ug数控编程教学十篇

ug数控编程教学篇1

[关键词]UG数控实验教学研究

中图分类号:G642.0文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1120184-01

一、UG在CAD/CAM实验教学中的意义

Unigraphics(简称UG)是世界著名的CAD/CAE/CAM机械一体化软件,具有强大的实体造型、装配、工程图生成和数控加工等功能,现在已广泛应用于航天航空、汽车、机械及模具等各个领域[1]。UG的CAD/CAM模块,极大地提高了产品的设计、制造能力。它将零件加工的几何造型、刀位计算、图形显示和后置处理等作业过程式结合在一起,有效地解决了编程的数据来源,图形显示,走刀模拟和交互修改问题,弥补了数控语言编程的不足;编程过程是在计算机上直接面向零件的几何图形交互进行,不需要用户编制零件加工源程序,用户界面友好,使用简便,直观,准确,便于检查;有利于实现系统的集成,不仅能够实现产品设计(CAD)与数控加工编程(NCP)的集成,还便于与工艺过程设计(CAPP),刀具量具设计等其它生产过程的集成.从而大大提高实际加工的效率,进而缩短生产周期,提高企业的竞争力[2]。

二、鸥鹏OpenNC教学与实训平台软件介绍

鸥鹏OpenNC教学与实训平台软件是鸥鹏数控原理与数控技术综合创新实验室的核心软件,它是基于PC平台和开放式运动控制器开发的运动控制系统软件,具有PC开放结构、模块化、组件化的特点,只需少许调整和修改可以适应于各种主流地工业用运动控制器,组成各种既可面向工程实训和教学的系统软件平台,又可面向各种工业应用的专用运动控制系统。软件各种模块可根据客户的需要实行源代码的开放,实验环节功能和专用运动控制系统功能可根据需要完全由用户自己设计,而不是仅能由公司开发人员定义。所以,该软件一经推出,便受到广大高校用户的喜爱。

三、基于UG的数控实验教学内容

(一)基于UG快速建模的实验内容

UG采用基于约束的特征建模和实体建模无缝的结合成一体的复合建模技术,并具有曲面模型编辑的功能,能充分满足不同用户在开发新型产品过程中的不同需求[3]。通过对UG的应用,了解主菜单与图标的运用;三维几何建模造型系统(或模块)的构成与主要功能;几何建模的具体操作过程。通过以上学习,可以提高学生对UG软件的操作能力,巩固理论教学部分的教学内容,为进一步学习UG打下基础。

实验内容:

1.通过实例了解三维实体造型原理、方法和一般步骤。

2.通过实例了解曲面造型方法和一般步骤。

3.了解参数化技术的一般原理和方法,通过实例了解草图设计功能与一般的操作步骤。

4.通过对特征造型系统(模块)的应用,了解特征建模的一般原理、方法和步骤。

(二)基于UG数控加工的实验内容

UG的CAM模块提供了关于工艺文件的配置,比如选择切削的类型,选择切削的走刀路线、设置刀具直径、切削速度、切削深度、切削宽度,该模块内置的工艺数据库会计算出加工所需的其他参数。UG的加工仿真功能可以交互式地模拟演示材料按数控刀轨数据被去除的过程,是一种花费少、效率高、不用机床而进行NC加工实验的方法[4]。进入加工模块,设置好刀具及加工路径后,利用UG软件提供的零件加工模拟功能,观察切削加工的过程,检测工艺参数的设置是否合理,零件在数控实际加工中是否存在干涉,设备的运行动作是否正确等,对加工前应完成的加工操作进行验证。

实验内容:

1.通过加工实例,掌握加工参数的设置。包括刀具材料的选择、加工方式的选择以及切削参数的选择等。

2.通过对加工过程的仿真模拟,观察有无干涉现象和过切区域,并找出解决方法。

3. 了解输出刀具轨迹文件的类型及含义。

(三)基于UG二次开发的实验内容

UG/Open是UGS公司提供的一种开放的架构体系,其宗旨是使得在不同区域、使用不同计算机平台的企业员工可以共享信息,快速响应市场的变化,在设计、开发、制造机械产品时更有效地发挥团队作用[5]。UG/OPen主要由UG/Open API、UG/0pen GRIP、UG/Open MenuScript和UG/Open UIStyler 4部分组成。UG/Open API(User Function常简写为“UFUN”)是一个允许程序访问并且修改UG对象模型的程序集。UG/Open API封装了2000个左右的UG操作函数,可以方便的对UG的图形终端、文件管理系统和数据进行操作,绝大多数UG操作都可用UG/Open API函数实现,是UG应用二次开发的重要工具[6]。

实验内容:

1.了解UG/Open API函数的含义、功能及应用。

2.对给定实例,利用UG/Open API开发UG用户化系统。

四、结论

通过对基于UG数控实验的教学研究,明确了本门实验课的教学内容及教学目标;使学生更加熟练应用UG软件,掌握利用UG软件从产品造型到加工制造等一系列过程;通过实验平台的仿真模拟,便于学生发现解决实际设计、加工中可能存在的问题。UG软件的应用特别广泛,通过本门课的学习后,学生在课程设计、毕业设计及今后的工作中,都能得心应手。

参考文献:

[1]凌萃祥编,CAD/CAM实训指导-UG软件应用实例[M].高等教育出版社,2004.7.

[2]罗珊,基于UG的数控加工的研究与应用[J].湖南农机,2008,(9):13-15.

[3]秦春节、孙小权,UGII在CAD/CAM技术课程实验教学中的应用[J].实验室研究与探索,2005,24(9):56-57.

