逆向设计在高职“模具设计与制造”教学设计中的应用

逆向设计在高职“模具设计与制造”教学设计中的应用（精选10篇）

逆向设计在高职“模具设计与制造”教学设计中的应用 第1篇

逆向设计在高职“模具设计与制造”教学设计中的应用

摘要：对“模具设计与制造”课程，可以结合模具相关职业岗位需要，运用逆向思维进行教学设计，在具体项目的引导下，建立以典型模具设计与制造过程为导向的项目化教学体系，将项目的内容设置成任务，通过项目任务的“教学做”调动学生自主学习的积极性，培养学生的实践能力、独立分析问题和解决问题的能力，突出实践教学的重要性，并为本课程进一步的教学改革提供理论依据。

关键词：逆向设计；高职；模具设计与制造；教学设计

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2014）05-0108-02

“逆向设计”（Backward Design）也叫“逆向教学设计”，指一种运用倒推思维、逆向思维来设计课程的教学活动。美国著名课程与教育专家格兰特（Grant Wiggins）提出了课程的“逆向设计”模式，其目的是使课程教学设计成为培养学生实际应用能力的工具。课程的逆向设计实质就是在明确人才培养目标的基础上，根据人才培养目标进行课程的应用技能设计。它的整个设计过程分为：确定达到的技能目标和创造能力目标，确定如何证明学生实现了预期的目标，安排各种教学实践的机会进行具体的实施。

“模具设计与制造”课程的逆向设计实质就是在明确人才培养目标的基础上进行课程的应用技能设计。应通过工学结合，建立“教学做”合一的一体化课程，构建基于工作过程的高职模具专业逆向设计，从企业实际工作任务出发，在模仿真实工作环境的实习基地的支持下，使学生循序渐进地学习各门课程的过程成为符合或接近企业工作过程的过程。

课程内容的优化

我院“模具设计与制造”课程的教学设计坚持以服务“三农”为宗旨，面向长三角经济区域，依托江苏沃得集团等大型现代加工制造业，积极开展校企合作，从企业工作岗位中提取工作任务，再转换成学习任务，最后设计成整合的工作任务作为项目课程的内容，将课堂引到车间、工厂，积极引导教师将教学与生产实践相结合，倡导职业教育在做中学，在学中做，从而让学生能多动手，多实践。

因此，课程的核心内容必须体现职业岗位的需要，应以模具相关职业岗位技能要求进行科学设计，并充分体现企业真实的工作情景。通过对模具企业的调研，高职毕业生从过去的以模具设计为主转变为只有少数人在模具设计岗位上，而更多的是在模具制造及生产一线岗位、模具管理等岗位上。结合就业岗位的需要，把“模具设计与制造”课程内容项目化。下页表1为依据的4个模具工作岗位分析得到的对应岗位主要工作任务、能力素质目标、教学项目。由于课时的限制，可以根据实际情况灵活确定具体教学项目的内容和数量。

逆向设计教学法的实施

我院“模具设计与制造”课程的教学设计研究小组以完成岗位任务应具备的综合能力作为进行课程教学设计和界定课程教学内容的依据。课程教学设计以能力培养为主线，以能力训练为轴心，将相应的实训课程部分和理论课程部分进行重新整合；建立新的岗位能力目标考核评价体系和相应支撑课程教学设计，并以岗位能力的需要作为考核内容，在总结实际教学经验的基础上重新设计了课程的教学过程。这一教学过程的特点是：首先，明确学习目标（熟悉模具结构，模具加工与设备操作）；其次，企业的专业人士和校内专任教师，在企业或实训工厂通过情境教学和独立操作，让学生现场观摩、操作，在课堂上利用现代教学手段（多媒体课件、专题录像等）进行教学，让学生了解模具的结构与基本装配关系，对模具形成深刻的感知认识；第三，在机房将学生分成几个小组，每个小组6人左右，利用教师提供的正确模具图纸，用UG等三维软件画出模具装配图，并编写主要模具零件的加工工艺，每组合作完成一套模具的制作；第四，教师补充模具设计的相关知识并辅导每组学生设计一套模具；第五，在实训基地，由教师进行以具体模具加工为目标的生产性实训教学，使专业知识学习与岗位职业技能训练一体化，学习空间与工作现场一体化。

