生进行仿真三维模拟加工训练，能达到如下几个教学目的：（1）增加学生对数控机床的感性认识，减少学生对数控机床的畏惧心理。（2）能使学生掌握数控加工的对刀方法。对刀是数控机床操作最基本也是最重要的操作，对刀不正确容易造成刀具或机床损坏，是学生操作训练的难点。由于仿真操作不存在刀具或机床损坏的问题，学生可放心地反复操作，直至正确熟练地对刀。（3）培养学生数控机床实际操作能力。学生第一次操作机床时都会比较紧张，怕损坏刀具或机床而不敢下刀切削，或由于紧张而产生误操作。通过模拟训练，学生在轻松的环境中进行操作，容易掌握操作过程，熟练后再操作实际机床，就没有紧张心理，操作过程不容易出错。（4）使学生掌握自动编程。对于简单的零件，只需通过手工编程，但对于复杂的零件，应借助计算机来自动编程。通过UG CAD/CAM软件的三维模拟加工训练，就能让学生很好地掌握自动编程的全过程。
我院在数控教学中引入形象直观的三维模拟加工，取得了以下良好的教学效果：（1）丰富了理论教学内容，提高了学生的学习兴趣和效率，取得了立竿见影的效果。（2）对于实践教学，不仅解决了我院日益增加的学生数和有限的数控机床之间的矛盾，而且让学生掌握了零件的自动编程及整个加工过程，同时还让学生掌握了数控机床操作。总之，在教学中引入UG CAD/CAM三维模拟加工，学生上课的兴趣倍增，在理论教学和实践教学中都取得了良好的效果。
参考文献：
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[8]赵晓燕，刘志刚.基于UG的数控自动编程软件及其应用[J].一重技术，2007，（6）：91-92.
篇2
关键词：UG软件；课程；教学；改革；
随着科学技术的快速发展以及知识的快速更新，各个高校通过对社会的调查研究发现，对培养高端技术型人才起着重要的作用.UG软件又简称NX，它是西门子旗下的核心软件产品，NX是用业界最广泛的CAD、CAE和CAM应用集成、强力创新整个数字化产品开发的下一代解决方案。NX致力于设计、工程和制造活动的全范围去转化产品开发过程。UG软件针对整个制造与信息技术领域，在课程内容和教学方法上进一步深化了教育改革。NX 不仅是先进制造技术领域中强有力的工具，更是蕴含着先进制造技术与理论的载体。NX 系统提供了一组完整的 CAD、CAM 和 CAE 工具，不仅满足了对学生持续培养的要求，而且由于其所涵盖的范围完整，也便于学生通过系统的学习，了解整个产品开发流程之间的关系，以培养起全局的工程师视角。
一、UG NX软件的介绍
UG NX是计算机辅助设计、制造和工程（CAD/CAM/CAE）的系统软件，其中CAD功能在UG软件中是当今的制造业公司工程、设计及其制图实现自动化，CAM功能采用了NX设计模型为机床提供NC编程，用来描述所完成的程序，CAE功能提供了部件性能的模拟能力等，总之涵盖了产品开发的所有过程―设计、制造和仿真。同其他软件相比，UG软件功能齐全，每个模块之间都相互联系。
二、根据专业确定《UG设计与编程》课程教学目标
课程体系符合机电一体化高技能人才培养目标和专业相关技术领域职业岗位（群）的任职要求，是一门技术性、实践性非常强的“双证课程”。本课程将必要的知识点融于实践技能培养的进程中，以“应用”为主旨和特征构建该课程体系，在完成学生任职岗位群所需要的综合操作实践技能训练中具有核心性支撑作用，对学生职业能力培养和职业素质养成起主要支撑或明显促进作用，并为进行后续相关专业知识的学习和实践奠定良好的理论和实践基础。
《UG设计与编程》是我院机电一体化技术专业的主干核心课程，通过本课程的学习，使学生具备数控技术应用人才所必需的知识与技能。它以机械制图、机械设计基础、工程力学、机械制造基础为前续课程，后续环节为顶岗实。根据行业经济经济发展需要，立足于“以服务为宗旨，以就业为导向，以学生为中心”的办学定位，结合区域经济社会发展和专业自身实际条件情况，依据培养目标的要求，积极采用教、学、做一体化的教学模式，体现工学结合的要求，课程各个环节突出应用为主线，学生为主体，教师为主导，提高学生的学习主动性，注重实际操作应用能力的培养，适应企业对数控技术应用人才的要求。
三、《UG设计与编程》课程教学过程改革
教学过程是老师根据整个学期指定的教学进度来安排学生每一节课所学习的知识是教学关键环节，老师必须按照教学进度表调整学习进度主要体现在下面几个方面：
1.教学方式：高职院校目前数控课程的教学方法较为单一，许多还停留在学生以听为主。而《UG设计与编程》这门课程的是讲授和实训相结合的课程，主要是以学生上机实训为主，在教学的过程中来引导学生慢慢融入软件的使用当中。主要是该软件的在教学过程中软件中的菜单中的命令太多，而教学进度中所制定的学时有限，讲解占去了大部分时间，留给学生自己上机实操演练的时间就很少，学生还可能对所学的命令来不及了解和实践练习，再加上把所有的命令进行三维建模操作，学生的思维还停留在学习菜单命令上，这样时间一长老师讲解命令太多，学生消化不了，容易造成学生对软件学习的积极性下降。建议参考高职国家级数控精品课程，学习先进的教学理念，丰富自身的教学手段和教学资源，并运用到实际教学中来，提高学生学习的积极性，增强学生学习的主动性，改善教学效果的同时，也加强了学生上级指导和实训实践的应用能力。
2.教材选用：
缺乏实践，选用的教材没有联系企业的实际工作情况。停留在理论知识这一环节较多，缺乏机械企业的实践经验内容的教材，因此，笔者希望在选择教材时，注意教材中是否将提及该门课程先进的方法技巧，是否重视实践工具的应用。随着软件的不更新，教材里的知识点也跟着更新，在选教材时，要根据学生的学习能力和学习方式选择最适合他们的教材，最好选一些带视频的教材，学生可以通过教材光盘中所带的视频进行练习操作。
3.教学手段
按照UG课程的设置要求，学生通过教学模拟软件实训或者直接参与网上现实数控环境来验证所学知识，提高数控职业技能。目前，许多高校购买了数控课程的模拟仿真实验系统，与数控专业职业资格考证相结合，开展实训项目的教学，但很多系统缺乏现实环境的不确定性，只是一个虚拟的实训平台，因此，建议让学生在实际的环境中开展实训操作练习。由于一些学校的教学设备不足，给教学带来了诸多不便，不能满足学生一人一机，这样几个学生在同一电脑上听讲，注意力不集中，实训时间大大减少。在教学的硬件设备上学校应增加更多的设备投入，使学生实现现实的实际操作，从实际环境中提高学生的问题解决能力。
4.提高教师业务水平
加强教师的教学能力，主要弥补数控实践经验我院开展教师下企业学习，使教师掌握更多的实践经验，因为在高职院校中，许多数控专业教师没有企业工作经历，也很少参与到企业的实践工作，因此数控专任教师在自身的知识和技能建设上需加大力度，提高实战经验，才能解决教学活动中出现的实际问题。
5.提升学生学习能力
为了提高学生的学习能力和学习的积极性，学校还建立了精品网络课程，方便学生和老师之间的交流和互动。教师可以对自己所负责的精品课程进行管理，可以上传与自己精品课程相关的教学资料，如教学课件，电子教案，复纲等资料。教师之能在自己的已经审核精品课程和待审核精品课程中上传资料，上传资料时要选择资料所属的精品课程，并选择所要上传的资料，然后对上传的资料进行描述。进入课程主页，可以查看该课程的所有信息，也可以对该课程进行评论，系统默认用户名为匿用户名，学生也可自行设置用户名。学生可以自行下载还可以对其上传的资料进行评论，学生评论后，教师在后台也路劲图评论区，对学生多评论的一些信息进行相应的回复，以便于学生和教师的交流。
四、考核方式及成绩评定方法改革
本课程将必要的知识点融于实践技能培养的进程中，以“应用”为主旨和特征构建该课程体系，在完成学生任职岗位群所需要的综合操作实践技能训练中具有核心性支撑作用，对学生职业能力培养和职业素质养成起主要支撑或明显促进作用，并为进行后续相关专业知识的学习和实践奠定良好的理论和实践基础。
学习过程考核（20%）― ― 引导学生积极参与学习过程学习过程考核的目的是引导学生积极参与平时的学习过程。该项考核中，学生平时的到课情况和上课表现占10%，平时作业完成情况占10%。平时作业能帮助学生在学习过程中加深对基本概念和知识的理解。
实训能力考核（20%）― ― 引导学生学会应用知识、提高实验动手能力是学生学习的重中之重。该项考核中，学生需要完成绘图操作和上机练习，为进一步完成后续综合项目的训练以及分析、解决将来的工程实际问题打下基础。
期末理论知识考核（60%）― ― 引导学生学习必要的基础理论与专业知识是非常必要的。对基础理论与专业知识的考核以上机的方式在学期末进行。考试涉及教学大纲全部内容，题型多样，题量适中，难度适中。不要求学生死记硬背.不出偏题、怪题，注重知识应用。（作者单位：惠州经济职业技术学院）
参考文献：
[1]陈小军.计算机辅助设计CAD课程的教学再造[J].湖北生态职业技术学院学报，2006，（2）.
