NX(UG)软件在机制本科教学中的应用

[摘 要 ]为使机制本科枯燥的专业课程变得生动易懂,使课堂上复杂的理论分析更容易被学生所接受,提高学生学习的兴趣,增强各门课程之间的联系,文章将NX（UG）软件应用于多门专业课程中进行辅助教学,这一教学改革提高了学生主动学习、创新和工程实践的意识.

[关 键 词 ]NX（UG） 机制本科 教学改革

[作者简介]孙芹（1979- ）,女,山东威海人,山东英才学院机械学院,讲师,硕士,研究方向为机械制造、数控加工.（山东 济南 250104）

[中图分类号]G712 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985（2013）29

当今社会机械制造业的发展壮大,得益于日趋激烈的市场竞争.面对机遇与挑战,制造业只有不断吸收机械、电子、信息及现代企业管理等多方面的成果,并应用于产品生命周期的全过程,才能不断推出新品,富有竞争力.集成化、网络化、数字化、虚拟化以及智能化是使传统制造系统成为信息时代、知识经济时代的先进制造系统的最主要内容.目前,在众多企业中广泛应用的CAD/CAM技术是现代先进的计算机技术成功渗入传统制造业的结果.

为使学生进入企业后,能够熟练掌握一门CAD/CAM软件,尽快适应自己的工作岗位,山东英才学院结合机制专业的自身特点,选择NX（UG）作为CAD/CAM教学软件.通过到兄弟院校走访调研发现,在教学过程中,CAD/CAM单独作为一门课程一般开设在第六学期或第七学期,虽然该课程设置的目的是为了起到连接作用,为后续的毕业设计和学生就业提供好的绘图工具.但作为一门课程,学生学完后,很难做到融会贯通,没有达到预期的教学效果.为了提高学生学习的主动性,让枯燥的机械课程变得简单易懂,提高学生学习的兴趣,增强各门课程之间的联系.在机制本科的教学过程中,尝试运用NX的CAD/CAM一体化功能来辅助教学,实践表明,这对学生理解和掌握专业课程有很大的帮助.

一、NX软件在“机械制图”课程中的应用——NX 三维造型模块

“机械制图”是工科重要的主干专业技术基础课程,在机械工程科学人才培养体系中占有重要地位.该课程以形体构造和图形表达为核心,以形象思维为主线,培养学生空间想象能力、形象思维能力、图形表达能力和创新构形能力等工程科学的基本素质,并为进一步学习机械设计类、机械制造类和工程实践类后续课程提供必备的制图基础知识与基本技能.

在制图的教学过程中,仍以讲授为主,部分教学环节借助模型和挂图等辅助工具,学生往往是被动学习,建立空间思维相对困难,学生普遍反映课程太难学,从而对课程产生了厌倦,降低了学习积极性.到了高年级,进入专业课程学习、课程设计和毕业设计阶段,学生反而不会画图了.毕业后,进入社会,就业将更加困难.因此,尝试将NX软件引入“机械制图”课程教学环节.建立机械制图虚拟模型库,让学生有整体的概念,通过旋转、剖切三维图形,可以对三维模型进行动态仿真,让学生理解模型各个方向的形状,增加图形的直观性,搭建投影和三维实体之间的桥梁,这样再来学习制图的投影原理及其他表达方式,将变得非常轻松.同时,NX为参数化建模,方便对模型进行修改,可以根据教学大纲的变化,及时修改模型.可将模型库上传到网络课程中,学生自主学习,大大提高了学生学习兴趣,为后续课程的学习奠定了坚实的基础.

二、在“数控机床编程”课程中的应用——NX加工模块

“数控机床编程”课程是机械制造本科专业重要的专业课程.大部分院校数控机床编程主要以手工编程为主,讲授数控车床编程和数控铣床（加工中心）编程.为了提高学生的学习兴趣,手工编程的内容也会借助NX软件,讲授自动编程应如何实现.如在车削的教学过程中,相应会讲解轴类零件、螺纹类零件、综合实例等自动编程过程,通过手工程序和自动生成程序的对比,学生对编程有更深刻的理解,更喜欢数控编程课程,为机床实训打下基础.

手工编程虽然有不少优点,如方便快捷,可以省略很多走空刀的地方,能最大地优化加工路径等.但手工编程无法编制复杂工件,如非常规曲面的程序编制,同时手工编程对编程人员有较高的要求,一个点计算错误,将会造成严重的后果.当手工编程无法完成或是编程比较困难的零件,可以通过自动编程完成,NX软件有强大的数控加工CAM模块,包括平面铣削、型腔铣削和深度铣削、固定轴曲面轮廓铣削、多轴铣削和孔加工等,基本可以加工任意复杂的曲面.NX数控加工的一般流程为零件3D建模—指定工艺方案—进入CAM环境—创建程序节点、创建刀具节点、创建几何节点、创建加工方法节点—设定参数—生成刀轨并验证—机床后置处理—数控程序（NC代码）.