课程团队从模具设计与制造领域高职学生的认知规律出发，让学生在具体的情境中积极主动地完成具体的学习任务。在教学方法运用上始终坚持以学生为主体，通过与课程内容紧密配合的教学活动（讨论、实际操作等），丰富教学内容，调动学生学习的兴趣，激发他们的学习热情和互动交流意识。

教学资源

本课程的教学设计研究小组成员由支持专业建设和课程改革的系部领导，具有丰富理论和实践经验的专业骨干教师，以及专业理论扎实、勇于探索的青年教师组成。教师团队年龄结构、学历结构和知识结构均合理。目前，学院已建成了能够满足本专业综合实训的真实或仿真职业环境的实训室：模具拆装实训室、数控加工实训室、机械加工实训中心、模具钳工实训车间、CAD/CAM中心。我们的模具制造实验室设备包括数控铣床、数控车床、加工中心、平面磨床、外圆磨床、摇臂钻床等普通加工机床，还包括电火花成型加工机床、电火花线切割机床等特种加工机床。

本课程拥有南京聚隆工程塑料有限公司、南京聚锋新材料有限公司、南京湘宝钛白制品有限公司、上海日之升新材料有限公司和南京金浦集团金陵塑胶有限公司等16个校外实训基地，拟建南京金城塑胶有限公司、江苏琼花集团、南京菲时特管业有限公司等3个校外实训基地。

“模具设计与制造”课程逆向设计改革，以岗位能力考核为目标，操作实施在真实的岗位上，激发学生职业意识，从而初步完成学生→学徒→职业人角色转化，为进一步实现高技能人才的培养打下基础。课程教学的改革应体现职业岗位的能力要求，课程教学的“逆向设计”理论紧密结合岗位职业群定位和岗位能力，让学生通过观察、思考去发现问题，继而产生解决问题的欲望，并通过自己的动手操作，完成任务，解决问题，从而获得成功的喜悦，树立自信心，促进学生之间相互交流，培养和增进合作能力，改进和完善专业课程设置、教学形式和专业人才培养模式，并为课程教学总体设计的进一步改革提供理论依据。

参考文献：

[1]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（31）：105-106.[2]肖平，肖军民，黄智.“级进模制作与设计”课程的项目化教改探索[J].机械职业教育，2013（1）：53-55.[3]黄晓燕《.模具CAD/CAM》精品课程的建设与实践[J].成都电子机械高等专科学校学报，2007（1）：31-33.（责任编辑：谢良才）

逆向设计在高职“模具设计与制造”教学设计中的应用 第2篇

摘 要：《模具设计与制造》是高职模具设计与制造专业重要的专业课，课程理论性、实践性、技术性和操作性都比较强。为了将高职学生带进模具设计与制造的专业大门，让学生了解和掌握模具设计与制造的基本理论、基本知识和基本操作技能，探索一种先进、合理的教学方法是非常重要的。

关键词：高职；项目教学；模具设计与制造

《模具设计与制造》课程的教学内容理论知识枯燥乏味，趣味性不够，但是在实际工作中其技术性要求的又十分的高，如果依然采用“?M堂灌”、“照本宣科”的教学方法，势必会使学生感到枯燥无味，失去学习兴趣，难以实现培养目标。为此，笔者结合多年的《模具设计与制造》教学经验，认为实施项目教学法对高职《模具设计与制造》课程的教学有着重要的实践意义。

项目教学法是师生通过共同完成一个完整的模具设计与制造项目而进行的教学行动，其关键是设计和制定一个项目的工作任务，一般按照以下几个阶段进行。

1确定项目任务

它是项目教学法的关键，也是本专业教学成败的关键。根据职业分析，本专业所培养的人才应该既能设计模具，又能制造模具。笔者按照该职业的工作过程，研究冲压模和塑料模两个项目，同时为了教学方便，把每个项目分成设计与制造两个模块。模具主要包含冷冲压模具与塑料模具两大类，冷冲压模具中有冲裁、弯曲、拉深、冷挤压模等几种类型。塑料模具中有注射、压缩、压注、中空吹塑成形模以及挤出成形机头等。冲裁模和注射模是最典型、应用最广的模具，将其作为项目任务，具有代表意义。