[2]张丽萍.UG NX5.0基础教程与上机指导[J].清华大学出版，2007.8.
篇3
关键词：数控机床 计算机辅助设计与制造（CAD/CAM） 自动编程
中图分类号：G712 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.13.154
计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）是机械系所有专业必修的一门专业课，也是从事机械设计与制造的高级技术应用型人才必须掌握的一门课程。计算机辅助设计与制造课程是利用计算机软件（CAD）设计出机械模型，再通过计算机软件（CAM）模拟加工出零件模型的过程，在设计与加工的过程中还可以通过软件分析模型的结构合理性，考虑加工过程中的工艺问题等，再通过后处理生成数控加工程序，传到数控机床直接加工零件。因此学好这门课对从事机械加工与设计人员是非常重要的。
Unigraphics NX简称UG，是当今工程应用中最普遍使用的计算机辅助设计与制造软件之一。该软件不仅具有强大的实体建模、曲面造型、虚拟装配、生成工程图等设计功能，还具有设计过程中的有限元分析、机构运动分析、加工仿真模拟等功能。本文以UG为设计软件，讲述一种“讲练实操相结合”的计算机辅助设计与制造专业课程的教学实施的方法。
1 为什么要学这门课，这门课与手工编程有何关系
当今社会科技迅速发展，在机械加工中，由于普通机床不能完全满足生产的需要，因此数控机床到了广泛应用，从而数控编程是操作人员必须掌握的内容。数控编程分为手工编程和自动编程。所谓手工编程，就是先分析零件图，确定加工方案和加工路线和工艺参数，通过手工编写程序清单后输入数控系统，再经程序校验后方可加工出零件的过程。对于由直线圆弧构成的简单轮廓图形，由手工编程，效率高且节约生产成本。但对于复杂零件，手工编程的程序段很容易出错，或者是由一些空间曲面组成的零件，如果采用手工编程，数据计算量很大且很繁琐困难，这种情况下，必须采用计算机自动编程。计算机自动编程不需人工计算一些中间数据，只需按照一定的操作步骤，通过电脑软件分析加工过程，最后由软件生成加工程序。手工编程和自动编程各有优缺点，操作人员在加工过程中应根据零件的特点，采用经济高效率的编程方法。但是，不管是手工编程还是自动编程，设计与操作人员都需要掌握数控编程和机床操作知识。
2 “教好”和“学好”这门课的方法
2.1 “死记硬背”操作步骤
由于现在高职类学生的学习自主性相对较差且学习不用心，不能把知识灵活应用，如果总结出一些操作的关键步骤，让学生背下来，再通过做几个同类型零件加工的练习，直到学生能熟练掌握为止。比如对于平面类零件的加工步骤。
2.1.1 设置加工环境
此操作是确定所使用的数控机床类型和让系统调入适合本项加工操作可能用到的各种设计操作模版。
2.1.2 创建几何体
创建几何体的操作主要包括三部分。分别是设置加工坐标系、设置工件几何体和设置毛坯（简称三个设置）。
2.1.3 创建刀具
编程之前应该分析零件的工艺分析，确定加工过程中所使用的刀具，事先将刀具设定好，在加工操作时就能直接调用。
2.1.4 创建加工操作
创建的加工操作内容有，设定铣削边界、设定切削方式、设定切削参数、设定避让参数、生成刀具轨迹和模拟加工。
2.1.5 生成数控加工程序
加工程序是应用后处理命令，将创建的加工操作生成程序段，其中包括选择机床类型，再经过必要的修改和编辑，传输到数控机床。
2.2 “活用”加工操作
通过几个相似实例的练习后，能熟练背诵上面步骤后，接下来再通过几个实例操作，领悟每一操作步骤的含义，多想几个“为什么”，当轮廓线形状修改后，操作的方法是否改变，切实做到“活学活用”。
2.3 阶段性考核
学完一单元或一章节后，需要及时考核学生。考核的方法是让学生“当老师”，让每个学生在“教师机”上边操作边讲解，这样不但能巩固所学知识，也能增强他们的自信心，锻炼他们的处事能力，同时也避免了“抄袭”的作弊现象，使学生的学习从被动变主动。
3 机床实训
学习这门课的最终目的是让学生能够在数控机床上加工出图纸要求的零件。把程序传输到数控系统后，首先要根据工件坐标系位置对刀；其次是安装所需的刀具，启动机床后加工工件。
4 证书鉴定
高等院校是提供给科研院所、现代化企业人才的摇篮，学生具有扎实的理论基础和较强的实践技能，再通过相关的职业资格培训，获取职业资格认证证书是达到实用型、科技型人才的重要保证。与计算机辅助设计与制造课程相关证书主要有数控机床和加工中心操作员资格证书以及CAD/CAM证书等。
5 结论
计算机辅助设计与制造是一门多学科交叉课程，即软件/硬件知识和理论/实践内容相结合。教与学的方法也具有灵活多样性，教学方法不仅要考虑学生的实际情况又要考虑社会发展的需要。本文讨论的“死记硬背到活学活用”和“机床实操演练”相结合的教与学方法，提高了教学效果和教学质量，增强了学生的学习积极性和主动性，达到了预期的教学目的。
参考文献：
[1]聂子俊.加强数控技术课程的实验教学，培养素质现代数控人才[J].CAXA通讯，2002，（11）.
[2]吴恩启，陈彩凤，杜宝江.《计算机辅助设计》教学方法探索[J].中国教育导刊，2008，（5）：72-73.