三、在“机械设计基础”课程中的应用——NX仿真、装配和工程图模块

“机械设计基础”课程主要包括机械原理和机械零件设计两部分,以机械原理部分学习过程中的四连杆机构为例,在学习四连杆机构时,如果仅仅通过理论讲解,学生对四连杆的运动特性理解的不够充分,可以利用NX运动仿真模块,首先通过三维建模,虚拟装配,设定连杆,设定驱动,完成平面四连杆机构的三维动画运动仿模拟.

机械设计基础课程学完后,要进行课程设计.以减速器课程设计为例,学生要完成减速器装配图及零件图的绘制.给定参数后,如果学生凭空想象,采用二维软件即使完成了减速器的装配图,并拆画零件图,也不知道所绘制的减速器各零件间是否会产生干涉,能否保证加工后的零件能够安装.因此,可以利用NX的装配模块,将所设计的减速器零部件进行装配,通过仿真建模,查看各个零部件之间是否存在干涉,为后续加工的零件的顺利装配打下基础.并且,NX软件可以将三维模型转换为二维工程图形.如果零部件模型尺寸进行了修改,装配图形也会自动做相应的修改.

四、在本科毕业（论文）设计中的应用——NX 综合运用

毕业（论文）设计是每个本科生毕业前要完成的最重要的一项任务.机械设计制造及其自动化专业的本科毕业生主要从事的工作岗位为：数控机床操作岗位（数控车床、数控铣床、数控线切割机床的机床操作工）,数控工艺技术岗位（数控加工工艺设计师、数控工艺文件管理员、数控程序编写技术员、电脑绘图员等）,普通机电设备设计师助理等技术工作岗位,这些岗位的共同特点是动起手来能干活,拿起电脑可设计.因此,毕业设计对他们来说尤其重要,毕业论文做好了,进入企业后,就能更快适应工作岗位. 在教学过程中,为实现应用型本科的人才培养目标,减少理论型、研究型论文,要求毕业论文题目需“来自企业”,即学生的毕业论文内容既要包含设计又要包含制造,而且学生必须在数控机床上至少加工出毕业论文中的一个中等复杂的零件,若能借助NX软件,自动生成数控加工程序,并对刀路和程序进行优化,会起到事半功倍的效果.通过毕业设计,让学生掌握机械零件从设计到制造的全过程,为工作后以最短的时间适应企业要求奠定基础.

五、在机制专业各种大赛中的应用――NX 提升

虽然将NX软件融入多门专业课程的教学过程,使学生学习积极性大大提高了,教学效果明显,但由于课时的限制, NX软件强大的功能模块,教学过程不可能面面俱到,很多模块不能深入讲解,一般是按照一定的讲课模式完成教学任务.

教学过程中理论讲解的思路和方法肯定与实际工作有一定的差距.针对学生的不同要求,鼓励学生参加竞赛来提高自己的能力.主要组织学生参加山东省数控大赛、山东省机电产品设计大赛和全国3D大赛等.在每项技能竞赛中,都要求学生完成真实的产品,大赛的环境更接近于真实的工作环境,通过参加不同类型的大赛,学生会对NX软件更加的熟悉,对自己感兴趣的模块有更深刻的了解.同时,大赛能拓宽学生的视野,提高团队合作精神,提升自身的设计、制造和创新能力,拓宽将来的就业范围,提高了就业机会.教师通过指导大赛,与学生进行沟通,更了解学生的想法.通过参加大赛,与其他院校进行交流,相互借鉴,获得更多的信息,把握更新的教学理念,并不断渗透到自己的教学过程中,使教学更贴近实际,使本来枯燥的课堂变得更加生动.技能大赛可以让学生认识到学习中的不足,明确自己的学习方向.

把NX（UG）软件应用于机制本科“机械制图”“数控机床编程”“机械设计基础”等课程中,使学生感觉枯燥、难懂专业课程变得生动、易懂、易学,学生自主学习能力得到了提升,学习积极性得到了提高,同时,在本科毕业（论文）设计和各种大赛中,充分合理地选用NX软件的相应模块,满足了不同层次、不同要求的学习需求,教师更容易了解学生,可使教学更能满足学生的需求,更能贴近社会实践的要求.学生上学期间打下的坚实基础,也为今后的就业奠定了坚实的基础.

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