[4]潘春荣、罗庆生,基于UG软件CAD/CAM功能的应用研究[J].机械设计与制造,2005,(1):18-19.

ug数控编程教学篇2

关键词：数控编程 车削建模 UG 编程设置 沟槽加工

中图分类号：TU71 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）02（a）-0038-02

数控车削是在平面内的加工，一般车削程序用手工编程。随着技术进步，非圆曲线被设计应用于产品之中，虽可以用宏程序来解决，但宏程序对编程人员技术要求高，程序需调试，效率低。软件技术发展迅猛，辅助制造软件如UG、PorE、CAXA等因其操作便捷，编程方便，已被广泛应用于生产中。现大多数模具加工企业用UG软件编程，但UG教材大都针对加工中心编程进行论述，数控车编程教材很少，笔者结合轴类零件中各类沟槽应用实例来介绍一下UG中数控车的编程方法。

1 典型零件分析

如图1所示，该零件左端是一V形槽，右端是抛物线与椭圆相切的沟槽，用UG软件可以很方便地生成刀轨，经过后处理就可生成加工程序。

2 轮廓模型建立

（1）采用草图绘制轮廓：进入草图（XY平面为草图平面），坐标原点在工件右端与轴线相交点上。草图中无法直接绘抛物线，故绘除抛物线外的其余轮廓。

（2）完成草图后，利用曲线-抛物线命令生成抛物线。该抛物线工件坐标系方程X=0.14Z2，换成直角坐标方程：Y=7.142 86X2，计算焦距P=1.785 7。在抛物线命令中选择抛物线顶点，进入抛物线参数界面，依次填入焦距长度：1.785 6；最小DF：-10；旋转角度：90°。按“确定”生成抛物线。也可在UG表达式中创建抛物线表达式，并利用规律曲线命令生成抛物线，完成轮廓如图2所示。

3 刀轨设置

UG编程是经过设定坐标系、工件几何体、刀具，最后创建操作生成刀轨这样的过程。进入CAM模块后首先要求选择加工类型，选“TURNING”。

3.1 加工区域的设定

在操作导航器-几何视图中：（1）加工坐标系设定（双击MCS_SPINDLE）：指定平面ZM-XM，建立加工坐标系，原点不变。（2）部件边界（双击子级项TURNING_WORKPIECE）：选工件外轮廓为部件边界，选择曲线先后顺序应为加工方向，刀具侧为右。（3）毛坯边界：以左端中心点为毛坯安装位置点，设长度72，直径50。

3.2 刀具创建

在操作导航器-机床视图中建立：外圆刀：OD_55_L，方向角度32，刀尖半径0.4；切槽刀：刀片宽3；R槽刀（同切槽刀）：刀片宽2.5，R1.25；端面槽刀：刀片宽2.5。

3.3 创建操作

先建立数个程序组，根据加工顺序把使不同刀具的操作放入不同程序组中。

3.3.1 外形刀轨设置

用“创建操作”工具进入对话框，选操作子类型“ROUGH_TURNING_OD”；刀具””OD_55_L””；几何体：TURNING_WORKPIEC，“确定”后进入“外径粗车”对话框。设定切削深度；通过“进给率和速度”工具设定切削速度和进给速度；在“切削参数”工具中可设定粗加工余量。为不让外圆刀具切入槽，设定“变换模式”为“省略”。然后可生成外形加工刀轨。

3.3.2 V形槽刀轨设置

进入“创建操作对话框”，选操作子类型“GROOVE_OD”；刀具：“切槽刀”。进入“槽加工”对话框，编辑“切削区域-轴向修剪平面”选V形槽左右两点为边界；设定切削策略“交替插削”；步距75%。如要进行精加工，进入“切削参数”对话框：在“余量”框中设定精加工留量；在“轮廓加工”中选上“附加轮廓加工”，可进一步选择精加工刀轨策略，一般用“仅向下”。生成刀轨如图3所示。注：槽刀有左右两个刀尖点，加工时常用左刀尖对刀，但UG中会把左右两刀尖都作为编程点来生成刀轨，将会使槽加宽一个刀宽，故应在刀具跟踪点设置中去除右刀尖选择。

3.3.3 曲线槽刀轨设置

基本设置同上。其中刀具设置“R槽刀”。切深槽时需断屑，可在“切削参数-切屑控制”对话框中设定每次切深，设置粗加工余量0.05，在此对话框中的公差设置为刀轨拟合形状公差，减小该值可提高曲线精度。在“附加轮廓加工”，用“全部”，从右向左精加工曲线槽。刀轨如图4所示。

刀轨生成后，用”后处理”工具，选择相应的机床配置文件（需根据机床类型定制）即可生成G代码。

4 结语

切槽刀要计算刀宽，手工编程需进行更多数据计算；非圆曲线手工编程用宏程序，计算量大，且有刀尖半径误差，形状精度差。采用UG编程，刀轨实时生成，无需再在机床上验证，且无论槽形，编程类似。笔者认为，也不应放弃手工编程，手工编程无需建模，对于简单形状而言，编程快、可读性强、修改方便。如该零件，最高效的编程方式是两者结合：用G71指令完成外形加工，用UG完成槽的程序（建模只需在相应位置绘制两个槽形）。

参考文献

[1] 赵先仲，程俊兰.数控加工工艺与编程[M].电子工业出版社，2011.

ug数控编程教学篇3

Abstract： Based on the analysis of the characteristics of vocational students and UG software，this article puts forward task driven teaching method， and focuses on the application of this teaching method in the teaching process of UG software. Finally the matters needing attention in task driven teaching method are given.