篇4
数控技术在现代制造技术中的应用，最具代表性的是数控机床，所以数控机床的实训应是整个机械工程实训的重点内容之一，数控机床的实训时间占训练时间的比例应大一些。常见的数控机床有数控车床、数控铣床和数控加工中心，这3种机床的数量多，具有代表性。对于一台数控机床来说，包括4方面的内容:制造、操作、编程和维修。实训的主要内容以操作、编程和加工简单的零件为主，增加学生的感性认识为主要目的。
1.1合理安排数控机床实训的时间
由于机械工程实训总学时的限制，青岛农业大学机械专业学生共实习4周。数控机床实训的内容较多，在训练时间的安排上，数控车床2天、数控铣床和加工中心2天、其他数控机床1天，这样既重点突出又全面。数控机床应用了先进的数控技术，和普通机床的实训相比，讲解的时间会多一些。一般操作讲解、黑板上指令讲解的时间约占1/2，让学生能较深刻地理解数控机床是如何加工零件的;学生操作机床加工零件的时间约占1/2，使学生有较充足的时间增强对数控机床加工零件的感性认识。总之，实训的重点虽为实践，数控机床训练的特点又决定了讲解占了约一半的时间。
1.2合理安排数控机床实训的内容和方法
在数控机床实训中，操作、编程和加工零件是主要内容。首先对照机床讲解基本的操作;然后学习数控的编程知识;最后加工出零件。编程方法的讲解，只能在黑板上讲解组成程序的指令字、程序的格式等，然后编写一个简单的程序。数控机床的坐标系是主要内容之一，机械坐标系、工件坐标系(编程坐标系)的概念，它们的作用是什么，必须结合编程才能讲清楚。数控机床是按程序自动加工零件的，刀具沿程序指令的刀路运动切削工件，刀路的位置必须使用坐标系描述。所以，首先讲清各种坐标系的概念，进而才能讲清对刀等关键的概念，才能理解为什么在编程坐标系下编写的程序可以在机床上加工出零件等问题。数控机床的实训内容应与数控机床理论课的内容相辅相成，各有侧重，通过数控机床的实训为下一步学习数控机床理论课打下良好的基础。数控机床实训应以机床操作、编程、日常保养和安全使用为基本内容，重点应放在编程和操作上。通过基本编程知识和操作的学习，学生可具备基本的编程和操作能力，为了提高学生的实训兴趣和创新意识，可以让学生自己设计一个简单的零件，自己编程，经指导教师检查无误后上机加工;或者编程加工一些有趣的零件。如:数控车床上可以加工仿真子弹、仿真酒瓶等;数控铣床上可以加工一些汉字，如“欢迎实习”等。
1.3手工编程和自动编程
数控编程分手工编程和自动编程，形状复杂的零件加工程序只能由计算机自动编程来完成。在实训内容上，应手工编程和计算机自动编程并重。手工编程是数控车床实习的基本内容，通过手工编程加工简单的小零件，是普遍采用的训练方法。但随着计算机技术的发展，CAD/CAM在机械加工中的广泛应用，计算机自动编程也应是数控机床特别是数控铣床实习必讲内容之一。由于实训时间的限制，这部分的内容较多。所以，可以精简为由实习指导教师通过一个例子演示给学生看，边演示边讲解，讲明形状复杂及包含曲面的零件或模具的加工必须用计算机自动编程的方法编程，然后加工成所需的零件或模具。自动编程是通过计算机软件完成的，常用的具有计算机编程功能的软件有:CAXA、UG、Cimatron、Pro/E等。1.4数控机床仿真软件的应用机械工程实训场地往往有限，数控机床价格较贵，配备的数控机床的种类和数量有限，平均到每一名学生的上机操作时间较少。为了解决这个矛盾，可以安排一定的时间，让学生在机房使用数控机床仿真软件练习数控机床的操作、编程和加工仿真。也可以不做统一安排，让学生课后根据自己的情况自由上机练习。数控机床实训的内容多，时间相对较少，一定要制订详细可行的实训计划，明确每天的训练任务、训练目的、训练方法和训练设备。这样学生面对从未见过的设备就不会感到茫然，教师指导学生也会有条不紊，顺利完成实训任务［5］。
2演示教学法的应用
2.1什么是演示教学法
由于机械工程实训总学时的限制，学生不可能自己动手操作每一种机床，特别是一些比较危险、贵重和精密的设备，比如高压水切割机床、三坐标测量机以及电火花线切割、电火花成型等机床。为了解决这个矛盾，基于学校的实际情况，采用了演示教学的实训方法。所谓演示教学法即指导教师讲解机床的加工原理、操作方法、编程方法，然后自己操作机床加工一个零件演示给学生看。通过演示教学的实训方法，解决了实训内容多时间少、机床有限及教师有限的矛盾，还可以给学生打下进一步学习研究的基础。
2.2以电火花线切割为例
电火花线切割属于特种加工，特种加工是利用电能、化学能、光能或声能等能量对工程材料进行加工的工艺方法。在特种加工中，加工工具(广义的刀具)、加工工件与传统的机加工不同，一般不是采用机械力加工，在实习时学生首先会想到加工工具是怎样加工工件的。所以实习指导教师在实习的开始，应首先讲明电火花线切割的加工原理。实习步骤如下:(1)指导教师启动机床，用薄钢板切割一个小五角星演示给学生看。学生发现一根很长的光滑的金属钼丝可以切割钢板时，一定会感到吃惊，想知道它的加工原理是什么。(2)在切割小五角星的过程中指导教师讲解加工的原理，举一个日常生活中简单的电火花放电的例子:我们平时开关电器或插拔插头时，会发现有时有电火花放电，严重时开关或插头的导电部位有被烧的痕迹，甚至掉渣。电火花线切割的加工原理就是利用电火花放电产生的热量使金属被烧腐蚀而起到切割的作用。讲完这个常见的现象后，再讲电火花线切割的加工原理，学生就感到易于理解了。(3)指导教师再讲解机床的操作方法。(4)简单讲解编程的方法，整个过程大约45min。
3多媒体技术在机械工程实训中的应用
随着计算机技术的飞速发展，计算机的多媒体技术和仿真技术已经应用于各行各业。机械工程实训是一种实践教学活动，但是计算机的多媒体技术和仿真技术在机械工程实训中也能发挥重要的作用。由于实训的内容不可能面面俱到，在学生实习完基本的内容后，可利用多媒体技术补充和总结，会起到良好的教学效果。
4结束语
篇5
关键词：生产过程；模具专业；ug；教学内容；优化设计
随着社会经济技术的发展，现代模具企业的用人标准也发生了较大的变化。高职模具设计与制造专业培养的高技能人才要适应用人单位的要求，就必须不断调整与改进。课程设置是学校进行教育活动的基础，体现了学校的办学方向、培养目标及教育的组织手段和方法。目前的职业教育课程结构仍然不能彰显技能型人才培养的特点，课程内容也不能适应区域和地方经济发展的需要，教学过程不能有效地促进学生职业能力的形成，专业课程改革迫在眉睫。基于此，我院模具专业基于生产过程，针对专业课程的教学内容的优化设计进行了有益的探索和实践。
课程教学内容和方法优化设计的基本思路与方法
课程始终处在人才培养的核心地位。高职教育培养的人才主要面向生产单位一线需要，由于现代模具生产方式总是随着社会经济技术的发展而变化，职业院校就应当基于生产过程，动态地构建专业课程体系。这种基于生产过程开发与改革专业课程，就是以生产过程为参照系整合陈述性知识与过程性知识，着眼于隐含在生产动态行动体系之中的、整合了实践知识与理论知识的生产过程知识的生成与构建。我院模具专业基于生产过程的课程教学内容的优化设计基本思路与方法如下：（1）以市场和就业为导向，把握行业的人才需求现状，在总体上确定专业课程教学内容、方法的优化设计方向。（2）基于模具产品的生产线式工作流程进行课程体系构建，将生产过程融合到课程结构中。（3）采取以职业能力为核心，以职业实践活动为主线，以项目化为主体的模块化教学方法构建专业课程。（4）基于模具产品生产过程，拟订工作岗位与能力结构，结合我院模具专业培养人才与之对应关系确定课程内容。（5）以典型模具产品为载体，以层次渐进式项目教学内容为主线进行课程的开发。（6）依照就业岗位技术能力要求进行课程内容的整合与优化，形成专业特色。