2项目准备

为了确保项目顺利实施，必须使学生了解所学专业的职业工作任务，事先准备好学生完成项目所需的各种资料、材料、工具等，还必须传授完成项目所需的知识和技能。设计采用的软件可按照国际化的高标准，制造则须根据本校的实际情况，也可以和企业联合。对于项目中设计模块，教师必须准备一个和项目不同的产品的三维模型图，详细地教学生做一次，尤其是查手册选择设计参数、标准件、模架时，更应该举一反三地加以说明，学生完全模仿。也就是说，教师必须把多年模具设计的经验归纳、总结、优化后教给学生，第一步做什么，第二步做什么……。这对教师来说是难点，但对学生来说，却是非常重要的，很可能奠定了学生一生的设计基础。对于项目中的制造模块，教师需阐明模具加工的一般过程，把每个模具零件的加工工序按照一般企业加工规范向学生说明，然后再结合本校的实际情况加以修改或增减，并向学生说明原因。总之，我们在项目实施中要注意培养学生身处企业的职业行为感觉，培养学生认真负责的职业精神。

3制定计划

项目以小组为单位进行，约5人为一组，设计项目必须每人独立完成，评出最好的经教师检查合格（学生可修改至合格）的才能进入制造项目。学生根据教师下达的项目任务书和产品图，参照模仿设计或制造的经验，确定工作步骤。尤其是制造，如将程序转入数控机床、机床检查和调试、刀具准备、毛坯装夹、对刀、粗加工、半精加工、精加工等一直到全部完成，都要按顺序写清楚，最终需得到老师的认可。

4实施计划

学生确定各自在小组中的分工以及小组成员合作的形式，然后按照已确定的工作步骤和程序工作。一旦遇到问题，小组成员须集体讨论研究，解决不了时再请教老师。教师巡回检查、指导，记录好的方法和存在的问题，观察学生解决问题的方法，评估学生的原始记录，开展小组之间的相互竞赛。制造项目中教师须高度注意且重复向学生说明的是安全问题。在项目实施过程中关键要因材施教，根据班级的整体情况调整、控制好项目的进度，及时发现问题提醒学生修改，重点关注和帮助后进生。只有这样，才能保证全班同学按时、按质、按量地完成项目任务。

5检查评估和交流

学生完成一个项目模块的工作任务后，要立即进行检查、评估和交流，以利于学生发扬优点，避免错误重犯。评估分口头评价和评分，评价可参照评分标准的一些内容进行口语化表达，以利于相互交流。先由学生对自己的工作结果进行自我评估，再由评分小组（由各小组组长组成）评估，然后教师检查评估。教师要对各项目模块制定一个较为详细的评分标准，包括工作过程和工作成果。工作成果的评分标准相对比较容易，例如：模具设计结构合理性，设计或加工参数选择的合理性，图纸或加工尺寸、形状错误等均可作为记分标准；工作过程评分标准可从独立完成工作任务情况，操作步骤、顺序的正确性，加工工序的合理性，团结协作方面，解决关键问题能力方面，出勤情况等方面分别制定出记分或加分标准。总之，检查评估和交流的目的是促进学生发展，促进学生的成就感，促进学生有信心去迎接下一项目的挑战。

6归档及成果应用

项目完成后，我们应该把每个小组选出的一套模具设计图存档，以利于下一次的教学或成果展览；所制造出来的模具，如果是企业（或模具厂）接的任务，就及时给企业，也可作为教学用品和成果展览。

7结语

项目式教学通过理论结合操作，符合了未来职业教育的发展方向。在模具设计与制造专业教学中，通过项目式的教学培养出的学生适应了当今经济和社会的发展，满足了对专业应用型技术人才的要求。

参考文献

逆向设计在高职“模具设计与制造”教学设计中的应用 第3篇

1 传统的教学逻辑

在大多数的课前准备时, 教师, 通常而言是依照这样的逻辑习惯来设计下图中最后一行:老师我如何才能确定他学会并掌握了新知识呢?:

在这里, 我们清晰地看见教师在设计教学活动时首先确定了老师教什么这样一个教学目标, 然后设计课堂, 最后再来评估老师教会了学生多少知识, 学生掌握了多少知识。而我们在实际教学中, 直到实施完整一套教学活动评估完结后才发现某些方面还没有达到预先的教学目标, 怎么办呢?为什么会这样呢?是个别现象还是很多次都这样呢?这就引起了我们对这一传统教学逻辑设计的教学活动产生了一些思考, 为什么最初设立的教学目标没有达成呢?我们设计一堂课依据教学目标, 为什么上完课最后评估, 与预先教学目标产生偏差了呢?这使得我们教师的教学活动不那么高效。

