UGNX软件在高校机械专业教学中的应用

　　一、引言

　　我国在2015年政府工作报告中提出实施“中国制造2025”的战略方针，加快了中国从制造大国转向制造强国。山东省十三五规划提出促进信息技术向制造业各环节渗透，将山东省建成全国重要的先进制造业基地。2016年，德州市出台的《关于抓大扶强加快工业转型发展的意见》提出了重点培植发展壮大智能装备制造、新能源等6个战略性新兴产业；壮大提升节能环保、空调设备、农业机械、食品制造、石油装备、车船零部件等10个特色优势产业。可见，从国家到地方经济发展与机械制造相关，制造业在国民经济中占有非常重要的地位。智能制造日益成为未来制造业发展的重大趋势和核心内容，如何培养适合国家经济发展的智能制造方面的创新性应用型本科机械类人才已成为高校机械类人才培养的重中之重。

　　UGNX软件是一个由西门子UGSPLM软件开发、集CAD/CAE/CAM于一体的产品生命周期管理软件，是当今最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件之一。德州学院机电工程学院于2014年获批教育部西门子公司产学合作专业综合改革项目，西门子公司授予本院NX软件使用权。现已在2014级机械本科班学生学完机械制图课程后开设了UGNX软件课程，并在其他年级进行了相应的软件培训，将UGNX系统有机融入并贯穿于四年的机械设计制造及其自动化专业的本科教学体系之中。

　　二、UGNX软件在机械专业理论教学中的应用

　　1、在机械制图教学中的应用

　　机械制图课程开设在大学一年级上学期，学生还没有开始机械方面的认识实习等实践教学。另外还受空间几何想象能力的影响，对机械制图中复杂机械零件的加工工艺、内部结构等接受起来比较困难。而UGNX软件中3D建模功能，可以让学生从创建基本体，按照零件的加工过程一步步的进行建模，使学生对机械零件的结构清楚的了解，并在此基础上利用所学主视图的选择方法，选择投影方向，先自己绘制三视图，然后利用软件的工程图的创建功能直接生成三视图进行对比。这样可提高学生的分析能力，又能激发学生进一步学习UGNX软件的兴趣。在讲解装配图绘制时，可利用UGNX软件的隐藏零件功能，可以让学生能够清晰的看清装配体的内部结构，然后利用软件动态演示功能演示装配体的各个零部件的装配过程，使学生能够形象直观的看到各个零件之间的相对安装位置和装配关系，为绘制装配图做好前期准备工作。

　　2、在机械原理和机械设计课程中的应用

　　机械原理和机械设计课程主要培养常用机械的设计、运动及动力学分析；通用机械零件的设计原理、方法，具有设计一般简单机械的能力；二者都是培养学生学习能力，分析设计能力、创新能力等综合能力。

　　目前机械原理和机械设计教材中的机械结构分析、运动分析、常用机械及通用零件和通用装置的介绍理论性比较强，主要工作原理部分大都以二维图形展示，学生学习接受起来比较困难。而在教授这两门课之前学生刚学习了UGNX软件，对UGNX软件的基本操作已经比较熟练。因此，教师在教授这两门课程时穿插着UGNX软件的应用。如讲解到连杆结构、齿轮结构和凸轮结构时，课前给出一些参数，要求学生绘制三维实体模型，然后在此基础上，授课时教师利用UGNX软件，对要讲解的结构进行运动仿真、运动的速度、加速度进行分析，使学生掌握除了教材上的作图法进行运动分析之外，利用软件进行结构更精确、更方便的分析方法。然后课下给出相关题目让学生对一些常用机械装置进行运动仿真和运动分析，既能让学生轻松掌握教材上的理论知识，又能将所学UGNX软件进一步深化其应用，同时激发学生的学习热情。在机械设计中讲解零件如键、螺栓、螺柱、滚动轴承等标准零件的结构和工作原理时，可用UGNX软件快速建立所需标准件的三维实体模型，使学生更能形象直观的掌握通用零件和标准零件的结构，提高学生利用三维实体软件分析问题以及解决问题的能力。在讲授齿轮传动的设计部分内容时，先给学生讲解设计理论、设计步骤和方法，齿轮的强度校核部分公式多、计算量大，可在讲授时用UGNX软件的强度分析功能让学生进行齿轮的强度校核，提高了计算的准确度和设计效率。

　　三、UGNX软件在机械专业实践教学中的应用

　　1、在机械设计课程设计中的应用

　　本校机械专业的机械设计课程原来使用传统设计模式，即采用手工绘图或采用CAD绘图。在实践教学过程中，发现学生的设计计算精确度不高，绘图水平较差，最终导致学生的整体设计结果质量不高。同时传统的课程设计题目主要是二级减速器的设计，达不到应用型创新型人才培养的要求，不利于学生工程实践能力的培养。因此在2013级机械本科班课程设计中提倡综合性设计；引导学生自主设计，学生自选了跑步机的设计、切面机的设计等设计题目。指导教师主要把握题目的可行性和对设计过程进行监控。学生先设计出多个机械传动方案，通过对不同方案进行分析确定出最优设计方案，提高了学生的学习主动性及工程实践能力。然后要求学生将UGNX软件应用于机械设计课程的设计计算和实体建模中。利用UGNX软件，在软件中完成所有零件建模，进行整体装配，若出现结构问题及时进行修改计算，之后完成整个装置的实体造型，没有问题后最终生成二维工程图。最后安排了课程设计答辩，通过设计答辩的方式对课程设计进行评价。这样既能增强学生使用三维软件的能力，又可提高设计效率和设计质量。

　　2、在毕业设计中的应用

　　本校对2012级机械本科班的学生进行了UGNX软件的培训，在其毕业设计中学生确定了《基于UGNX的3D打印机的研发》、《基于UG的拧扣机小车设计》、《基于UG的秸秆成型机设计》等与UGNX软件相关的毕业设计课题。要求学生在做课题时使用UGNX完成机械装置的三维模型设计和运动仿真、运动分析，并绘制出符合国标规定的主要零件的二维零件图、二维整体装配图。有能力的学生还可以对主要受力零件进行有限元分析。在毕业设计答辩时给答辩老师进行主要零部件和整体机械的三维实体造型和运动仿真的演示操作，并能回答答辩老师的相关提问。通过毕业设计将学生所学的机械专业课程的理论知识同UGNX软件相结合，既提高了学生的毕业设计质量，又将UGNX软件的设计、分析和制造进行综合应用，提高了学生的综合专业理论素质。

　　四、结论

　　通过近两年的教学实践证明，把UGNX软件贯穿应用于机械专业的教学体系中，提高了学生综合运用UGNX系统软件的能力，以及利用所学机械专业理论知识解决工程实际问题的能力。学生还可以参加西门子工业软件有限公司的UGNX应用工程师考试，取得西门子工业软件有限公司认证证书，为就业打下了良好的基础，提高了机械专业学生的就业质量，符合社会经济发展的需求。

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