其主要思路和方法如图1所示。
课程教学内容和方法的优化设计实现过程
我院模具专业基于生产过程，开发了《模具cad/cam（ug）》这门专业课程，并实现了本门课程教学内容的优化设计。其开发过程如下。
（一）市场调研，确定课程设计理念与思路
市场调研的主要对象是与学生就业相关性较大的典型企业（如宜宾普什模具公司、一汽大众等）以及部分已就业的该专业毕业生，市场调研的主要内容为企业的岗位情况、岗位工作任务情况及企业对人才规格的要求等。通过调研，发现ug软件自从1990年进入我国后，以其强大的功能和工程背景，在机械制造领域，特别是模具制造工业中得到了广泛的应用。在沿海的大、中、小型机械制造（特别是模具制造）企业中，广泛采用ug软件完成从产品造型、模具设计及制造的全过程，因此，需要大量的从业人员。掌握ug软件的基本功能，熟练地在模具设计与制造中应用，是模具专业学生适应社会、适应工作需求的基本技能。为此，我们确定了工业产品设计、模具cad、模具cam（数控编程加工）、模具装配与调试四大模块为本门课程的专门化方向，同时确定了本门课程的设计理念和思路。
设计理念本课程以培养高技能人才为目标，重视学生实践能力的培养，重构和优化教学内容，形成了基于生产过程导向的任务驱动的工业产品设计与装配、模具设计、数控编程、模具制造、模具装配等五个主任务模块，采用教、学、做一体化等多种教学方法，构建了知识、技能和综合素质“三位一体化”的培养方案，使学生不仅具有完成职业任务所必需的知识、基本技能和动手能力，还提高了学生的综合素质，为学生后续能力的提升和可持续发展打下了基础。
设计思路（1）以职业能力为目标，组织课程内容。（2）以模具产品为载体，设计教学活动。（3）以工作过程为中心，推进课程融合。（4）以学生为主体，采用多种教学方法与教学模式。（5）注重过程评价，促进学生全面发展。
（二）通过职业岗位与能力结构分析，构建课程内容框架
根据市场调查，模具专业职业范围与能力层次如图2所示。
参照图2，将专业岗位所涉及的职业活动细化成具体的工作任务，整理归类形成典型工作任务分析表，形成课程内容分析的主要依据。表1为ug课程部分典型任务分析表。
（三）通过生产过程解构与课程结构的重构，搭建课程内容的组织框架
为培养有较强综合职业能力的操作技能型人才，课程结构要对应于工作岗位的工作体系，与企业“工作项目”为目标的工作结构相对应，课程内容的组织结构形式主要以“项目”为主体。按照具体的模具产品从“模具成品、模具装配（检验）与调试、数控加工、选材、设计”这一生产流程进行逆向推演，将生产过程解构成相应的专业知识与技能，重构于课程内容的组织框架中。
根据上述ug课程典型任务分析表，本课程采用了如图3所示的以项目为主体的模块化课程内容组织形式。
（四）课程内容的最终拟定
在课程组织结构分析的基础上，为能够负载本课程整合的工作任务所对应的职业知识与技能，我们将ug课程内容整合为“产品造型、模具设计、数控编程（模具制造）、模具装配与调试”四个主任务模块，重点培养实体建模技术、曲面建构能力、复杂造型设计、装备功能、2d出图功能、模具加工功能等专业能力，将理论与实践合成一体，以典型模具产品为载体，由低到高“层进式”安排教学内容，并以任务驱动的方式进行项目实训（图4为ug课程部分项目）。
我院模具专业基于生产过程，进行了专业课程教学内容的优化设计的探索与实践，探讨了专业课程改革的思路和方法，有效地促进了学生职业能力的形成。新课程于2009年实施以来，取得了较明显的效果，学生的学习热情大为增加，学生的满意度也大幅提高，我院学生在2009年全国3d创新设计大赛及2010年的全国机械创新设计大赛中均取得了荣获四川省一等奖的好成绩。同时，一汽大众、宜宾普什模具公司等用人单位也均反映新课程体系培养的我专业的学生在工作岗位上更容易上手。
参考文献：
[1]姜大源．职业教育学研究新论[m］．北京：教育科学出版社，2007.
[2]蒋庆斌，徐国庆.基于工作任务的职业教育项目课程研究[j].职业技术教育，2005，（22）.
篇6
论文摘要:数控实习教学质量的好坏直接关系到学生将来的就业，关系到他们将来的工作技能水平及个人发展。文章结合数控铣实习教学经验，总结出六类教学模式。
21世纪是高科技、经济飞速发展的时代，传统的师傅带徒弟做法，已经远不能满足数控行业发展对人才数量的需求。当前数控行业需要大量有知识、懂技术的工人，而中等职业学校恰恰是培养此类人才的。这就要求实习指导教师不仅要传授基本操作技能知识，为学生在日后提升知识层次打基础，而且要在技能应用或社会岗位实际操作上指导学生做好准备。笔者结合自身的数控铣实习教学经验，总结出以下几点数控铣实习教学模式。
先做后学，为学生创造自主探索的机会先做后学，即在实习课上教师根据教学目标创设问题情境，提出问题让学生自主探索解决进而学到知识。它改变了传统的教师讲、学生听的刻板教学模式，变为少灌输，让学生多活动、多练习，让学生主动探索，参与知识的形成过程，并通过独立学习或小组合作学习，在观察、思考、实践、讨论等过程中自己去探索、去交流，从而激活学生的思维，增强实习训练的有效性，使课堂充满生机活力，使学生学会学习。我校立足本校实际，深刻认识现行教学现状与时展要求和肩负输送“合格+特长”专门人才重任的差距，积极寻求理论支撑，深入研究论证，大胆改革实践，努力探索“先做后学”的教学模式，取得了较为理想的效果。教师有目的地根据教学目标创设一定的实习环境，学生通过实践活动熟记教学内容，并提出实践中发现的问题。教师通过课堂教学，将学生在实践活动中掌握的知识连贯起来，并解决学生不懂的问题。其操作程序主要分为:创设情境实践探索发现问题概括疏导巩固应用。在数控铣程序编写第一行用到的G54G40G49G80G90G17指令，不必要求学生开始学编程时就详细理解各个指令的具体含义，只需让学生记住这个固定模式直接写程序，在以后的练习操作中再慢慢理解掌握。通过这样的实践教学，教师在进行理论教学时，就能在实践的基础上轻而易举地使学生理解。“先做后学”教学模式是认真贯彻“以就业为导向，以能力为本位”职业教育教学理念的一条有效途径。
指令讲解做小实验，效果事半功倍一切自然科学都来源于实践，都是在对自然现象进行观察的基础上从生产实践和科学实验总结发展起来的。尤其是当今时代的高科技，无一不是通过实验得到的。实验作为理科教学的重要内容、重要方法，对学生的知识掌握和科学研究方法、实验技能以及创新精神的培养，都具有重要的地位和作用。由于实习时间短，内容多，对于一些理论性、概念性较强的问题，教师不可能有足够时间讲透。在讲课时巧妙地引入一些小实验，将会更加有效果，如讲刀具半径补偿G41、G42指令时，以铣削孔做实验，在同一工件平面上，先逆时针走刀用G41左补偿铣第一个孔，然后把补偿取消再铣第二个孔，最后用G42右补偿逆时针走刀铣第三个孔。让学生观察测量出三个圆孔的尺寸异同，通过比较得出的结论，再让学生先总结两个补偿的区别，最后由教师进一步讲解补偿的概念及使用方法。还可带领学生利用半径补偿指令铣削方形工件外轮廓，进行补偿实验测试，分析补偿所加的位置不当造成产品有缺陷、机床报警、轮廓尺寸变小、走刀走到一半停止等产生的原因，使学生容易理解、印象深刻。