2 今日的逆向设计

2.1 概念

美国课程研究专家格兰特·威金斯和杰伊·麦克泰在《Understanding by Design》书中提出了一种有效单元课程设计方法——逆向设计。逆向设计区别于我们传统的设计思维模式, 或者说正好是从传统设计思维倒着来进行, 即所谓“逆向”。把逆向设计应用于教学领域, 可以看到逆向设计打破了以往传统教学设计思维, 以最后的学习结果为目标入口, 考量怎么做来评价达成此目标, 最后再选择设计调整教学策略。在这个基础上, 采用多种教学方式或教学活动来达到目标。

语言教师做课程分析设计时需要把握逆向设计的三个步骤: (1) 首先明确单元目标, 即学生应学会什么? (2) 建立评估策略。分析学生已有学习经验采取什么评估手段来确认学生学习程度效果。 (3) 在 (1) 和 (2) 基础下合理设计不同教学任务以实现有效学习。

2.2 应用

这个理论同样也适应于现代教学领域。将逆向设计思维运用在教学领域是怎样的一个过程呢?

语言教师做课程分析设计时需要把握逆向设计的三个步骤: (1) 首先明确单元目标, 即学生应学会什么? (2) 建立评估策略。分析学生已有学习经验采取什么评估手段来实现预期学习目标, 如何证明学生理解和掌握了相关内容? (3) 合理安排设计教学活动习得并且通过评估实现有效学习。教师往往习惯于在明确学习目标之前直接进入课时实施整个一套教学活动, 而逆向设计则要求我们打破这种惯例, 先明确预期的学习结果即学习效果, 以此为基础。接着我们就需要考虑评价学生达到理解的相应标准和方法, 到这里最后我们才开始设计和安排相对应的教学活动, 选择相应的教学策略, 方法和媒体。

2.3 比较

拿逆向设计思维图与传统教学逻辑思维图相比较, 可以清晰地看见两者之间的差异。最大的不同在于二者的教学设计思维顺序相反。这也就刚好说明了逆向设计思维的“倒推性”特点。以预期学习结果为教学目标, 从而研究设计教学活动, 这种做法能够确保我们的教学目标与具体的教学活动相匹配, 而且很重要的是教师实施的教学活动完全是以预期的学习结果为中心, 不至于偏离方向, 得以保证或达到了教学的有效性。

3 例子

3.1 海外中文外语课教学存在的问题

根据作者在美国小学对外汉语教学一年的经验来看, 汉语语言学习作为美国学生的公共外语课, 目前海外对外汉语教学发展很快, 但也存在一些教学上的困扰。作为美国外语教师, 由于目标意识系统性不强, 要么根据课本一步一步讲语法, 词汇, 课堂气氛死板无趣效率不高, 要么盲目组织学生课堂活动, 课堂气氛活跃但学生并没有学到多少知识, 教学效率也不高。

3.2 取得的效果调查研究

基于这2个方面美国公共外语——汉语教学的不足, 引起了对外汉语教师的反思。如何开展既有趣又有效的课堂, 值得外语教师对外语课程设计的思考, 现在逆向设计的引入给了海外对外汉语公共外语教学课程设计一种新的思维方式和启发, 促使我们以现代课程设计眼光与思维, 加强教学目标, 评估, 方法三者之前的整合与连接, 其关键在于明确目标怎样才能达到, 即达成的证据。评价设计先于教学活动设计正是为解决这个问题, 先确定目标达成的证据进而判断学生已有的学习经验与目前学习目标的距离, 再根据论据的需要设计教学活动, 从而最终实现了美国汉语公共外语课程有趣性和有效性的结合, 并且实现了学生的自主学习。

4 应用

4.1 高职外语课堂存在的问题

高职学生入学英语成绩往往并不理想, 然后英语这门公共外语课程学习多年, 学生对其学习态度及情绪各不相同, 外语教师在实施课堂教学活动时出现了美国中文外语课相似的困境, 一方面知识性强的讲解枯燥学生兴趣不高效果不明显, 另一方面尽管输入大量讲解案例学生口语还是不能顺利输出。这样一来教学活动效率明显受到影响。

4.2 应用示例

以《新职业英语》1 unit 4 product为例。按照课本内容为顺序单元教学活动依次为:

Mini-project:choose one product and demonstrate to theclass how to use it.

