基于UG軟件的機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計的教學(xué)實施要點

摘 要：運用UG軟件進行機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計是一項教學(xué)改革，正被越來越多的學(xué)校應(yīng)用于教學(xué)實踐中。為達(dá)成更好的教學(xué)效果，本文以一級圓柱齒輪減速器為例，就開展課程設(shè)計過程中應(yīng)著重注意的事項，提出了一些行之有效的教學(xué)實施要點。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計;UG軟件;三維實體建模;裝配

機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計是高職機械類及近機類學(xué)生第一次較全面的設(shè)計訓(xùn)練[1]，是高素質(zhì)實用型、技能型專門人才[2]培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。該課程設(shè)計的圓滿施行關(guān)系到學(xué)生正確設(shè)計思想的樹立、機械零件與機械產(chǎn)品設(shè)計方法及設(shè)計步驟的掌握[2]和設(shè)計規(guī)范性的養(yǎng)成，其重要性不言而喻。在課程設(shè)計中運用UG軟件進行三維實體建模和裝配設(shè)計模擬了企業(yè)中產(chǎn)品的設(shè)計流程，為學(xué)生能更好地適應(yīng)用人單位的要求，提供了難得的實操機會。

為使課程設(shè)計能取得更好的教學(xué)效果，通過多年的教學(xué)實踐，不斷探究，以一級圓柱齒輪減速器為例，就開展課程設(shè)計中應(yīng)著重注意的事項，提出了有應(yīng)用參考價值的教學(xué)實施要點。

一、運用UG軟件的裝配設(shè)計要采用符合企業(yè)設(shè)計流程的混合裝配

UG軟件的裝配模塊既可實現(xiàn)自底向上裝配，也可實現(xiàn)自頂向下裝配。在設(shè)計機械產(chǎn)品時，往往不會所有非標(biāo)準(zhǔn)件的零件都有現(xiàn)成的圖紙讓你按照圖紙去建模以實現(xiàn)自底向上的裝配[3]。所以，在實際設(shè)計中，往往采用混合裝配，即根據(jù)需要在兩種裝配模式下切換[4]。這樣做的優(yōu)點是可以邊設(shè)計、邊修改、邊裝配，從而高效地完成設(shè)計工作。

在課程設(shè)計過程中，常有學(xué)生想要先將所有非標(biāo)準(zhǔn)件的零件完成三維實體建模，再將它們自底向上一一裝配起來。就拿低速軸、箱蓋、箱座等零件來說，在沒有零件圖的情況下要完成這些零件的三維實體建模，就必需要借助二維平面圖進行設(shè)計，確定各零件的結(jié)構(gòu)和尺寸;建模后，再通過裝配約束關(guān)系將它們安裝到裝配體中。相較于在混合裝配時運用“在裝配體中創(chuàng)建零件模型”的方法，這種自底向上裝配的做法既無形中增加了設(shè)計的難度，又不可避免地會導(dǎo)致重復(fù)工作的出現(xiàn)，大大降低了設(shè)計效率，最為緊要的是這樣的做法不符合企業(yè)設(shè)計流程。

我們的教學(xué)要始終以“就業(yè)為導(dǎo)向”，要讓學(xué)生養(yǎng)成良好的設(shè)計習(xí)慣。所以，在教學(xué)中必須向企業(yè)的做法靠攏。

二、運用UG軟件進行裝配時，要確保每一個零件裝配正確

由于裝配中各零件之間的位置是相互關(guān)聯(lián)的，前一個零件的位置有誤就可能影響到后一個零件的位置和結(jié)構(gòu)尺寸。所以，每安裝一個零件都要檢查裝配是否正確。

在UG軟件的裝配模塊下，下列方法可快速地確定裝配是否正確。

1、創(chuàng)建視圖截面。打開“視圖”→“截面”→“編輯截面”命令，出現(xiàn)“視圖截面”對話框，通過切換“方向”或“備選平面”或單擊基準(zhǔn)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)按鈕，觀察剖切的視圖，直至切換到期望的平面[5]。這種方法既可以觀察零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，也可以更好地觀察各零部件之間的裝配關(guān)系。

2、通過視圖定向的方法，可以方便地觀察裝配情況。視圖的定向常用方法有：（1）使用視圖工作欄，選擇視圖方位列表中的視圖。（2）使用右鍵快捷菜單，選擇“定向視圖”命令，在出現(xiàn)的下一級菜單中選擇所需的視圖定向。（3）使用快捷鍵，如需要定向到左視圖，只需按Ctrl+Alt+L鍵即可。

3、創(chuàng)建干涉檢查。打開“分析”→“簡單分析”命令，出現(xiàn)“簡單干涉”對話框，可檢查裝配體中兩零件之間是否干涉。

4、創(chuàng)建間隙分析。打開“分析”→“裝配間隙”→“執(zhí)行分析”命令，出現(xiàn)“間隙分析”對話框，可對裝配體進行間隙分析。

三、設(shè)計要符合國家標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計規(guī)范

設(shè)計中正確運用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，可以保證互換性，降低成本，縮短設(shè)計周期，這是機械設(shè)計應(yīng)遵循的原則之一[6]。要讓學(xué)生明確UG軟件的作用只是實現(xiàn)設(shè)計的工具，因為相比熟練運用UG軟件高效地完成設(shè)計，更為重要的是要通過此次課程設(shè)計使學(xué)生形成良好的設(shè)計規(guī)范性。

以低速軸的設(shè)計為例，需要重點強調(diào)的內(nèi)容有：

（1）安裝齒輪的軸頭的直徑要符合標(biāo)準(zhǔn)直徑。

（2）安裝密封元件和滾動軸承處的直徑，應(yīng)與密封元件和軸承的內(nèi)孔徑尺寸一致[7]。

（3）安裝齒輪的軸頭上的鍵槽長度尺寸當(dāng)采用A型普通平鍵聯(lián)接時應(yīng)等于鍵的長度，其尺寸要在鍵長的標(biāo)準(zhǔn)長度系列中。

（4）除非特別重要的尺寸，一般情況下，各段軸長盡可能取整數(shù)。同理，軸上鍵槽的定位尺寸也要為整數(shù)。

（5）（出二維工程圖時用到）鍵槽的寬度、深度尺寸及其公差均要查國家標(biāo)準(zhǔn)。

（6）（出二維工程圖時用到）相應(yīng)軸段上的幾何公差值要查國家標(biāo)準(zhǔn)。

隨著CAD/CAM 技術(shù)的迅猛發(fā)展，將三維設(shè)計軟件運用到高職機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計中已成為教學(xué)改革的必然。要想達(dá)成更好的教學(xué)效果，需要教師在教學(xué)中潛心深入實踐，勇于探索。

參考文獻

[1][5][6] [7]李國斌.機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書[M].北京：機械工業(yè)出版社，2016（7）.

[2]邱銘.高職院校高等數(shù)學(xué)教學(xué)的幾點認(rèn)識[J].宿州教育學(xué)院學(xué)報，2010（8）：177-179

[3][5]王興濤，丁來源，李國琳.UG NX 11.0機械設(shè)計案例教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2018（8）.

[4]姜永武.UG典型案例造型設(shè)計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009（1）.

作者簡介：

李旭（1967-），女，廣西機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院機械工程系 副教授。研究方向：CAD/CAM