启发性教学——“八卦”铣削与学生能动性发挥苏霍姆林斯基说过:“真正的学校乃是一个积极思考的王国。”《礼记·学记》对教学启发方法与技巧有过精辟的论述。所谓“君子之教”，喻也:“道而弗牵;强而弗抑;开而弗达。道而弗牵则和;强而弗抑则易;开而弗达则思。和易以思，可谓善喻矣”。意即:优秀教师教学总是注重启发诱导学生，使之晓明事理:引导学生而不牵着学生走;鼓励学生而不强迫学生走;启发学生而不代替学生达成结论。在指导学生数控铣实习过程中，教师应竭尽全力去挖掘学生的思维潜力，千方百计地调动学生的主观能动性，想方设法去激发学生对铸造的兴趣。笔者在指导铣削实习时发现，学生最喜欢铣削“八卦”，通过精心设计，学生愉快地自选刀具，装刀及安装工件，了解“八卦”的加工特点和工艺，自己编制工艺，成功地加工出表面光洁、精细的产品，能使每个学生都深刻认识到数控铣削的重要性，从而乐于动脑思考加工工艺，锻炼实践操作能力。
注重学校实习教学与工厂生产实践紧密结合在数控铣实习教学过程中，要与工厂生产实际紧密联系，使学生能尽快将所学技能和生产实际相结合。这样能在一定程度上提高教学效果和教学效率，特别是一些常用零件和零件上的一些工艺结构不易讲清楚，但在现场讲解则一目了然。也可利用课外时间带领学生到工厂参观，对学生进行生产认识教育，使学生不仅会编程还知道在加工过程中应该注意什么及操作目的是什么。为更好地帮助学生搭建实践平台，为学生提供学习条件和实习设备，我校通过校企合作，促进数控专业向以基于项目学习的创新训练为中心的教学模式转变，并发挥学校教学、科研优势，为企业提供研发场所，实现双赢。我校与盐城液压机械厂的校企合作项目是“有热再生空气干燥净化装置控制器”，与盐城精艺网络机柜厂的合作项目是“网络机柜”，与盐城第五机床厂的合作项目是“X5035电气控制”。在项目教学中，将课堂教学、企业设计项目、专利发明创造等贯穿于教学环节之中，就构成了一个学校——企业——社会贯通的现代教学链，形成培养学生创造力和应用性设计能力的课程体系。通过这种校企间的全方位合作模式，不仅让学生拓展了视野，丰富了专业知识，培养了独立思考能力、团队合作精神、将理论运用于实际的素质和能力，而且还让他们在解决实际问题过程中不断创新，取得了较好的成绩。同时，不仅推动了项目本身的研究进程，而且促进了校企交流，提高了学生的岗位竞争能力。
课堂内外结合，营造学习数控技术的良好氛围在保证正常课堂实习教学的前提下，为了拓展学生的视野，将课堂实习教学和课外训练相结合，实现了实习课堂内外的统一与协调。学校免费为有电脑的学生安装数控仿真软件，供他们在业余时间学习、复习和研究。数控仿真室课余时间免费向学生开放，方便学生学习和做作业。有计划地组织学生参与技能竞赛，给学习扎实、操作能力强的学生搭建展示自我的平台，达到以点带面、全员提高的目的。
在学生中组织数控铣研究小组，激发学生的求知欲望把各班动手能力较强的优秀学生组织起来，打造成若干攻关小组，由数控专业教师带队进行常规指导，并给每组下达任务进行数控研究课题的开发，及时总结研究成果，有计划地制成VCD教学光碟，以多媒体教学方式供学生学习，并将之装入数控实训中心的计算机，供学生自主学习。这给学生创造了更广泛的学习空间、更便利的学习条件，学生可以戴上耳机，边看边听，同步学习制图、编程和仿真加工。比如，UG数控铣自动编程教学片、UG数控铣鼠标加工数控自动编程教学片、Master CAM数控加工中心自动编程教学片、西门子数控铣操作VCD教学片等课题的录制和安装，以学生为主体，让他们参与其中，使数控教学收到了事半功倍的效果。
综上所述，数控铣编程与操作实习应用性很强，能够让学生扎实地掌握这门课程中的技能，并能够使用这些技能为生产制造服务，成为一名合格的现代产业工人。数控技术是一门新兴的技术学科，我们所要做的就是在教学中研究教学，在搞好各相关课程教学的基础上优化本课程的教学效果，培养出合格的数控加工技术工人。
参考文献
[1]林思宁.体验式学习[M].北京:北京大学出版社，2006.
[2]苏宏志，王彦宏.从数控技能大赛看数控专业教学改革[J].中国职业技术教育，2007，(33).
[3]王卫兵.数控编程[M].北京:机械工业出版社，2003.
篇7
关键词：项目驱动 教学模式 计算机辅助制造
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（b）-0174-01
随着计算机技术的快速发展，应用计算机技术进行产品的设计、分析、制造已是目前工程技术人员必须掌握的基本技能。广义的计算机辅助制造是指在机械制造业中，利用电子数字计算机通过各种数值控制机床和设备，自动完成离散产品的加工、装配、检测和包装等制造过程。在工程实践中具体涉及的技术流程包括计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助数控程序编制、计算机辅助工装设计、计算机辅助作业计划编制与调度、计算机辅助质量控制等。狭义的计算机辅助制造是指计算机辅助数控程序编制[1]。该文主要针对计算机辅助数控程序编制课程的教学模式开展研究。
1 计算机辅助制造课程特点
计算机辅助制造课程主要学习应用现有计算机辅助制造类软件（如Master CAM、Pro/E、UG等）进行工艺规划、刀具路径计算、加工仿真、后置处理等。其主要教学目标是能够应用软件编制出符合工程应用实际的数控加工程序。因此，主要具有以下特点：（1）知识体系的内在联系较松散，能够以相对独立的模块化形式组织教学；（2）以综合应用技术训练为主，涉及的基础理论知识较少；（3）是理论知识与实践应用的桥梁，具有明显的工程应用背景，可将先修课程中的理论知识与后续工作目标岗位间进行有机衔接。
2 开展项目驱动教学模式的必要性
本课程属于工程技术类软件应用技能技巧型课程。如果采用传统的教学模式，则是先讲软件具有哪些功能、如何使用菜单或工具栏进行操作、软件对话框中各种参数的含义，然后讲应用实例。这种教学模式没有考虑本课程的工程应用特性，故存在以下弊端[2]：（1）与工程实践中数控加工程序编制的流程不一致，使实际应用能力的培养大打折扣；（2）过多的强调软件功能的介绍、操作方法以及术语的解释，而忽略了工程实践中对知识综合应用能力的需求；（3）不利于开展体验性学习和团队学习。
该文提出的项目驱动教学模式，拟将课程教学内容以若干并行的工程实践项目为载体进行组织。这种教学模式弱化了知识的关联性，突出了项目实施流程的系统性；弱化了知识的全面性，突出了知识的应用性。从教学活动开始之初，就直达实践应用的目标，激发学生的学习兴趣，进行体验式、团队式学习，真正实现应用型工程技术人才的培养目标。
3 教学项目设计与实施方法
本课程的教学目标是在学生具备数控加工工艺分析、手工程序编制能力的基础上，掌握应用计算机辅助制造软件编制数控车削、数控铣削、数控电火花线切割加工程序的方法。为达到理想的教学效果，拟以完整、独立的工程项目为载体，以项目实施流程为线索组织教学内容。教学项目设计如下。
（1）计算机辅助数控车削编程。
教学目标：①能进行车削零件工艺编排；②能正确编制刀具及工序卡片；③能够应用MasterCAM软件编制车削零件的加工程序，掌握工艺参数设定、刀具路径生成、加工仿真及后处理方法。
项目设计：①外圆车削编程；②内孔车削编程；③掉头件车削编程。
（2）计算机辅助数控铣削编程。
教学目标：①能进行铣削零件工艺编排；②能正确编制刀具及工序卡片；③能够应用MasterCAM软件编制铣削零件的加工程序，掌握工艺参数设定、刀具路径生成、加工仿真及后处理方法。