这是整个一单元的课本流程教学活动。不难发现其中存在的几个问题:

(1) 在教学方法上看, 基本是属于教师讲解为主的课堂设计, 其中必定也有学生的参与, 然后多数是由教师来讲解知识点的, 学生主动自主参与度相对而言变少, 那么教师讲解结束后学生完全接受了吗?

(2) 教学评估上看, 多是采取教师讲解后学生完成相应习题的评估方式来反映教学效果即学生参与教学活动后的学习的结果。评估方式均采用纸上习题方式, 这样单一的策略实现了知识的内化吗?学生学习结果达到预期学习目标了吗?

(3) 教学内容上看, 统一严格按照教学内容顺序实施教学活动, 而教学对象已有学习经验不同, 这样一来, 是否产生了知识点上的断层呢?

尽管每单元都有教学总目标, 可是按部就班依照课本顺序依次进行教学活动, 学生最后的学习结果怎样呢?达到了吗?仅仅依靠课后习题吗?况且教学内容显得分散, 没有真正地串起来用来实现单元总教学目标。

4.3 以逆向设计的思维来设计本单元

首先确定了单元总目标, 为了达到这样的一个总目标, 我们设计了较为合适的单元总任务用来作为评估学生学习最后结果。紧紧围绕这个单元总任务, 为了达到预期教学目标, 分开展开不同的一系列的教学课堂内容和方法设计。通过一个阶段的学习来实现最后的评估任务, 这样一来以期达到最后的单元总任务。

5 结语

美式逆向教学设计思维在课程设计中的应用注重课程的有效性, 在长期教学实践中具有深远积极意义。而在实践具体步骤时, 外语教师应该主动学习理论知识, 在课程实践中反复摸索, 积极推进逆向设计思维在外语教学中的应用。

参考文献

[1]黄绍裘, 黄露丝玛丽.如何成为高效能教师[M].北京:中国青年出版社, 2001.

[2]海伦娜·柯顿, 卡罗尔·安·达尔伯格.美国中小学外语课堂教学指南[M].北京:外语教学与研究出版社, 2013.

逆向设计在高职“模具设计与制造”教学设计中的应用 第4篇

关键词：逆向工程；快速成型；模具制造；反求技术；三维扫描仪

中图分类号：TP202 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）05-0053-04

1 逆向工程

1.1 逆向工程及反求技术

逆向工程，又称反求工程（RE），是以先进产品设备实物、软件（图纸、程序、技术文件等）或影像（图片、照片等）作为研究对象，应用现代设计理论方法、生产工程学、材料学有关专业知识进行系统深入的分析和研究，探索掌握其关键技术，进而开发出同类的先进产品。

反求技术是利用电子仪器去收集物体表面的原始数据，之后再使用软件，计算出采集数据的空间坐标，并得到对应的颜色。扫描仪是对物体做全方位的扫描，然后整理数据、三维造型、格式转换、输出结果。整个操作过程，可以分为以下几个步骤：物体数据化：普遍采用三坐标测量机或光学三维扫描仪来采集物体表面的空间坐标值；从采集的数据中分析物体的几何特征：依据数据的属性，进行分割，再采用几何特征和识别方法来分析物体的设计及加工特征；物体三维模型重建：利用CAD软件，把分割后的三维数据做表面模型的拟合，得出实物的三维模型；检验、修正三维模型；加工、制造三维模型。

1.2 逆向工程流程

1.2.1 三维扫描：用三维扫描仪对实物进行高精度三维测量，得到三维点云数据，输出ASC及STL文件。

1.2.2 曲面重构：利用Geomagic、Imageware、Rapidform、Copycad等逆向软件和Catia、Pro/e、Ug等设计软件读入扫描数据，对其进行数据重构。

1.2.3 数控加工：用三维软件重构数据进行数控加工出成品。或快速成型加工：扫描仪得出STL数据直接进行快速成型加工。

1.3 三维反求设备发展现状

1.3.1 第一代反求设备：三坐标测量机。精度高、体积较大、采集速度慢、测量范围受机械行程限制、设备维护成本高。

1.3.2 第二代反求设备：激光扫描设备。投射线激光，采集速度慢、测量范围受机械行程限制、扫描死角多，测量数据无法编辑、无自动拼接测量数据。

1.3.3 第三代反求设备：白光光栅式三维扫描仪。具有便携、点距小、分辨率高、精度高、采集速度较快、对人体无害、标志点全自动拼接、硬件要求低等特点。

2 快速成型（Rapid Prototyping）

2.1 快速成形技术

快速成形技术（简称RP）是由CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维物理实体的技术总称，是一种集CAD/CAM、CNC、激光、新材料等技术于一体的现代先进制造技术。该技术改变了传统的通过去除多余材料获得零件的方法，利用分层制造、逐层累加成型的原理，可自动、直接、精确、快速地将设计思想转变成具有一定功能的原形实物零件，制造速度、制造成本与零件的复杂程度基本无关，从而可对实物零件进行快速功能验证、市场评估、修改定型。用定型零件进行模具的快速制造，可以实现零件的批量生产。因此，采用该技术可大大地缩短新产品的研制开发周期，降低研制开发的成本。