关键词： 任务驱动；高职；UG；教学改革

Key words： task driven；higher vocational education；UG；teaching reform

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）14-0245-02

0 引言

随着计算机辅助设计与制造（AD/CAM）技术的飞速发展和日益普及，CAD/CAM课程已成为机械类专业的一门专业基础主干课程[1]。UG是目前主流三维CAD/CAM/

CAE设计软件，因此UG课程的教学如何体现高职教育的特色，全面提高教学水平和教学质量，成为各所高职院校的讨论热点。在实际的UG软件教学过程中，作者在教法上进行了有效的探索，提出了任务驱动式教学方法。

1 高职UG软件教学改革的必要性

1.1 高职学生特点的要求 高职学生就是培养国家未来的技术型人员，不但要具有一定的理论知识，又必须具备一定的专业技术和技能，特别是机械类专业学生，要求具备良好的实际操作能力和处理实际问题的能力。

但目前的高职学生普遍存在着基础知识薄弱、学习目的不明确、学习习惯不健全、动手能力不足、存在畏难情绪等特点，所以在高职教学过程中采用传统的高校教学方法是行不通的，必须进行教学改革。所以选择一种符合高职学生特点的教学方法是高职教育的必然要求。

1.2 UG NX软件特点的要求 UG软件作为知名的计算机辅助设计与制造软件，广泛应用于我国的机械、航空航天等众多领域，是CAD/CAM软件中功能最强的，技术最成熟的软件之一。作为未来装备制造业从业者的机械类专业高职学生，掌握该软件的应用是必备的技能之一。但是，由于UG内容丰富，功能强大，对于高职学生来说普遍感到难学，因此，UG软件的教学需要改革，需要选择合适的教学方法。

2 任务驱动教学法及特点

2.1 任务驱动教学法 任务驱动教学法是以建构主义学习理论为基础的教学方法，它通过完成特定任务的方式让学生掌握相应的知识和培养相应的解决问题的能力。针对具体的课程而言，任务驱动就是教师把课程的教学内容融合设计成实例，以实例为任务驱动，通过学生的学和做，从而使学生掌握相应的科学知识，培养学生分析问题和解决问题的能力。在课程教学实际过程中，教师以具体实例为任务驱动，先进行任务分析，在分析的基础上讲授相关知识点，然后同学生一起共同完成任务或让学生自己去完成具体的任务。使学生在完成任务的过程中掌握相应的知识和技能[2]。

2.2 任务驱动教学法的特点 任务驱动教学法具有如下特点：①教学模式的改变。传统的教学模式是教师讲授学生听讲的以教定学的被动填鸭式教学，常常表现出“台上老师滔滔不绝，下面学生昏昏欲睡”。而任务驱动教学是以蕴含系统知识的任务为驱动、教师为主导、学生为主体的教学模式。任务驱动教学改变传统的被动教学为学生主动参与、自主协作、以学定教的新型教学模式。②学生学习状态的改变。任务驱动教学通过学习任务的设计从而为学生提供体验知识实践的情境和顿悟知识疑问的情境，使学生围绕任务开展课程知识体系的学习，最终以任务的完成结果检验来总结课程知识的掌握情况。任务驱动改变了学生被动的学习状态，使学生处于实践、思考、运用、解决问题的主动学习状态。③教师对课程知识的驾驭能力要求提高。任务驱动教学要求教师首先要合理的设计任务，并且任务的难度、知识点的覆盖面情况都要符合高职学生的特点并符合教学大纲要求。这都要求教师对课程知识体系有很好的把握，才能够设计出合理的任务，从而使学生在完成任务后达到掌握相应知识体系的目的。如果没有对整个知识体现的很好的驾驭，往往导致学生对课程知识学习造成“只见树木，不见森林”片面性、给人支离破碎的感觉。

3 高职UG软件教学中任务驱动法的应用

本文以UG软件课程中的平面零件铣削加工任务为例，采用任务驱动教学法，分别从一下几个环节具体实施。

3.1 任务的提出 CAM就是计算机辅助制造，它通过待制造零件的几何造型、机床加工信息等的输入，经计算机特定处理而输出零件加工过程中的刀具的运动CAM轨迹和数控程序。在UG CAM课程中，培养学生的数控编程能力是该部分课程的教学目标，但是加工程序编制本身很抽象，为此，授课教师需要通过具体的实例任务讲解CAM相关知识，帮助学生理解相关编程知识、软件操作的同时，培养解决实际问题的能力。因此本次的任务就是平面零件铣削加工编程，它要求采用UG NX6.0的CAM功能编制生成各工序的刀具轨迹和数控加工程序。

3.2 任务分析 任务给出后，教师要引导大家对任务进行分析和讨论，让学生去思考应该怎样完成以及运用什么样的知识去完成，而不是着急去讲解任务如何完成。通过教师和学生之间进行充分交流、探讨、进而推演出最佳的问题解决方案，从而培养学生分析问题解决问题的能力。针对本次任务而言，由于该零件是平面零件，可以采用三轴数控加工中心进行加工，因此完成该任务，需要综合应用数控加工工艺、刀具、数控机床、夹具等知识，通过UG NX6.0/CAM生成数控加工程序。

3.3 完成任务所需的相关知识 根据对任务的分析，学生已经了解了完成任务所需的相关知识，这样在教师教学过程中和学生的学习中就能做到有的放矢。在该阶段，教师带领学生学习该任务的相关知识，为任务的实施奠定基础。本次平面零件铣削加工的相关知识主要有：UG/CAM加工环境初始化操作、刀具组的创建操作、几何体坐标的

创建操作、加工方法创建操作、刀具轨迹的创建操作等。

3.4 任务的实施 在本次的平面零件铣削加工任务实施的过程中，根据前面相关知识的学习，教师带领学生完成创建毛坯创建设置父节点组创建操作设置参数生成刀具轨迹并校验后置处理成数控加工程序等软件操作，让学生理解每个步骤的操作方法和具体含义。随后再让学生独立完成该任务，在学生独立完成任务任务过程中总会遇到各种各样的困难，教师要注意观察并及时引导、帮助，确保学生可以独立完成任务。

3.5 学习小结和点评 任务完成后的总结和评价是任务驱动教学法比不可少的环节。教师结合教学目标对学生完成任务的情况给出评价，可以促使学生认真反思，得到不断提高和发展，也是对教学效果的价值判断。也就是任务总结和评价可以从整体上调节、控制教学活动的进行，引导教学方向、检验教学效果，保证教学目标的实现[3]。针对本次的平面零件铣削加工任务，在任务完成后，教师首先带领同学们回顾任务实施的整个过程，总结涉及到的知识点，以及各个知识的实际应用情况，然后把本任务中的知识和解决问题的方法引申到企业生产实际中，让学生领会到所学的东西不是纸上谈兵，而是有着血和肉的实际作用。

