職業(yè)學(xué)校數(shù)控專(zhuān)業(yè)輔助制造軟件的應(yīng)用研究

陳仕昭

摘要：數(shù)控專(zhuān)業(yè)是職業(yè)學(xué)校的常設(shè)專(zhuān)業(yè)之一，主要培養(yǎng)數(shù)控方面的專(zhuān)業(yè)性人才。輔助制造軟件又被稱(chēng)為UG，學(xué)校進(jìn)行課程設(shè)置時(shí)通常會(huì)將其設(shè)為單獨(dú)的學(xué)科，這就導(dǎo)致該課程與其它學(xué)科的銜接性不足，技術(shù)軟件的實(shí)用性功能無(wú)法完全展示出來(lái)。在數(shù)控專(zhuān)業(yè)中應(yīng)用UG技術(shù)，不但可以讓教學(xué)成果初顯成效，而且也能讓學(xué)生對(duì)該技術(shù)軟件有更加深入的了解。本文首先分析了職業(yè)學(xué)校數(shù)控專(zhuān)業(yè)應(yīng)用輔助制造軟件的優(yōu)勢(shì)所在，隨后分別從UG建模與自動(dòng)變成技術(shù)入手，分析UG技術(shù)軟件的應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：職業(yè)學(xué)校;數(shù)控應(yīng)用;輔助制造軟件

0 ?引言

UG軟件是面向制造行業(yè)、功能強(qiáng)大、世界一流的集計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助分析、計(jì)算機(jī)輔助加工于一體的軟件之一。軟件包括較為強(qiáng)大的建模模塊、工程圖模塊以及裝配模塊等，兼具不同復(fù)雜實(shí)體造型的裝配、出圖以及仿真功能。其應(yīng)用范圍也極為廣泛，如汽車(chē)領(lǐng)域、航天領(lǐng)域、通用機(jī)械等領(lǐng)域都可以加以應(yīng)用。

1 ?數(shù)控專(zhuān)業(yè)中UG軟件技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

數(shù)控是職業(yè)院校的常設(shè)專(zhuān)業(yè)，數(shù)控加工技術(shù)是該專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程之一，主要給學(xué)生講解編程方式與工藝參數(shù)的制定等。數(shù)控專(zhuān)業(yè)實(shí)際教學(xué)的過(guò)程中，通常會(huì)有以下情況發(fā)生：

第一，學(xué)生會(huì)陷入某種學(xué)習(xí)的誤區(qū)當(dāng)中，例如應(yīng)用的指令或是編程小竅門(mén)等，反而導(dǎo)致課程學(xué)習(xí)的效率較低;

第二，按照二維圖紙對(duì)三位幾何形體發(fā)揮想象力，這會(huì)使得編程與制定加工工藝的參數(shù)難度有所提升;

第三，數(shù)控專(zhuān)業(yè)中會(huì)遇到部分較為復(fù)雜的零件，因?yàn)榫幊痰挠?jì)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(cuò)率相對(duì)較高。

針對(duì)上述幾種情況，筆者認(rèn)為數(shù)控專(zhuān)業(yè)中應(yīng)用UG軟件就變得很有必要，以期能夠解決這方面問(wèn)題。

相比較而言，應(yīng)用UG軟件的優(yōu)勢(shì)就在于能夠根據(jù)設(shè)計(jì)的零件來(lái)繪制幾何圖形。另外，還可以采用先進(jìn)的加工工藝，憑借有條不紊的加工步驟來(lái)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(shù)控加工指令代碼，此時(shí)工作人員只要將相應(yīng)的加工指令代碼編輯后輸入到機(jī)床中就可以。還有，UG軟件也可以模擬加工狀態(tài)，清晰的顯示出刀具的路徑與刀具的形狀，以此對(duì)刀具軌跡進(jìn)行檢驗(yàn)。當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，就可以馬上采取有效措施進(jìn)行修正，此項(xiàng)設(shè)置能夠?qū)⒕幊痰腻e(cuò)誤率控制在最低，讓編程的效率更高。該軟件的優(yōu)勢(shì)在復(fù)雜零件的應(yīng)用上更為顯著，此方式不但能夠減少編程的計(jì)算量，而且也能夠有效提高產(chǎn)品質(zhì)量，提升生產(chǎn)效率。程序自動(dòng)生成的設(shè)計(jì)，可以縮減工作量，讓工藝準(zhǔn)備時(shí)間縮短。