快速成型的基本过程是：首先设计出所需零件的计算机三维模型（数字模型、CAD模型）；其次根据工艺要求，按照一定的规律将该模型离散为一系列有序的单元，通常在Z向将其按一定厚度进行离散（习惯称为分层），把原来的三维CAD模型变成一系列的层片；再次根据每个层片的轮廓信息，输入加工参数，自动生成数控代码；最后由成形系统成形一系列层片并自动将它们联接起来，得到一个三维物理实体，如图1所示：

2.2 快速成型技术的特点

2.2.1 快速性。通过STL格式文件，RPM系统几乎可以与所有的CAD造型系统无缝连接，从CAD模型到完成原型制作通常只需几小时到几十小时，大幅度缩短新产品的开发成本和周期。可减少产品开发成本30%～70%，减少开发时间50%，甚至更少。

2.2.2 高度柔性化。快速成型系统是真正的数字化制造系统，在整个制造过程，仅需改变CAD模型或反求数据结构模型，对成型设备进行适当的参数调整，即可在计算机的管理下制造出不同形状的零件或模型，特别适合新品开发或单件小批量

生产。

2.2.3 技术高度集成化。快速成型技术是计算机技术、数控技术、控制技术、激光技术、材料技术和机械工程等多项交叉学科的综合集成。它以离散/堆积为方法，在计算机和数控技术基础上，追求最大的柔性为目标。

2.2.4 设计制造一体化。一个显著特点是CAD/CAM一体化。由于采用了离散/堆积的分层制造工艺，能够很好地将CAD、CAM结合起来。

2.2.5 制造自由成型化。它可根据零件的形状，不受任何专用工具或模具的限制而自由成型，也不受零件任何复杂程度的限制，能够制造任何复杂形状与结构、不同材料复合的零件。RPM技术大大简化了工艺规程、工装设备、装配等过程，很容易实现由产品模型驱动的直接制造或称自由制造。

2.2.6 材料使用广泛性。金属、纸张、塑料、树脂、石蜡、陶瓷甚至纤维等材料在快速原型制造领域已有很好的应用。

2.3 快速成型主要工艺

RP技术结合了众多当代高新技术：计算机辅助设计、数控技术、激光技术、材料技术等，并将随着技术的更新而不断发展。自1986年出现至今，世界上已有大约20多种不同的成形方法和工艺，而且新方法和工艺不断地出现。目前已出现的RP技术的主要工艺有：SL工艺：光固化/立体光；FDM工艺：熔融沉积成形；SLS工艺：选择性激光烧结；LOM工艺：分层实体制造；3DP工艺：三维印刷；PCM工艺：无木模铸造。

3 逆向工程和快速成形在模具制造中的应用

RPM技术在模具制造方面的应用可分为RP原型间接快速制模和RP系统直接快速制模，主要用于制造注射类模具、冲压类模具和铸造类模具等，通过将精密铸造、中间软模过渡法以及金属喷涂、电火花加工、研磨等先进模具制造技术与快速成型制造相结合，就可以快速地制造出各种金属模具来。

3.1 间接快速制模技术

间接快速制模技术（IRT）是将快速成型技术与传统的成型技术有效地结合，实现模具的快速

制造。

间接快速制模技术通常以非金属材料为主（如纸、ABS工程塑料、蜡、尼龙、树脂等）。通常情况下，非金属成型无法直接作为模具使用，需要以RP原型作母模，通过各种工艺转换来制造金属模具。而间接制模一般可以使模具制造成本和周期下降一半，明显提高了生产效率。