4 对任务驱动教学法的反思

实践证明，在UG软件教学中采用任务驱动教学法可以使学生掌握课程大纲的知识点，同时使学生学会了对知识的灵活运用。另外，任务驱动教学法调动了学生的学习兴趣和热情，提高学生分析问题和解决问题的能力，改变了以往高职学生厌学的现象。但是，任务驱动教学法不是万能的，并不是适合任何课程的教学，同时在设计任务时，不能是对课程知识体系的简单分割。可以说，有效地设计任务题目是任务驱动教学法成败的关键，因此在设计任务是要注意：①知识点的涵盖广度和深度的适宜性；②任务的成就感和趣味性的统一；③灵活与具体的结合。

参考文献：

[1]杨德辉.UG NX6. 0实用教程[M].北京：北京理工大学出版社，2011.

ug数控编程教学篇4

在现实生活或工作学习中，我们都有过写自我评价的经历吧，自我评价在很大程度上还会自我督促，促使我们维持自我的一致性。你所见过的自我评价是什么样的呢？以下是小编收集整理的数控求职自我评价（精选3篇），希望能够帮助到大家。

数控求职自我评价1

扎实的专业理论和较强的应变能力，富有创新精神，勇于接受新事物，迎接新的挑战，为人诚恳，乐观开朗，具有团队精神，责任心强，工作塌实认真！

5年的基层工作经验，加工中心、数控车床和ug/cam数控编程工作经验，有激情饱满的工作态度，有勇于创新、力争取进、勤奋好学的行动，有很强的团队意识、能吃苦承受压力、能出差。而后数年从事机械设计工作，积累了丰富的经验，从事改装车和工程机械设计工作。

1、承担多个项目的总体设计工作；

2、承担机构设计方面：刮板输送装置，螺旋输送装置，液化气加热板装置，滚筒料仓装置，链传动，带传动，齿轮传动，半挂车底盘非标设计，发动机及其附件选型；

3、承担气动喷淋冷却系统设计、试验与应用，承担液化气系统设计与应用；

4、熟悉液压系统、气动系统和液化气系统；

5、精通使用autocad、ugnx、ug/motion、solidworks、office等软件；

6、熟悉iso9001质量管理体系标准，iso14000环境管理体系标准。

数控求职自我评价2

本人XXX，男。现今是XXX职业技术学院机电工程系数控技术（3+2）专业20xx年度应届毕业生。三年的中专生活即将结束了。回想三年的学习、生活、工作，我对自己的毕业鉴定如下：

两年来学习了数控机床与数控原理和系统、数控编程、数控加工技术、机械制造基础、机械设计基础、数控机床的维修与保养、数控机床的电气控制、auto cad、ug等。而且我还多方学习了，在数控车铣床进行过培训，懂得一般的零件编程、加工及数控加工工艺。把握AutoCAD、ug等绘图软件及自动编程，可以进行fanuc系统的手工编程。并参加学校组织的资格考试，顺利获得了数控数控车工中级证书、数控铣工中级证书、计算机一级B证书。

在思想行为方面，我作风优良、待人诚恳，较好处理人际关际，处事冷静稳健，能合理地统筹安排生活中的事务，在思想品德上，我人有良好道德修养，并有坚定的政治方向，我积极地向党组织靠拢，使我对我们党有可更为深刻的认识。

两年的大专生活，我始终坚持着自强不息，立志成材的信念。使我自己的知识水平思想境界，工作能力等方面的迈上可一个新的台阶，在这即将挥手告别的`美好地大专生活，踏上社会征途的时候，我整军待发，将以饱满的热情，坚定的自信，高度的责任感投入到新的生活环境中，去迎接新的挑战，攀登新的高峰。不仅使我学习到了专业知识，可以为以后的走向社会，开始工作做了准备，同时又教会我如何才能成为对社会有用的人才，为社会多做贡献。我深深地感激我的大学，是它让我的人生经历增添了灿烂的一笔。

数控求职自我评价3

ug数控编程教学篇5

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

ug数控编程教学篇6

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）.

ug数控编程教学篇7

【关键词】材料成型CAD/CAE/CAM课程 实验教学 任务驱动教学法 应用

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2017）05C-0068-02

验教学是高等教育中的一个重要环节，尤其是对于材料成型与控制工程这类具有很强实践性的工科专业来说。作为材料成型与控制工程专业的一门主要课程，材料成型CAD/CAE/CAM课程主要培养学生掌握材料成型中的产品三维造型、材料成型的计算机辅助设计、成型过程的计算机模拟、数控加工等现代化的成型技术和方法，其实验教学在学生综合能力培养及前沿应用软件及技术的掌握方面起着举足轻重的作用。但由于该课程涉及的知识面广，对数学、力学、机构学等方面的理论知识要求较高，而且该课程一般安排在第五学期进行授课，部分理论知识对本科生来说还很抽象和深奥；同时，在前期的学习阶段，学生对机械加工、工艺编排等实践操作知识也掌握很少，因而传统教学方法的教学效果不佳，尤其是学生无法将相关的理论知识和操作技能进行有效的融会贯通。因此，探讨该课程的新的教学方法显得尤为重要。

一、材料成型CAD/CAE/CAM实验教学中任务驱动教学法的优势

材料成型CAD/CAE/CAM课程涉及材料成型工艺学、工程力学、计算机模拟、机械加工工艺等理论知识，以及三维造型、计算机仿真、数控加工编程、有限元分析等实际操作技能。可见，该课程内容宽泛、理论性强，对实践操作能力的要求较高。材料成型CAD/CAE/CAM课程的教学要求为：根据相关的设计理论知识，熟练运用UG软件，对中等复杂程度的塑料、五金等产品的成型过程及其成型设备，熟练进行运动仿真、有限元分析、成型过程模拟、数控编程加工等操作。