项目设计：①二维零件铣削编程；②平行铣削（含陡斜面）三维零件编程；③流线铣削三维零件编程；④等高外形三维零件编程；⑤挖槽与浅平面组合加工。
（3）数控电火花线切割加工编程。
教学目标：①能进行线切割加工工艺编排；②能够应用MasterCAM/CAXA XP软件编制线切割加工程序，掌握工艺参数设定、刀具路径生成、加工仿真及后处理方法。
项目设计：①凸模零件线切割编程；②凹模线切割编程。
教学实施：课堂讲解，模仿训练，团队讨论，提高训练，过程考核。
4 团队学习及其实施方法
学习绝不仅仅是孤立的个体行为，而且是人与人之间的交流与协作活动。在一个运作良好、学习氛围浓厚的学习团队中，大家能够取长补短、相互协作地开展学习，相互交流思想、碰撞观点，共同进步。在本课程中，团队学习的目标为：①课堂学习过程中，团队成员相互协作开展学习，共同进步；②课后自主学习过程中，团队成员相互交流、取长补短、互帮互助；③互相监督、相互测评。在自主学习考核和期末综合作业考核中，发挥学习团队的作用。
具体实施方式是以5～6人为单位，尊重学生的意愿，自我组建学习团队，必要时教师参与协调学习团队的组建。上课时，将每个学习团队安排在同一个区域，以方便进行交流、讨论。
5 课程考核方法
通过过程应用能力考核、团队学习效果考核、团队自我评价等手段，提高考核评价的科学性和全面性。具体方案如下：①过程考核。针对每个项目中的一个或两个案例，在课堂上根据完成情况进行现场打分。每学期考核5～6次。占总评成绩的60%。②团队学习效果考核。每次过程考核结束后，成绩按学习团队合计并按从低到高进行排序，最低不加分，后面位次高一位每人加1分，上限为100分。③课后作业团队自我评价与教师评价相结合的考核。对于自主学习部分的考核、期末综合作业的考核采用团队自我评价和教师评价相结合的方式，分数各占该部分分数的50%。自主学习部分的成绩按10%，期末综合作业按20%计入总评成绩。④团队学习参与度自我评价与学习记录教师评价考核。团队组长在期末结束时，根据学习参与度、团队学习贡献情况，对每位成员评分，按5%的比例计入总成绩。教师根据学习记录对整个团队评分，按5%的比例计入总成绩。
6 结语
通过项目驱动的教学模式，能够大大提高学生的学习兴趣和工程实践能力的培养；通过团队学习方式，提高了学生的交流、协作能力和共同学习能力；通过科学合理的课程考核评价方式，提高了考核评价的科学性及全面性。
参考文献
篇8
关键词 中职数控 三维造型 职业素养 专业技能
随着信息技术的发展，CAD/CAM技术在机械制造加工行业得到广泛应用，CAD/CAM 软件应用成为中职数控专业的核心课程。本课程分为三大块：二维绘图、三维造型和自动编程（CAM）。目前二维绘图正与机械制图整合，自动编程要求高、一般中职学校开设难以取得效果，三维造型很多学校立足学校实际尝试教学改革。
笔者近年来承担CAD/CAM 课程教学，从三维造型的教学内容、教学方法、评价方式等方面探讨学生职业能力和职业素养的培养。
一、教学内容与教学方法相适宜
（一）基本造型命令，培养学生学习能力温州机械行业流行多个造型软件，有UG、Solidworks、Inventor 等软件，本校限于“2+1”学制，课时紧张，只开设UG 造型，当学生走上工作岗位，很可能面临自学其他软件。三维造型在高二开设，学生已经有二维绘图基础，比如掌握了AutoCAD 软件命令的应用，而CAD 软件操作都具有一定相似性，教师以任务驱动学生自学UG 基本造型命令。每一次课设计任务书，任务书有本次课的学习目标，使学生明确地知道本次课应该掌握的造型命令，课后可以自我反思是否达成了预期的学习目标；每个子任务都有多个帮助提示，供不同层次的学生选择，其中以阅读教材为主要方法。正因为如此，首先要选择一本以“任务驱动、案例教学”的方式编写的教材，这类教材在内容的组织上突出了易懂和够用，通过一个个小案例都有详细操作步骤的讲解、引导，降低难度、树立学习信心、提高学生的学习兴趣，使学生在完成任务的过程中掌握绘图技巧的同时，也增强了学生软件自学能力。虽然以自学为主，绝非放任，而是先练后讲，学生先演示，教师再补充，从而引导学生通过实践比较AutoCAD 与UG 的异同，掌握CAD 软件的特点。
（二）零件造型，培养学生先思考再操作的良好习惯学生掌握了基本造型命令后，需要一定量的根据零件图纸绘制实体来强化技能，培养学生应用能力。由于中职学生个体差异大，没有实践经验，空间想象能力、空间分析能力比较薄弱，，难以在头脑里形成零件的空间概念，阻碍他们零件图的识读，可以通过多媒体课件，让学生先看零件实体，增强他们的直观认识。复杂零件，还可以借助多媒体课件的三维动画，从多角度展示零件三维形体结构，并将其与三视图对照，能产生直观易学的效果。了解零件形状之后，请学生阐述零件的几何特征、造型思路以及所运用的软件命令，教师给予必要的引导与补充，久而久之学生会养成遇到问题先分析的习惯。每个零件都有造型视频，供帮助需要的学生观看，软件本身只是一个工具，软件应用能力的培养，不在于绘制了多少个零件，而是同一个零件，思考不同的造型方法，确定优化方案。
（三）逆向造型，贴近岗位实际 企业造型岗位主要工作内容是测量实物绘制实体，结合本地特色产业开发教学项目。比如温州是中国鞋都，有许多鞋跟厂家。通过实施鞋跟逆向造型的项目，激发学生职业兴趣，使学生通过主动探究实践操作中应用已有的专业知识技能，真正感受到实际产品的生产过程，从而培养学生的职业能力，获取新知识的能力，解决工程实际问题的能力，团队合作的能力、管理，创新性思维能力等。
每一个模块都提供帮助，逆向造型以网络搜索为主。现在很多学生使用智能手机，可以充分发挥这一手持设备的功能，在机房架设无线路由器，或者将机房局域网接入互联网，引导学生搜索有用信息。
教师可以事先把相关内容在自己博客上，当有学生搜索到时，又是一个教育的契机。
（四）出工程图， 机械制图实战二维绘图，以抄画图纸为主，训练的是学生软件命令的熟练运用程度，涉及应用机械制图知识甚少。针对中职学生，机床加工零件都较为简单，又有很多相似，识图较易。三维实体，零件繁多，变化各异，通过对这些实体出工程图，学生选择视图、标注尺寸时候即应用机械制图于实践。
（五）零件装配，模拟装配
学生根据自己出的工程图，绘制零件实体，不仅检验他们所出工程图是否正确，也感受到企业不同岗位衔接的重要性。通过装配这些零件，感受各零件的实际作用，形成初步装配工艺。
二、评价，兼顾技能与职业素养
中职数控专业学生绝大多数从事生产一线的操作岗位，随着新工艺、新设备的发展，更要求他们的规范的操作技能、良好的工作态度和强烈的质量意识。通过过程评价，每次课采用五分制：两分考核学生职业素养，包括学习态度、课堂纪律、工位整洁（7S）；三分分解到各造型任务，正确完成才能得分，否则不得分，使学生意识到合格的才是零件，差一点的就是废品。当然为激励学生多发言、多展示、多造型，课堂分上不封顶，如“多劳多酬”。
三、结束语
三维造型软件已从机械设计、机械装配、机械加工、加工工艺、实体渲染、动画效果、仿真运动、材料结构分析，发展到具有企业管理的综合软件，在为企业提供强大技术支持的同时，降低了对员工的技术要求，为我们中职学生提供了新的岗位，也为三维造型课程创造综合职业能力和职业素养的实践的平台。
参考文献
[1] 陈崇， 陈小茹， 来华.UG 与数控加工---CAD 篇[M]. 北京: 清华大学出版社，2012.