间接制模工艺依据零件生产批量大小、模具材料和生产成本有下列几种：

3.1.1 硅胶模（SRM）。适用于单件或数十件以下的小批量零件的制造，硅胶模的寿命一般为10～80件。在制作时，将表面光整处理后的RP或其他产品原型置入成型用的框内，注入硅胶，等其固化后从原型分离即得到模具。其优点是成本低、周期短、形状限制小、复制精度高，具有良好的柔性和弹性，能够浇注出结构复杂、花纹精细、无拔模斜度以及具有深凹槽的塑料件。缺点是可供成型的树脂种类有限。

3.1.2 环氧树脂模具。环氧树脂模具采用环氧树脂作为模具基材，制作工艺与硅胶模类似。与传统注射模具相比，成本只有传统方法的几分之一，生产周期也大大减少，模具制造件数达到1000～5000件，可满足中小批量生产的需要。

3.1.3 金属冷喷涂模。以成型为母模，将低熔点金属充分雾化后以一定的速度喷射到样模表面，形成一层金属壳层（即模具型腔表面，其厚度可达2mm甚至更厚），然后用铝颗粒与树脂混合材料作为背衬物起支撑作用，将壳与成型分离，得到精密的金属模具和用快速成型直接加工模具。其特点是工艺简单、周期短、模具尺寸精度高、成

本低。

3.1.4 陶瓷型精密铸造法。以RP成型为母模，用特制的陶瓷浆料浇注成陶瓷铸型，制成模具。

（1）化学粘接陶瓷（CBC）浇注型腔。用快速成型系统制作纸质母模的成型，浇注硅胶模、环氧树脂、聚氨酯等软体材料，构成软模，移去成型，在软模中浇注化学粘接陶，在205℃下固化CBC型腔，并抛光型腔表面，加入浇注和冷却系统后便制成小批量（约300件）生产用模具。

（2）用陶瓷或石膏模浇注钢或铁型腔（型芯）。与上法相似，制作模具周期不超过4周，寿命较长，可生产250000个塑料制品。

3.2 直接快速制模技术（DRT）

对于单件小批量生产，模具的成本占有很大的比重，而修模占近1/3，因此小批量生产的成本较高。较好的解决方法就是采用快速成型直接制造模具，可在几天之内完成非常复杂的零部件模具的制造，而且越复杂越能显示其优越性。

基于LOM基础的金属板材堆积成型工艺。以LOM工艺为基础，直接采用金属片材为材料，通过激光切割、焊接或粘接金属片材成型金属零件。

基于SLS基础的金属粉末堆积成型工艺。该类工艺主要是采用激光烧结或粘接剂粘接金属粉末成型，典型代表是SLS工艺。

基于FDM基础的金属丝材熔融堆积工艺。首先将能用FDM成型的金属粉与粘接剂掺匀，然后挤压成具有足够弯曲度和粘接度的金属丝材供FDM设备成型使用。金属材料包括不锈钢、钨及碳化钨。

3.3 应用实例

3.3.1 模型验证：为减少模具投入风险，利用快速成形工艺，制作样板，通过实物功能验证，以保证产品设计的正确性。

3.3.2 翻模成型：利用快速成形制造样件，然后翻制模具，具有节省时间和费用的特点。

3.3.3 钻头模具制造：传统方式，制造钻头需要通过制作石墨模具加工，成本高；如果设计出错，就会完全报废；使用快速成形制作印模，浇注硅胶模，节省时间及成本。

4 结语

RE、RP、RT技术是产品快速设计与制造系统的核心技术，并行工程、虚拟技术、快速模具、反求工程、快速成型、网络相结合而组成的快速反应集成制造系统，将成为设计与制造新技术主要的发展方向。从以上论述可以看出，快速成型技术及以其为基础的快速模具技术在企业新产品的快速开发中有着重要的作用，它可以极大地缩短新产品的开发周期，降低开发成本，降低研发风险，对所有企业都是一个特别有效地研发平台，该项技术必将得到广阔的应用与发展。

参考文献

[1] 刘忠伟.先进制造技术[M].北京：国防工业出版社，2006.

[2] 黄宗南，洪跃.先进制造技术[M].上海：上海交通大学出版社，2010.

[3] 教材编写组.模塑工艺与模具结构[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2011.

[4] 快速成型设备在模具行业中的应用[S].北京太尔时代有限公司培训课件，2012.

[5] 照相式三维扫描仪技术研讨会[S].北京太尔时代有限公司培训课件，2012.