材料成型行业由于其理论性和工程实践性都较强，对于没有生产经验的本科生来说，难以有效地将相关理论知识运用在实际的设计过程和生产过程中，这是导致学生就业能力差的主要原因之一。传统的教学模式是围绕教师展开的，以教师讲授为主、学生学习和练习为辅，这种教学模式一般是针对以理论知识为主的课程而设计的。而材料成型CAD/CAE/CAM课程以教授UG软件的操作技能为主，以讲解材料成型的优化设计和加工的理论知识为辅。可见，传统的教学模式并不适应该课程的实验教学。因此，探讨新的教学方法是非常重要的。

根据多年以来的实际教学经验总结，并结合具体的课程要求和实际情况，本文提出采用基于任务驱动的教学法来进行材料成型CAD/CAE/CAM的实验教学。任务驱动教学法最初出现形式是德国工科院校的“双元制”教学模式的行动导向教学方法。与我国的教学情况不同，德国的工科院校同时兼具职业教育的功能，对学生同时教授理论知识和操作技能，培养目标是高级工程师。为了适应智能制造的需要，我国当前的工科教学改革目标也逐渐向这个方向靠拢。

一般来说，任务驱动教学模式是一种探究式的教学方法，主要以适当的实际项目例子为先导，将相关教学内容设计为不同的任务，并将其作为驱动，通过引导和帮助学生解决对应的任务，同时培养学生用理论分析问题和实际解决问题的能力，从而在完成相关任务过程中同时掌握理论知识和操作技能。此外，通过正确的引导和分组教学，还能培养学生发现问题、抽象总结和团队合作等能力。

二、材料成型CAD/CAE/CAM实验教学中任务驱动教学法的具体应用

（一）实验教学任务的设计

根据教学大纲，材料成型CAD/CAE/CAM课程的培养目标是：培养并行设计的思想，在成型产品定型生产之前，运用高性能的计算机和相关软件，对材料成型的全过程进行模拟和分析，并根据分析结果不断进行优化和改进，确定最优的成型加工过程，从而大大缩短设计过程和提高设计效率，并预先解决实际生产中可能出现的各种缺陷和难题。实验教学的任务是：学生熟练运用UG软件，对塑料制件、五金制品、铝合金产品的成型过程进行优化设计和模拟，确定合理的成型方案。本文主要以塑料制件为例来进行阐述，其他类型产品的教学过程类似。

根据实际生产过程，首先确定塑料制件的成型过程主要包括：产品设计、成型性能分析、注射模具设计、零件加工、模具装配、注塑生产。于是，可以将教学任务划分为6个任务，分别涉及和覆盖不同的知识点。任务1：利用UG软件的三维造型功能，完成产品设计的任务。这主要涉及力学分析、曲面设计等课程的理论知识。任务2：利用UG软件的有限元分析功能，完成成型性能分析的任务。这主要涉及热力学分析、塑料成型工艺等课程的理论知识。任务3：利用UG软件的三维造型功能，完成注射模具设计的任务。这主要涉及塑料模具设计、机械设计等课程的理论知识。任务4：利用UG软件的数控编程功能，完成零件加工的任务。这主要涉及模具制造工艺、机械制造基础、数控机床等课程的理论知识。任务5：利用UG软件的三维装配功能，完成模具装配的任务。这主要涉及机械制造基础、公差与互换性等课程的理论知识。任务6：利用UG软件的运动仿真功能，完成注塑生产的任务。这主要涉及成型设备与操作、生产管理等课程的理论知识。

以上划分的6个教学任务，完全覆盖了塑料制件注射成型的全过程，同时也涉及材料成型与控制工程专业大部分专业基础课程的理论知识。通过操作演示、分组讨论、讲解辅导等方式，帮助和引导学生在计算机上独立完成对应的实验操作，并要求学生正确撰写实验报告，让学生在熟练掌握UG软件操作技能的基础上，将理论知识融会贯通并应用于实际设计和生产过程。而且，通过上述的实验教学过程，培养学生学会分析问题、解决问题以及实际操作的能力，能够同时具备熟练的操作技能和扎实的理论基础，真正适应社会和科技发展需要。

（二）任务驱动教学法的实施过程

任务驱动教学法是围绕实际任务而展开的，以学生的实际练习和讨论为主，教师主要担当组织和引导工作。主要实施过程为：

第一，为了满足相关教学的要求，配备有高性能计算机（i5-6500的CPU、8G内存、专业绘图显卡）的实验室，并安装UG8.5、Office2010、AutoCAD2010等件。每一位学生都有一台单独的计算机，可以独自进行相关的操作；并与教师计算机构成一个主从局域网络，以便教师进行讲解和辅导，以及进行分组讨论和操作演示。

第二，合理选择实际塑料制件。选择复杂程度适宜的制件是执行本教学法的关键因素之一，合理的制件使得教学过程可以涉及预期的理论知识和操作技能，并控制教学进度。实际教学中，选择中等复杂程度的制件：具有多个不同类型的形体结构或简单曲面，具备侧抽芯的结构。为了避免学生抄袭，应确保每个学生的制件都是不同的；同时，为了培养学生的团队合作和沟通协调能力，同组学生的制件也不能差别过大。因此，在实际教学中，同组学生一般选择同系列或相近规格的产品，不同组之间的产品具有较大的差别。

第三，在每个任务开始之前，集中向学生讲授或复习所涉及理论知识。一般来说，理论教学所占用时间较少，只需学生能够正确地找到相关知识即可，具体的学习过程需要学生独立完成。此外，还需要讲授相关的UG软件的操作命令、操作过程、注意事项等技能，从而使得学生具备独立完成教学任务的实际操作能力。

第四，在理论教学之后，要求学生独立进行任务操作；同时，以小组为单位进行讨论。对于在完成任务过程中出现的问题，首先要求学生自行解决，其次要求在小组内解决，最后才通过教师进行解答。这种方式可以培养学生正确的设计习惯、更快的学习速度、更良好的发现和解决问题的能力。在教学过程中，通常是完成一个任务之后，再进入下一个任务。