2 ?高職數(shù)控專(zhuān)業(yè)中UG軟件應(yīng)用分析

2.1 數(shù)控建模中UG技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)控加工過(guò)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(zhǔn)的識(shí)別設(shè)計(jì)圖紙，通過(guò)對(duì)零件圖的詳細(xì)識(shí)讀，將其中的有效信息提取出來(lái)，例如產(chǎn)品形位和尺寸對(duì)應(yīng)的精度要求、表面粗糙度或是結(jié)構(gòu)的形狀等等。高職教學(xué)中，當(dāng)學(xué)生遇到有難度的零件加工時(shí)，會(huì)出現(xiàn)不能精準(zhǔn)讀懂圖紙的情況，加之學(xué)生的聯(lián)想能力不足，很難針對(duì)產(chǎn)品構(gòu)建出相應(yīng)的模型，對(duì)后續(xù)的數(shù)控加工學(xué)習(xí)是極為不利的。

在此情況下，筆者認(rèn)為教師可以將UG建模技術(shù)應(yīng)用于其中，讓學(xué)生能夠更加直觀的了解數(shù)控加工技術(shù)，以更為靈活的方式掌握知識(shí)，構(gòu)建出相符的空間模型，以便提高教學(xué)質(zhì)量。UG技術(shù)主要包括3D建模與2D繪圖功能，通過(guò)這兩項(xiàng)功能，可以清晰地看到零部件的內(nèi)部或外部結(jié)構(gòu)，深化學(xué)生對(duì)制圖方面的理論知識(shí)，從而保證學(xué)習(xí)水平的提升。

2.2 數(shù)控加工中編程技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)控加工中，會(huì)涉及到復(fù)雜的數(shù)控程序，程序的正常運(yùn)行主要是以既定的格式書(shū)來(lái)寫(xiě)代碼群來(lái)實(shí)現(xiàn)，便于對(duì)數(shù)控設(shè)備進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生產(chǎn)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(xiàn)得會(huì)更加直觀。針對(duì)部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易的零部件，可以采用手工編程的方式來(lái)建立編程。對(duì)于部門(mén)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜的零件，由于計(jì)算過(guò)程相對(duì)較為繁瑣，而且計(jì)算過(guò)程中也很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，再加上數(shù)控專(zhuān)業(yè)中教師對(duì)學(xué)生編程的指導(dǎo)具有一定難度，要付出大量精力，所以教學(xué)的效率呈低下水平。以此為基礎(chǔ)，就可以將UG模塊技術(shù)應(yīng)用其中，實(shí)現(xiàn)源文件的自動(dòng)生成。隨后，可以發(fā)揮后置處理的功能，便可以獲取適應(yīng)性強(qiáng)、精準(zhǔn)度高的數(shù)控加工程度。此種編程操作過(guò)程可以讓學(xué)生數(shù)控加工工藝的掌握能力提升到新的高度，同時(shí)也可以體現(xiàn)出將虛擬制造技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控教學(xué)中的優(yōu)越性。

2.2.1 利用UG技術(shù)，豐富數(shù)控加工工藝?yán)碚?/p>

數(shù)控加工的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，加工工藝和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系極為密切。產(chǎn)品加工質(zhì)量得以保障，需要操作人員能夠靈活的掌握加工工藝。職業(yè)院校的數(shù)控專(zhuān)業(yè)教學(xué)中，因?yàn)閿?shù)控加工工藝?yán)碚撝R(shí)較為抽象，所以即便理論知識(shí)學(xué)習(xí)難度不大，卻還是無(wú)法避免因抽象和乏味帶給學(xué)生的距離感。教師上課之時(shí)，常常能感覺(jué)到學(xué)生的“了然無(wú)趣”。學(xué)生很難將全部精力投入到學(xué)習(xí)之中，導(dǎo)致教學(xué)進(jìn)度難以按照原計(jì)劃完成。