篇9
针对应用型人才培养，立项报告区别于研究型大学科研型项目，立项报告需要阐述研究意义和国内外研究现状，塑料模具类毕业设计项目立项报告主要阐述项目设计内容、同类模具国内外技术现状并附主要参考文献；设计目标及关键技术难点，拟采取的设计方案及可行性分析，设计方案的特色与创新；进度安排及预期成果，设计基础与工作条件，项目组成员简介，经费预算等，突出项目的设计性和工程实践性。毕业设计项目中期进展报告：阶段计划要点和调整情况，设计工作主要进展和阶段性成果，下一阶段工作计划，经费使用情况与下一阶段经费预算，项目执行过程中存在的问题、建议。毕业设计项目总结报告：项目背景，项目研究过程及研究重点，项目关键技术的解决，经济技术指标分析，项目的使用范围，本设计项目的优缺点。通过基于项目的塑料模具类毕业设计，使学生在以下几方面能力上得到培养和锻炼：塑料制品的设计及成型工艺的制定，一般塑料制品成型模具的设计能力，塑料制品质量分析及工艺改进、模具结构改进设计能力，了解模具设计的常用商业软件并能正确应用，能够正确分析所设计模具零件加工工艺性并制定加工工艺路线。
2计算机辅助技术在塑料模具类项目教学中的应用
来源于企业实际工程项目的塑料模具类毕业设计项目，从工艺方案设计到模具结构设计，到模具制造工艺性评价，再到功能零部件结构设计计算，再到零件图绘制，到模具零件制造工艺设计是一个十分复杂的过程，需要大量的知识和经验。传统的手工设计和制造无法满足市场激烈竞争的需要。CAD/CAE/CAM技术的运用，在设计和制造上取代传统的手工设计方式，并取得了显著的经济效益。如图2所示CAD/CAE/CAM技术在注射模中的应用主要表现在以下几个方面［4］：第一，塑料制品的设计：三维CAD软件的实体和曲面造型功能，为塑料制品的结构设计和设计改进提供了强大的功能，使设计过程直观、准确。所获得的三维数据模型，为后续模具设计和成型工艺分析提供了良好数据来源。第二，塑料制品成型工艺性分析：采用CAE可以模拟塑料熔体在型腔中的流动、保压、冷却、收缩过程，其结果可事前评价制品的质量及成型工艺性，提高模具设计制造成功率。第三，模具结构设计：三维模具设计CAD软件系统，可以根据制件材料收缩率自动计算制件三维数据模型的收缩量，经放大获得成型零部件工作部分尺寸，通过布尔运算获得模具型腔形状，还可辅助获得需电火花成型零件的电极实体数模，并提供了将三维数模转为二维工程图的功能，辅助完成工程图绘制［4］。第四，模具运动功能结构检查：可对已装配好的模具按照预定运动方向和位置，实现模具开合模运动及制品被推出的模具工作过程，辅助检验模具开合模和制件脱模功能设计是否正确，并及时纠正，减少修模时间。第五，数控加工：利用CAM数控自动编程软件，读取模具结构设计结果，以模具零件三维数模为输入，自动编制数控加工工艺过程，可模拟刀具在三维曲面上的实时加工过程并显示有关曲面的形状数据，同时还可以自动生成数控机床加工程序代码。图2基于项目塑料模具类毕业设计流程将先进CAD/CAE/CAM技术应用于材料成型及控制工程专业模具方向学生基于项目的塑料模具类毕业设计实践教学，使学生通过毕业设计实践教学环节的训练，掌握并提高模具先进CAD/CAE/CAM技术，提高毕业生专业技能，能利用其独立完成制件的工艺分析、模具的结构设计、模具制造数控程序生成，基本达到模具设计师及模具工艺员的技术水平。如图3所示，为2014届毕业生以MINTH集团企业课题立项的项目式塑料模具设计类毕业设计项目［5］。在项目实施过程中由于制件造型的需要，该学生自学了UG实体造型计算机辅助设计软件，根据委托方提供的图纸，完成了制件实体造型。为了设计制件成型方案，该学生又学习了塑料成型模拟软件MOLDFLOW，分析并制定了该制件成型方案。为了完成模具结构设计，该学生系统学习了UG装配及工程图绘制软件。为了编制模具制件数控加工程序，该学生又认真学习了UG数控编程软件。通过该项目的毕业设计，该学生详细地掌握了塑料模具设计流程，系统实践了塑料模具设计制造相关先进计算机辅助设计软件，使学生到企业工作半年即成为技术骨干。
3结语
篇10
关键词:拐角减速 螺旋线加工 余摆线加工 NURBS插补 Z轴分层铣削 等高外型加工
中图分类号: 文献标识码:A文章编号:1007-9416(2010)05-0000-00
Study of UG-CAM High Speed Process Technology
Liu Jianyuan
(Machinery & Electric Department,Dongguan Nanbo Polytechnic,Dongguan523083,China)
Abstract:It is important for high Speed Machining to choose relevant CAM software and generate correct Numerical Machining Program which is profitable to high speed Machining.The UG-CAM high calculation measure speed, automatic interference check on avoiding over cutting, wonderfull feeding optimization capability, more abundant optimizing strategy of high speed , various kinds of toolpath planning method, UG-CAM can generate correct toolpath efficiently on the place where part can not be cut by former tool , super strongly supervision function of toolpath to be processed, preferable corner and sharp edge process technology, better Shock absorption function, powerful Interpolation property,all the above aspects determine the popularity of UG-CAM in the high speed Machining.
Key Words:Coner decelerate Helical machining Trchoidal machiningNurbs Interpolation Z-axis Layered millingZlevel_profile_milling
引言
使用CAM系统编程,一方面要选择合适的刀具、切削用量及加工参数;另一方面采用恰当的走刀方式(加工方法)也是数控编程的关键。而UG-CAM丰富多样的刀轨规划方法及适合高速加工的各种关键控制技术正逐渐随着高速加工在我国的兴起为人们所了解。
1 UG-CAM较好的拐角处理工艺,可保持路径顺畅且自动加减速时减少震动
(1)圆滑的拐角与刀具路径拐角处理:通过Corner and Feed Rate Control对话框对刀轨的拐角处进行圆倒角、还可以用对话框中的Fillet选项来指定圆角半径。确保在拐角处形成光滑连续的圆弧过渡刀轨;可以通过设定Slowdowns的相关参数选项来指定拐角减速的相关参数。其中Length设置减速长度;slowdown设定减速比例;Corner Angle减速角度范围设置。这些设置都大大起到了减振的效果。
(2)高速切削加工的拐角加工工件为内锐角时,刀具路径可采用圆角或圆弧走刀,并相应减小进给速度,这样在加工拐角时可以得到光滑的刀具轨迹,并可保持连续的高进给速度及加工过程的平稳性,拐角的残余量可通过再加工工序去除。
2 在竖直向的层间及较平坦曲面的步距间光滑过渡、保证持续切割最大限度减少振动
(1)UG-CAM在加工陡峭的外形时,通常采用zlevel轮廓铣,在垂直于刀具方向的平面切削层上沿着零件去除材料,在高速加工时,虽然可以用zlevel轮廓铣加工出来,但在层和层过渡时,刀具切削转向,而且垂直下刀会引起刀具振动加大,刀具易折断且加工表面质量不高,会出现明显的刀具痕迹,此时可采用曲面区域驱动,改分层切削法为螺旋切削法。这样刀具在加工过程中在被加工面上沿螺旋线切削,没有突然的层间过渡,从而减少振动。层间采用光滑的螺旋线过渡刀路轨迹如图2所示
(2)UG-CAM在加工较平坦的曲面时,通常用曲面驱域方式(Contour-area),该驱动方式通过指定曲面作为驱动几何体,这些驱动点沿着指定的投影矢量方向投影到零件表面上,以生成投影点,从而生成刀具轨迹,但在高速加工时,刀具轨迹图样无论选择跟随周边还是同心圆等,在步进时都容易产生刀具振动,这时如果加工的曲面比较简单接近于圆形,可采用固定轴轮廓铣Spiral(螺旋)的驱动方式,按Sprial Drive Method页签中对话框设定的步距生成曲面上的从中心点展开螺旋线驱动轨迹。步距间采用螺旋线光滑过渡刀路轨迹如图1所示。