第五，教师根据在实际教学过程中和巡视过程中发现的问题进行集中总结和分析，指出解决方法和途径，并要求学生在课后进行充分的练习。同时，还需要设定和把握好任务进度，对于完成任务较快的学生，可以额外增加一些更深层次的子任务或要求。最后，在每个任务完成之后，进行讲评和成绩判断，并指出存在的问题。

三、材料成型CAD/CAE/CAM实验教学中任务驱动教学法的实施效果

为了验证所提出实验教学方案的效果，笔者在某校三届学生的材料成型CAD/CAE/CAM课程教学中实施了任务驱动教学法，取得了良好的效果：

首先，该方案能够进行实际的设计操作，教学过程不再是枯燥的理论讲解和简单的演示，有效地提高了学生的学习兴趣。

其次，该方法围绕实际产品的真实设计过程而展开，并且通过学生独立完成相关任务，使得学生能够将理论知识和实际操作融会贯通，有效地提高了发现问题、解决问题的能力。由于在教学中接触到真实的材料成型设计过程，学生在第四学年的工作面试的成功率较高，而且还能在毕业后更好、更快地适应新工作。此外，该方案还提高了学生的团队合作和分工协作能力，这对学生将来的工作是很有帮助的。

最后，学生由于对实际产品的真实设计过程进行了学习，较好地掌握了实际操作技能和理论知识，后续的课程设计和毕业设计的质量得到了较大的提高。

综上所述，本文在总结已有实验教学成果的基础上，结合材料成型与控制专业的具体特点、专业要求和实际教学条件，提出将任务驱动教学法实际应用于材料成型CAD/CAE/CAM课程的实验教学过程中，通过围绕实际产品的材料成型过程展开实验教学。教学实践证明，该方案有利于激发学生的学习兴趣，提高理论知识和实际操作技能的相互融会贯通能力。

【参考文献】

[1]王梦寒，李玉凤.网络教学在“材料成形CAD/CAE/CAM”课程中的应用[J].中国电力教育，2012（2）

[2]余世浩，黄尚宇，等.材料成形CAD/CAM综合实验教学的研究与实践[J].理工高教研究，2008（2）

[3]袁福华，田振清.任务驱动在AutoCAD教学中的应用研究[J].计算机教学，2014（1）

[4]唐田秋，张蓉.任务驱动在“模具制造工艺学”实验教学中的应用[J].中国电力教育，2012（2）

[5]李海，方必军，等.任务驱动教学模式在材料工艺学课程中的教学实践[J].淮北师范大学学报（自然科学版），2014（1）

ug数控编程教学篇8

关键词：UG软件；参数化设计；标准件库；应用

中图分类号：TP31 文献标识码：A 文章编号：

Abstract: This paper briefly introduces the parametric modeling technology based on UG software, and then carry on research and analysis of UG parametric standard part library based method, and the tapered roller bearing the three-dimensional model of the part as an example to introduce the process of creating the model of parts library, application of establishment and development process to study UG 3D standard part library.

Keywords: UG; parametric design; standard parts library; application

中图分类号：TH39 文献标识码：A文章编号：

参数化设计是新一代智能化、集成化CAD系统的核心内容，也是当前三维CAD技术的研究热点。由于UG软件是目前来说世界上比较先进的数字化的设计制造以及解决方案，此款软件能够提供建模技术、UG/WAVE技术以及二次开发工具，因此，研究UG参数化技术有利于建立具有可扩展性和实用性的三维标准件库。

一、UG参数化建模技术

所谓的参数化设计技术主要是指相关的设计人员依据工程以及几何关系，指定自身的设计要求，利用尺寸参数对产品所具有的几何图形进行定义，如果尺寸参数发生了改变，通过参数化设计技术能够及时地更改几何图形，从而促进产品几何模型进行相应的更新。

（一）参数化模型

参数化设计首先要建立适当的参数化模型。参数化模型是通过捕捉模型中几何元素之间的约束关系，将几何图形表示为几何元素及其约束关系组成的几何约束模型。参数化建模的关键在于建立几何约束关系。

建立参数化模型必须满足以下两点：

（1）确定几何元素之间的约束关系，保证几何拓扑关系一致，维持图形的几何形状不变。

（2）建立几何信息和参数的对应机制，图形的控制尺寸由一组参数约束，设计结果的修改受到尺寸的驱动，实现参数化设计。

（二）UG的参数化建模方法

UG通常有3 种参数化建模方法：基于特征的参数化设计、基于草图的参数化设计和基于装配的参数化设计。通常综合基于特征的参数化设计和基于草图的参数化设计方法就可以完成绝大部分零件的参数化设计。本文由于篇幅关系，仅以基于特征的参数化技术为例介绍UG参数化建模方法。

基于特征的参数化设计是将特征造型技术与参数化技术有机结合起来的一种建模方法，主要是将参数化设计的思想用到特征造型技术中，用尺寸驱动或变量设计的方法实现参数化特征造型。它是参数化设计的一种最基本和最重要的方法。

下面以螺钉紧固轴端挡圈为例来说明特征参数化建模的步骤：

（1）选择并创建特征的几何体素。螺钉紧固轴端挡圈的几何模型是由几个形状特征构成的：圆柱体、螺钉孔、圆柱销孔和倒角。依次创建圆柱体特征、埋头孔特征、简单孔特征和倒角特征，实现模型的建立。