在此，筆者提出了將UG技術(shù)和數(shù)控加工工藝?yán)碚撝R(shí)結(jié)合的建議，筆者認(rèn)為可以將UG模塊融入到教學(xué)中，讓學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)的選擇刀具，掌握科學(xué)的加工方法，可以辨析幾何的角度，同時(shí)也能夠準(zhǔn)確計(jì)算切削參數(shù)等。

2.2.2 利用UG技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的可視化

高職數(shù)控專(zhuān)業(yè)的教學(xué)過(guò)程中，數(shù)控指令可視為是學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)內(nèi)容。一般來(lái)說(shuō)，教師在教學(xué)期間會(huì)采用案例教學(xué)的方式，遵循由易到難的資源，將切削過(guò)程中所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)軌跡和指令用法給學(xué)生進(jìn)行詳盡的講述。學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容時(shí)，大部分也是自己的記憶力，繼而死記硬背，完成教學(xué)任務(wù)。這種教學(xué)方式的弊端就在于在相關(guān)內(nèi)容較為抽象的情況下，學(xué)生不能完全了解指令的實(shí)質(zhì)。如果零件的結(jié)構(gòu)有所變化，那么他們的學(xué)習(xí)就會(huì)遇到障礙，不能編制出符合實(shí)際的數(shù)控程序。

在此環(huán)節(jié)中，筆者認(rèn)為可以應(yīng)用UG技術(shù)中的編程技術(shù)，充分發(fā)揮可視化界面的優(yōu)勢(shì)，將刀具的具體步驟展示給學(xué)生，讓學(xué)生能夠了解指令的實(shí)質(zhì)。同時(shí)，應(yīng)用編程技術(shù)還可以適當(dāng)?shù)貦z測(cè)機(jī)床運(yùn)動(dòng)中部件和刀具、工件等方面的問(wèn)題，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)效性，提高教學(xué)的整體質(zhì)量。

2.2.3 利用UG技術(shù)，增強(qiáng)數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)效果

數(shù)控加工中零件結(jié)構(gòu)有易有難，對(duì)于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件，采用手工編制程序的方式，不但計(jì)算時(shí)較為繁瑣，而且還可能有錯(cuò)誤發(fā)生，不僅實(shí)踐加工的操作流程會(huì)被影響，還可能導(dǎo)致發(fā)生安全事故。UG技術(shù)在實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的應(yīng)用，主要發(fā)揮的是后置處理的功能，操作人員可以將有限元計(jì)算過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)信息，以一種比較直觀的方式呈現(xiàn)出來(lái)。學(xué)科應(yīng)用中結(jié)合操作系統(tǒng)和機(jī)床差異性，在操作中產(chǎn)生TXT程序文檔，通過(guò)通訊接口實(shí)現(xiàn)程序傳輸?shù)哪繕?biāo)。

2.2.4 利用UG技術(shù)，圍繞任務(wù)開(kāi)展動(dòng)手實(shí)踐

UG輔助軟件的使用使得數(shù)控加工實(shí)操不再局限于對(duì)某一零件圖紙進(jìn)行復(fù)制性生產(chǎn)，UG在數(shù)控加工技術(shù)中的應(yīng)用極大的改變了這一問(wèn)題。通過(guò)運(yùn)用UG，可組織學(xué)生開(kāi)展自主設(shè)計(jì)零件活動(dòng)，并進(jìn)行動(dòng)手加工，充分給予學(xué)生自由選題、修改以及加工的權(quán)利。在指導(dǎo)學(xué)生理解與掌握UG設(shè)計(jì)與加工的關(guān)鍵步驟后，可要求學(xué)生在觀察毛坯外觀后，發(fā)揮其空間思維想象力與創(chuàng)造思維能力，憑借自身能力進(jìn)行圖案的三維設(shè)計(jì)，并形成相應(yīng)的程序編碼。再進(jìn)行刀具選取、刀與刀路檢驗(yàn)與模擬加工等一系列操作，最后利用多軸加工中心來(lái)進(jìn)行獨(dú)立學(xué)生上機(jī)操作。這就能夠形成自主設(shè)計(jì)、加工與驗(yàn)證的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)流程，整個(gè)過(guò)程圍繞任務(wù)來(lái)組織學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立的設(shè)計(jì)與加工，使得他們的自主性與實(shí)操興趣得到充分激發(fā)。這時(shí)要注意到要求是每一名學(xué)生獨(dú)立動(dòng)手完成一個(gè)零件，而實(shí)踐操作后，諸多同學(xué)都能夠帶著興趣去設(shè)計(jì)出多個(gè)零件。在UG的輔助下，學(xué)生不再過(guò)于依賴(lài)教師的指引，主要憑借自身能力來(lái)完成整個(gè)過(guò)程性訓(xùn)練，教師只需要對(duì)學(xué)生出現(xiàn)的問(wèn)題與疑惑進(jìn)行答疑、點(diǎn)撥，并做好機(jī)床加工過(guò)程的檢查與監(jiān)督。

