浅谈UG软件在数控专业教学和实训中的应用＊

张 帅，杜学芳

（河南机电高等专科学校，河南 新乡 453000）

UG软件是利用数字化技术完成产品设计制造的全过程，包括产品三维设计、虚拟装配、仿真、虚拟制造并最终通过数控机床加工出实际产品，是先进制造技术中的核心技术［1］，UGNX软件以其强大的功能得到了业界的认可，得到了广泛的应用。

数控技术专业是我校的重点专业、特色专业，主要培养学生掌握数控原理、数控编程、数控加工工艺、机床维护等方面的专业知识和操作技能。为了培养学生三维造型和自动编程的能力，我们在教学和实训中引入UG软件，利用UG软件完成零件的三维设计、自动编程、后置处理，最后利用学校的数控实训基地完成零件的数控加工，全面推进“教中学、学中思、思中做、做中通”的人才培养模式，突出学生的主体作用。

1 UG软件在数控专业教学中的应用

UG软件在数控专业教学中主要有如下几个方面的应用［2］。

（1）利用UG软件进行零件的三维实体建模

UG软件提供了特征建模、特征操作和特征编辑三大模块，具有强大的实体建模功能。

（2）利用UG软件进行曲面类零件的建模

曲面建模用于构造用标准建模方法无法创建的复杂形状，它既能生成曲面，也能生成实体，大多数实际产品的设计都离不开曲面建模。

（3）利用UG软件完成零件的数控编程

UG不仅提供了强大的实体建模和造型功能，而且其CAM模块可以根据建立的三维模型直接生成数控机床的加工代码。

（4）利用UG软件完成零件的仿真加工

利用软件的加工仿真功能，及时发现刀具干涉，以及加工参数的合理性，大大缩短加工的周期，提高加工质量。

2 UG软件在数控专业实训中的应用

数控专业实训目的是通过课程实践加深对理论教学中有关工艺分析、数值计算及基本编程功能指令的理解，熟悉数控机床的操作界面；掌握数控车床、数控铣床、加工中心程序编制方法，使学生具备一般零件的数控加工能力。

在数控专业实训中，教师分配任务，学生利用UG软件完成零件的造型→程序的编制→程序的仿真加工→修改加工参数→后置处理生成数控加工程序→上传机床→完成零件的加工。通过数控加工的过程，学生可以进一步了解各种加工参数的意义，检验自己设置的加工参数的合理性［3］，将理论知识与实践操作有机结合，切实提高学习效果。

3 教学效果

（1）UG软件的应用有助于课堂内容的丰富

在日常教学中，老师利用UG软件演示零件的建模、编程和加工仿真过程，使学生在课堂上掌握利用计算机完成产品的建模、工艺的设计、自动编程、模拟加工、机床设置等现代先进制造的全过程，深入认识计算机辅助制造，并且能够实现数控编程与虚拟数控加工的实训。相比传统的教学，课堂内容更加丰富、形象和直观。

（2）UG软件使数控专业实训上了一个新台阶

在数控专业实训中，有效运用UG软件，一方面学生可以根据产品图纸要求完成零件三维实体造型→加工工艺设计→自动加工编程→数控铣/加操作，充分体验现代加工制造的过程，有助于学习兴趣的提升。另一方面学生可以自己设定主题，自行完成设计，并利用所生成的数控加工程序进行实际操作加工，鼓励学生的个性化实践发展，激发学生的创新理念、创新设计和创新作品的制作，有利于学生创新思维的培养［4］。

另外，UG软件提供了仿真加工模块，可以利用该模块模拟零件的数控加工过程，可以弥补因教学资金短缺引起的数控设备不足的问题，在降低教学成本的同时提高了学习效率，提高了实习实训的安全性［4］。

（3）UG软件的应用促进了数控专业课程的教学模式改革

教学模式从原来的“教师在黑板上板书→学生记录”或“教师操作→学生观看”转换为“教师利用多媒体讲解演示零件造型、自动编程加工→学生自己动手建模、编程、仿真加工、上传程式、数控加工”的“教学做”一体化模式。全面推进“教中学、学中思、思中做、做中通”的人才培养模式，突出学生的主体作用，促进学生实际操作能力的提升。

所谓的“教中学、学中思、思中做、做中通”的人才培养模式是指：

①“教中学”学生在教学过程中学习和掌握新知识、新技能；

②“学中思”学生通过练习，并在此过程中发现问题，寻找答案，拓展思路；

③“思中做”学生将思路付诸实践，提高自主学习和解决实际问题的能力，加深对知识的认识和理解程度，同时提高实践动手能力；

④“做中通”学生在实际操作中将理论知识与实践操作有机结合，完成实例的建模与加工，做到融会贯通，灵活运用，切实提高学习效果。

例如任务1（如图1所示），教师利用多媒体教室讲解和演示草图命令、拉伸命令、布尔运算命令；学生在计算机机房独立完成零件的造型（如图2所示），接下来，教师利用上次完成的零件模型，进行平面铣和型腔铣加工命令的讲解，学生利用计算机机房生成刀具轨迹（如图3所示），并进行零件的数控加工仿真，模拟加工结果（如图4所示），根据仿真结果修改加工参数，进行程序的后置处理，生成加工所需要的程序（如图5所示）。在数控实训课程中，学生利用学校数控实训基地的设备，上传加工程序，完成零件的加工（如图6所示）。在数控加工过程中，利用所学知识解决加工中遇到的问题，通过实际加工的零件和仿真加工零件的比较，将理论知识与实践操作有机结合，有利于软件的熟悉和对加工参数的理解。

（4）UG软件编程解决了手工编程无法完成的难题

软件编程已经是整个制造业为提高效率、提高质量、降低成本、必然使用的工具，也是制造业发展的趋势。UG软件编程与手工编程的比较如表1所示。

图1 零件工程图

图2 计算机三维造型

图3 利用软件生成加工刀具轨迹

图4 利用软件完成加工仿真

图5 利用软件生成加工程序

图6 利用铣床加工出来的产品

表1 UG软件编程与手工编程的比较

在教学和实训中引入UG软件编程，解决了手工编程无法完成的复杂零件的加工问题，及时查看加工仿真结果，有助于学生对加工参数的学习和理解；解决了针对不同的操作系统，编程方法不同的难题。

4 结束语

通过把UG软件应用于数控专业相应的教学和实训后，学生得到动手能力和基本技能的训练，在实际加工或模拟加工过程中掌握所学知识和相应技能培训。

（责任编辑吕春红）

［1］王灿.基于UG软件的机械零件设计研究［J］.装备制造技术，2009，（7）.

［2］慕灿.CAD/CAM 数控编程项目教程（UG版）［M］.北京：北京大学出版社，2010.

［3］张帅，梁佳.任务驱动法在UG数控加工中的应用［J］.河南机电高等专科学校学报，2012，（5）：116－118.

［4］肖萍.浅析CAXA软件在数控教学和数控实训中的应用［J］.高职教育，2012，（8）：185.