（2）设置几何特征参数D、D1、d、d1 和C，控制模型的几何形状。

（3）设置定位参数L，确定特征的位置以及相关特征之间的位置关系，如图1所示。

图1 形状特征参数设置

（4）调整参数，验证模型。调整模型中的几个参数，检验模型是否随之改变。

二、使用UG参数化设计技术建立三维参数化标准件库

（一）基于UG的三维参数化标准件库的建立方法

目前UG标准件库的研究与开发大致采用以下几种方法：电子表格法、关系表达式法、用户自定义特征法和程序设计法。

1、电子表格（Spreadsheet）法

UG 提供了Microsoft Excel 及Xess 与UG 系统间的接口，便于数据管理及参数化设计。利用UG 的部件族电子表格（Part Families），可以实现标准件库的创建和管理。该电子表格可以将一个系列零件的可变参数管理起来，通过改变或添加记录以驱动已存在零件或生成新零件，避免重复建模。

2、关系表达式（Expression）法

表达式是UG系统中建立参数和参数关系的机制，用来表示参数的数值含义并建立参数之间的关系。UG通过表达式提供了参数驱动与零件模型的控制尺寸之间建立对应关系的功能，可以很方便地将尺寸关联起来以实现参数化。

3、用户自定义特征（UDF）法

用户自定义特征（User Defined Feature，简称UDF）是UG提供的造型特征之一，由部件抽象出结构相似性，可以将一个简单的实体生成用户化的特征，并具有参数化的形状和位置尺寸，特征的参数由用户定义。通过提取特征参数，建立模板零件，形成用户专用的UDF库，提高用户设计效率。

4、程序设计法

程序设计法一般采用 UG/Open Grip 或UG/Open API 直接编写参数化程序，并从建立的数据库中获取标准件的参数信息，实现三维标准件建模以及与UG 的接口，对每一系列的标准件，采用一个独立的子程序来实现。

（二）创建三维参数化模型零件库

由于电子表格法在实际运用中使用较多且较为简单，下面我们以圆锥滚子轴承模型零件简化三维模型的建立为例，详细叙述使用基于特征的参数化建模技术与电子表格法结合建立三维标准件库的方法。

1、提取相应的特征参数并建模

此款零件模型具有如下的尺寸特征：轴承内径d、外径D、宽度方向的尺寸参数T、B和C以及圆角r、r1和尺寸参数A。其中参数A不是主要的设计变量，但可以由设计变量d和D表示，即A=（D－d）/2。利用UG的expression功能建立圆锥滚子轴承主要控制尺寸的数学表达式，并确定其相互间的变量关系，根据表达式以及圆锥滚子轴承的各种特征，建立参数化模型，如图2所示。

图2 参数化建模

2、制作三维零件样板

采用UG软件中的有关工具，能够比较方便的对零件主要参数进行定义，进而得到系列化的零件数据库。具体做法如下：先进入Tools- Part families页面，将表达式里面的主要参数d、D、B和r当做提取参数，选择合适的Create命令，然后进入相关的Excel表格中，如图3所示。

图3 提取主要参数图

在Excel中，依据有关标准对零件的控制参数所具有的数值进行录入，同时把Part_Name（文件名）分别设置成对应的轴承代号，如图4所示。表中第一行为各个设计变量，以下每行为一个记录，表示确定某一尺寸零件的一组参数。这一数据形式可以直接和UG链接，从而实现了零件的三维参数化模型。输入完毕后，对输入的每个记录进行验证，以确保参数的正确性，能够生成正确的零件模型。最后保存该零件族的各项参数，并退回UG系统，则圆锥滚子轴承的模板零件库建立完毕。

图4 参数数据表

3、对三维零件库进行调用

我们可以将三维零件样板当做是装配件，并将其引入进主模型中，由于匹配成员的列表中具有以前在Excel表格中录进去的全部规格，我们只需要挑选自身需要的规格，就能够生成零件了。

三、结语

本文对参数化设计技术以及基于UG的三维参数化标准件库的建立方法等进行深入研究与分析。通过上面的叙述我们了解到，采用UG软件所具有的参数化建模的功能，可以比较方便地对参数进行编辑与修改工作，并且设计的进程相比较而言更加快捷，能够快速而又准确地建立三维模型库。

参考文献：

[1] 张开运．基于UG的产品级三维参数化设计研究［J］．机械,2011,(02)

[2] 王相兵，王宗彦，吴淑芳，等．大规模定制下的参数化设计技术研究［J］．机械设计,2009,(15)

ug数控编程教学篇9

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作者：唐友国，湛洪波 主编

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本书介绍了使用JSP及其相关技术开发网络应用程序的基础知识和方法，全书共分为3个部分。本书的随附光盘中包含了所有这些网络应用程序实例的源程序，读者稍加修改，即可将其应用于自己的开发项目中。

开发者突击：精通AOP整合应用开发(AspectWerkz+Aspec+Spring)

作者：刘中兵编著

定价：59.00元会员价：48.00元

本书以AOP基础理论为主线，首先讲解AOP的产生与发展、为什么要应用AOP、AOP的核心概念，然后详细讲解AspectWerkz、AspectJ、Spring框架的AOP应用开发技术。本书内容循序渐进，通俗易懂，覆盖了AOP开发的最流行框架技术与应用案例。无论是对于Java EE架构设计还是软件开发，本书都是精通开发Java Web应用的必备的实用手册。

UG NX逆向造型技术及应用实例（配光盘）

作者：徐勤雁，周超明，单岩编著

定价：42.00元 会员价：36.00元

本书所讲授的逆向造型技术和操作方法在UG NX 5/6版本中均适用。本书可作为高校模具、CAD、工业设计、汽车工程等专业的逆向设计课程的教材，也可作为各类培训机构的逆向工程技能的培训教材，并可作为汽车、模具等行业逆向设计工程师的参考书。

Windows Vista官方攻略（微软技术丛书）

作者：（美）波特，（美）斯切尔特，（美）史蒂森 著，周靖 译

定价：118.00元 会员价：95.00元

本书内容翔实，脉络清晰，著述清楚，通过数百个锦囊妙计、错误排查提示和解决方案，全方位阐述了Windows Vista的使用技巧，体现了Windows Vista的强大功能。全书共5部分31章，分别介绍了安装与启动、安全与联网、数字媒体、系统维护与管理和高级系统管理。