3 UG-CAM较好的进退刀处理工艺
(1)圆滑过渡所有进刀、退刀、步距(stepover)和非切削运动(Non¬-cutting moves);在自动进刀/退刀运动,也就是平面铣,使用螺旋或斜式(Helical or Raming)的垂直进退刀运动;曲面轮廓铣使用切圆弧(tangent arc)的进退刀运动;Traverse运动设置为Smooth;通过将Corner and Feed Rate Control)对话框中的Fillet选项指定为All Passes来圆滑过渡拐角和步距。
(2)高速切削的进退刀加工工艺、高速切削加工时、刀具切入工件的方式、不仅影响加工质量、同时也直接关系到加工的安全。刀具高速切削工件时、工件将对刀具产生一定的作用力。此外、刀具以全切深和满进给速度切入工件将会缩短刀具的寿命。通过较平缓的增加载荷,可以达到保护刀具的目地。刀具切入工件时应尽量沿轮廓切向切入的方式缓缓的增加切削载荷,并保持恒定的载荷,直线式切入和螺旋式切入,以保持刀具轨迹光滑平顺。斜线式和螺旋式切入方式适用于简单型腔的粗加工。加工表面质量和精度要求高的复杂曲面时,采用沿曲面的切矢量方向或螺旋式进退刀,这样刀具将不会在工件的进退刀处留下驻刀痕迹,从而获得高的表面加工质量。对于深腔件的加工,螺旋式切入是一种比较理想的进刀方式,采用相同或不同半径的螺旋路径,自内向外依次切除型腔材料。
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4 UG-CAM高速加工的重复加工方式
重复加工是对零件的残余量进行针对性加工的方法。在高速切削加工主要用于二次粗加工以及笔式铣削和残余铣削。
(1)采用二次粗加时,先进行初始粗加工,然后根据加工后的形状计算二次粗加工的加工余量。在等高线粗加工粗加工中,由于零件上存在斜面,加工后会在斜面上留下台阶,从而导致残留余量不均匀,并因此引起刀具载荷不均匀。采用二次粗加工时,可使用不同于初始粗加工方法(平行线法、螺旋线法等)以获得均匀的余量,这样可更有效地保持刀具进行连续切削,减少空走刀,并提高加工的效率。
(2)清根铣削(Flow-cut)主要应用于半精加工的清根操作(只在拐角处自动生成加工拐角的刀具路径),它通过找到前道工序大尺寸刀具加工残留部份的所有拐角和凹槽,自动驱动刀具与加工曲面相切,并沿其交线方向运动来加工这些拐角,清根铣削允许使用半径与3D拐角或凹槽相匹配的小尺寸刀具一次性完成所有的清根操作,可以极大的减少退刀次数。此外,清根铣削可以采用相对恒定的切削切除率,这对于高速切削加工特别重要。精加工带有壁面和底面的零件时,如果没有清根铣削,刀具到达拐角时,将要去除相当多的材料,采用清根铣削时,拐角已被预先进行清根处理,因此减少精加工拐角时刀具的偏斜和噪声。UG-CAM比较有特点的地方在于陡峭角(Angle)设定、最大凹角设定:设定后只在小于或等于指定的最大凹角的位置生成清根切削刀轨,(Max-Concavity)设定清根切削的最大凹角、(Multiple Offsets)设定走刀次数及偏移。
5 UG-CAM适应高速切削加工的移刀工艺
高速切削加工的移刀工艺是指在高进给速度时,相邻刀具路径间有效过渡的连接方式。平行线扫描加工是精加工复杂型面的一种手段。但是这种方法容易在每条刀具路径的未端造成进给量的突然变化。在扫描路径之间采用简单的环型刀具路径可以适当缓解拐角处进给量的变化。但是,进给速度较高时,这种简单的环型运动仍然太突然。在这种情况下,UG¬-CAM在扫描路径间采用“高尔夫球棒”式移刀则更为有效。
6 UG-CAM高速切削加工的余摆线式切削加工工艺
余摆线加工是利用高速切削加工刀具侧刃去余材料来提高粗加工速度的新技术。采用余摆线加工时,刀具始终沿着具有连续半径的曲线运动。采用圆弧运动方式逐次切削材料,对零件表面进行高速小切深加工。有效的避免了以全宽度切入工件生成刀具路径。每环圆弧运动中,向前运动时刀具切削工件,向后运动时进行刀具冷却,并允许自由切削材料。当加工高硬度材料或采用较大切削用量时,刀具路径中刀具向后运动的冷却或自由去除材料圆弧段与向前运动加工的圆弧段相平衡,实现了刀具切削条件的优化。此外,余摆线加工的刀具路径全部由圆弧运动组成,走刀方向上没有突然的变化,是有利于实现高速切削加工的粗、精加工的一种理想状况。所以,余摆线加工特别适用于加工高硬度材料和高速加工的各种粗加工工序(比如腔体加工),不仅能够使机床在整个加工过程中保持连续的进给速度,获得高的材料去除率,并且可延长刀具寿命。
7 UG-CAM强大的高速高精度控制技术,这些关键控技术包括残余分析,待加工轨迹监控,自动防过切保护,尖点控制、高精度轮廓控制技术,NURBS插补输出等。
(1)加工残余分析:加工残余分析功能可以分析功能可以分析出每次切削后加工残余的准确位置,允许刀具创建在上道工序中工件材料没有完全去除的区域。后续加工的刀具路径可在前道工序刀具路径的基础上利用加工残余分析进行优化得到,通过对工件某些复杂部位(如曲面相交处的圆角)进行加工残余分析,可尽量保持稳定的切削参数,包括保持切削厚度,进给量和切削线速度的一致性。当遇到背吃刀量有增加时,就可以降低进给速度,从而避免负载变化引起刀具偏斜以及降低加工精度和表面质量。因此加工残余分析可实现高速切削加工参数的最佳化,使刀具走刀路适应工件余量的变化,减少加工时间,避免刀具破损及过切和残留现象,从而实现刀具路径的优化。
(2)待加工轨迹监控:待加工轨迹监控功能是用于监控刀具路径中由于路径曲率引起的进给速度引起的不规则过渡,以及轴向加速过大等不利于高速切削加工的各种加工条件的变化,实现动态调节进给速度的一种控制方法。CNC控制系统在进行加工控制时通过扫描待加工程序的数控代码,预览刀具路径上是否有方向变化,并相应的调节进给速度。比如,在高速给速度下,待加工轨迹监控功能监测到拐角时,将自动减小进给速度,以防止刀具过切或或出现残留现象。在加工轨迹的平滑段,再将进给速度迅速提高到最大,就这样通过动态调节进给速度,可以优化机床控制系统的动态性能,并获得最高的加工精度和表面质量。
(3)尖点控制:高速加工控制器待加工轨迹监控功能虽然可以预先了解待刀加工段NC程序的刀具轨迹,预览刀具轨迹及其走刀方向是否有变化,即是否存在拐角,但对于3D零件上的每个具体的走刀步距和切削余量是无法预知的,加工复杂的3D型面时,可根据尖点高度来计算NC精加工刀具路径的加工步距,而不是采用恒定的加工步距。
(4)防过切处理:高速切削加工时,前道工序遗留的余量将会导致刀具切削负载突然加大,甚至出现刀具过切或破损现象。过切对于工件的损坏是不可修复的,对于刀具的破坏也是灾难性的。通过自动防过切处理功能,可以在切削过程中保护刀具,实现高速加工的安全操作。
8 UG-CAM科学合理的Z轴分层铣削
(1)在较浅区域的Z层自动添加中间刀具路径,使半精加工的坯料深度保持恒定不变,确保精加工操作中的均匀切割。粗加工快速去除工件材料时这一点是必须的。在加工陡峭度基本一致的曲面时,采用相同的层间切削深度,确保加工效率及较好的表面质量。
(2)在型腔铣(Cavity-mill)粗加工刀具路径中在不同的加工深度范围内针对零件不同部位的陡峭度可使用不同的Z轴的下刀量,点击Cut-levels按钮进行相关参数设置及层的设定:Rang Depth表示加工层的范围深度;Local Depth per Cut表示某一局部层内的下刀量。这样能较好的保证工件上较平坦的区域及较陡峭的区域的加工余量基本均匀,有利于半精加工及精加工同时也保证了较高的编程效率。同样在等高外型(Zlevel-Profile)粗精加工程序当中也可以在不同层的深度范围内指定不同的局部下刀量,确保加工效果。这是其它多数CAM软件不具备的。UG-CAM不同的层用不同的下刀量刀路轨迹如图3所示。
9 结语
上述是UG-CAM较为显著的适合于高速加工的特征。UG-CAM的这些适合于高速加工的特点是在数控加工实践中得到应用及检验的。UG-CAM高速加工是先进适用的加工技术,具有强大的生命力和广阔的应用前景。
参考文献
[1] 王卫兵.UG NX数控编程实用教程.清华大学出版社,2004.
[2] 刘战强,黄传真,郭培全.先进切削加工技术及应用.机械工业出版社,2006.
[3] 李春雄.数控加工工艺与编程.化学工业出版社,2004.
[4] 艾兴等.高速切削加工技术.国防工业业版社,2003.
[5] Unigraphics Solutions Inc.著,谢国明,曾向阳,王学平 编译.UGCAM实用教程.清华大学出版社,2003.
作者简介:
刘建元(1974 -),男,汉族,四川省仁寿县人,工程师、讲师,受聘高级工程师2年,1999年毕业于
重庆大学,多年一线实际从事机械模具的计算机辅助设计与计算辅助制造工作,5年相关教学经历,丰