2.2.5 利用UG技術(shù)，掌握真實(shí)的工作工序

職業(yè)教育的核心培養(yǎng)重點(diǎn)在于學(xué)習(xí)者在真實(shí)操作中能力的展現(xiàn)，因此基于UG輔助的數(shù)控教學(xué)要結(jié)合工程實(shí)際來(lái)提高動(dòng)手實(shí)踐能力。立足于自主實(shí)踐教學(xué)的模式能夠讓學(xué)生主動(dòng)學(xué)生關(guān)注與了解UG軟件在真實(shí)工廠操作中的應(yīng)用。要求學(xué)生們掌握刀具、坐標(biāo)系以及多把刀工序銜接等全部實(shí)踐工序，學(xué)生可運(yùn)用UG技術(shù)來(lái)開(kāi)展加工工序，遵照加工中的真實(shí)刀路來(lái)呈現(xiàn)整個(gè)加工的實(shí)際流程，這樣整體學(xué)生就能夠充分理解與掌握其未來(lái)工作中流水線的實(shí)際操作內(nèi)容，且基于UG輔助的自主參照實(shí)踐的模式也讓學(xué)生對(duì)真實(shí)的數(shù)控切削了解的更為深入。

同時(shí)，要依據(jù)現(xiàn)代工程實(shí)際來(lái)加強(qiáng)硬件建設(shè)，確保學(xué)實(shí)訓(xùn)實(shí)施的先進(jìn)性與現(xiàn)代化。院校需要關(guān)注現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，大力建設(shè)數(shù)控方面的網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)與傳輸平臺(tái)，并與UG、實(shí)訓(xùn)所需的數(shù)控機(jī)床與計(jì)算機(jī)有效連接在一起，使得加工與檢測(cè)能夠即時(shí)傳輸，不同工種實(shí)時(shí)傳輸，以及數(shù)控機(jī)床與計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)連接與傳輸?shù)默F(xiàn)代化硬件平臺(tái)。

在學(xué)生利用UG進(jìn)行加工時(shí)，機(jī)房中計(jì)算機(jī)能夠?qū)?shù)據(jù)傳輸?shù)綄?shí)訓(xùn)操作中的機(jī)床控制面板，從而有效進(jìn)行在線加工，既能夠使學(xué)生方便快捷安全地掌握零件加工動(dòng)態(tài)，還能激起他們關(guān)注與了解現(xiàn)代化企業(yè)數(shù)控運(yùn)行的方式。在真實(shí)的工作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中，學(xué)生能夠通過(guò)關(guān)注多維高清晰度顯示屏來(lái)精準(zhǔn)觀察加工細(xì)節(jié)，通過(guò)緊密聯(lián)系企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)工序與UG技術(shù)的輔助來(lái)加深他們對(duì)工序步驟的理解，使得他們實(shí)際操作能力得到進(jìn)一步的提升。

3 ?結(jié)束語(yǔ)

基于以上闡述可得，當(dāng)前UG以成為機(jī)械領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)，而且CAD、CAE和CAM等技術(shù)已經(jīng)深入現(xiàn)代制造業(yè)中。所以中職學(xué)校也必須跟上時(shí)代的腳步，將UG引入數(shù)控課程中，讓學(xué)生掌握最新的技術(shù)，提高他們的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

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