UG NX 5.0中文版模具设计（配光盘）（零件设计经典教材）

作者：张云杰，郝利剑，张云静编著

定价：42.00元 会员价：32.00元

本书结构严谨、内容翔实，知识面全，可读性强，范例实用性强，专业性强，多媒体教学光盘实用，适合多领域的工程设计人员使用，可以作为UG NX 5模具设计的指导用书，同时也适合作为工科院校UG模具设计专业的教材和参考书。

AutoCAD 2009中文版基础教程（配光盘）（CAD/CAM工程师成才之路）

作者：李志国 等编著

ug数控编程教学篇10

关键词 UG；ADAMS；焊接机器人；建模；联合仿真

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1671―7597（2013）031-060-02

随着人类社会进步的加快，科学技术水平的不断提高，人们对产品的要求也越来越高。这就需要提高产品质量，同时缩短开发周期。此时以仿真技术和系统建模为核心的虚拟样机技术得到了的广泛应用，在真实的产品没有真正生产出以前就对它进行仿真模拟，这样的话防止各种设计缺陷的存在。其中一款具有代表性的软件系统：机械系统动态仿真软件ADAMS，这一款软件包括了高效的求解器、可视界面、各种简便的建造模型的工具和具有强大功能的后处理模块等，利用ADAMS软件来对机械系统的结构进行分析，在物理样机设计之前就可以对数控玻璃磨边机产品的各种性能进行测评，不仅能够降低开发费用，而且能够减少开发周期，很大的提高了机械系统仿真的效率。ADAMS在机械系统运动学、动力学和静力学仿真方面的功能十分的强大，但是当ADAMS软件建立一些比较复杂机械系统的时候，就会比较困难。这方面常见的就是使用UG软件和ADAMS软件结合来开发复杂的机械系统的虚拟样机。

1 UG软件和ADAMS软件的介绍

UG（Unigraphics NX）是一个产品工程的解决方案，它是由Siemens PLM Software公司出品的一款软件，它为用户的加工过程及产品设计提供了数字化模型和检验的手段。UG Unigraphics NX根据用户的工艺设计和虚拟产品设计的要求，提供了解决方案，这种解决方案是经过实践验证的。UG具有三个设计层次，即子系统设计、组件设计和结构设计。所有的信息被分布于各子系统之间。

本论文使用的运动仿真软件是由美国MDI公司进行开发设计的ADAMS软件，这款软件是现在最具权威性的机械系统运动学与动力学仿真的软件。它的求解器是使用的拉格郎日方程来进行建立系统运动学和动力学方程，对虚拟的机械系统进行运动学和动力学的分析，并且在分析之后输出加速度、反作用力、速度和位移的曲线，整个运动的过程是通过在计算机上建立虚拟样机来模拟复杂的机械系统的。其中ADAMS软件的核心模块包括ADAMS/View和ADAMS/Solver。

2 ADAMS和UG的运动联合仿真

在利用ADAMS和UG进行运动联合仿真设计的时候，通常我们现在先在UG软件当中建立三维模型，建立模型的过程：首先通过二维图纸在UG软件中建立三维零件模型，然后在将零件进行装配同时进行干涉检查，最后将建立的三维装配图形导入到 ADAMS软件当中，在ADAMS软件中首先对三维装配图形的仿真参数进行设定，这样就产生了参数化的机构模型，最后进行运动学和动力学的仿真。下图1所示的就是一般情况下的联合仿真设计流程。

3 焊接机器人联合仿真分析

3.1 UG三维建模

焊接机器人主要有底座、躯干、肩、手臂、手腕、机械手6部分组成。在UG中建立焊接机器人的各零部件，装配后得到焊接机器人实体模型，见图2所示。

3.2 三维模型导入ADAMS

在UG中，选择“文件”“导出”Parasolid，然后打开ADAMS，选择FileImport，弹出文件导入对话框，在File Type下拉框中选Parasolid类型，然后在File To Read选择栏中点右键选择Browse，最后选择读入UG输出的文件。三维图导入到ADAMS中如图3所示。

3.3 ADAMS运动仿真

导入模型之后，首先要给焊接机器人添加约束副，给底座与大地之间添加固定副，分别在底座与躯干、躯干和肩、肩和手臂、手臂和手腕、手腕和机械手之间添加旋转副。然后给所有旋转副添加旋转驱动，肩和手臂之间旋转副的驱动参数为15d*sin（180d*time-90d）+15d，手臂和手腕之间旋转副的驱动参数为-15d*sin（180d*time-90d）-15d，底座和躯干之间旋转副的驱动参数为180d*time，其它旋转副的驱动参数为0d*time。至此，已完成整个样机约束的添加如图4所示。

停止仿真运动，右键点击机械手，在下拉菜单中选择measure，出现对话框，在characteristic中选择选项，输出机械手在X，Y轴方向的位移、速度、加速度曲线。如图5-图10所示。

从上面图中可以看出，机械手的运行曲线平滑且有规律，说明该机构的整个运动过程平稳无冲击震荡现象，通过观察机构仿真运动并结合曲线，可以证实该机构的运行曲线与实际情况相符。

4 结束语

ADAMS软件和UG软件作为动力学仿真分析领域和三维建模领域的优势产品，二者的联合仿真广泛应用于产品开发、工程校验、机械设计等过程中。本文通过UG和ADAMS之间的无缝接口程序，将在UG中创建的焊接机器人三维模型成功导入到ADAMS中，并通过在ADAMS中进行运动学仿真分析，根据仿真分析的结果，验证了将UG与ADAMS软件相结合的建模设计和运动学仿真方法的可行性，不仅提高了数据转换的可靠性，还大大提高了仿真效率，是虚拟样机技术研究中的崭新应用，促进了虚拟仿真的发展，对于教学和实践具有广泛的意义。

参考文献

[1]张磊.UG NX6.0后处理技术培训教程[M].北京：清华大学出版社，2009.

[2]孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理[M].北京：高等教育出版社，2006.