作者简介：吕彦梅（1963-），女，辽宁抚顺人，鞍山技师学院高级讲师，研究方向：模具专业教学及教学管理。

逆向设计在高职“模具设计与制造”教学设计中的应用 第5篇

1.秩序逆反

秩序逆反思维是指在常规秩序顺序上打破和重组。道夫·阿恩海姆在《艺术心理学新论》说道：如果有某种特定的需要，无秩序也可以是吸引人、诱惑人的。它提供了一种天然的不规则的自由形式，而且本身就是对组织严密化之受害者的一种慰籍和解脱。从另一方面诠释了改变事物原有秩序，可以使事物注入新信息，提高作品视觉冲击力。在服装设计中，利用逆向思维可以改变服装上下左右位置的变化，这不仅具有装饰效果，还在一定程度上增加了视觉看点。

比例逆反

比例逆反思维主要是颠覆现有常规的服饰比例，营造视觉上的落差感，改变原有事物的大小和数量，以增强服装的视觉冲击力。比例逆反思维在服装款式上的运用较为常见，如夸大肩部、袖子、衣身等廓形处理，或者是改变配饰的大小，如夸张拉链，不管是包袋还是服装，常把拉链做的异常的大，忽略了拉链的功能性，从装饰的视觉出发加以运用。这种比例逆反思维在服装中的运用有时显得磅礴大气、有时显得诙谐有趣。

2.材质逆反

逆向设计在高职“模具设计与制造”教学设计中的应用 第6篇

摘要：《网页设计与制作》是高职院校计算机类专业学科的必修基础课程之一，它能帮助高职生归纳整合所学过的基本知识技能，合理应用于对计算机平面设计的操作运用过程中。该文试析了当前微课在《网页设计与制作》课程教学中的应用现状、所存在问题和融入意义，并探讨了它的实际应用过程。

关键词：“高职网页设计与制作”;微课;课程教学;存在问题;实际应用

《网页设计与制作》课程在高职计算机类专业领域是必修课程，它的理论与实践应用结合性强且注重基础知识内容发挥，在实际的教学应用中对学生的基础理论知识巩固和实操能力培养还是很有效果的。当前伴随新媒体时代的到来，像微课这样的先进信息化教学手段也融入到高职院校的该学科教育体系中，改善了教学过程与教学质量效果。

逆向设计在高职“模具设计与制造”教学设计中的应用 第7篇

1.1应用现状

微课作为当前一种创新的教学手段已经被引入到高职院校当中。以学校中计算机专业领域的《网页设计与制作》课程为例，它就首先在高职院校内部建立了教学资源平台，营造现代化教学环境，并以微课作为切入点来推动教学改革进程，某些学校也推出了像“一师一优课、一课一名师”的教育活动。《网页设计与制作》课程本身是具备专业性、复杂性和综合性特征的，它所谈到的“设计”主要对应于艺术层面，而“制作”则与技术层面相对应，所以可以将其称为是一门技术综合艺术的复合型学科。在具体的《网页设计与制作》操作过程中，应该将每一个知识操作点都作为微课视频来制作，即通过微课视频形式来导入课程案例，并整合知识点，深化教学课程的系统性、规范性和完整性。

1.2存在的问题

当然，在《网页设计与制作》课程中引入微课教学模式，它也存在一定现实问题，这些问题或来自于教学本身，也来自于学生和学校，具体来讲可以总结归纳3点内容。

首先在教学方面，《网页设计与制作》课程本身在学术性质方面存在复杂性，即它所涉及的知识点体系规模非常庞大且复杂，可能学生在短时间内无法理解和熟练掌握这些知识点。举例来说，它就涉及Css语言、Html语言、Dreamweaver、Photoshop软件等等。教师在教学过程中要教会学生有关“Photoshop的图像与图形基础处理”技术，也要综合多种软件来教会学生在实际设计操作过程中的软件应用功能转换能力。但实际上，由于知识体系太过庞大和复杂，高职生很可能无法做到多点知识技巧兼顾，也常常会出现顾此失彼的情况。

其次在学生方面，客观讲高职生的文化与专业能力都存在严重的参差不齐，相比于普通高校学生有一定差距，这是我国职业教育领域所一直存在的弊端问题，难以回避。高职生整体素质偏差，特别是基础教育功底薄弱，没有良好的学习习惯，在课堂学习过程中也表现出定力和认知能力不足的严重缺陷，这也一定程度上影响了微课在《网页设计与制作》实际教学过程中的技术运用和作用发挥。

逆向工程技术在模具制造中的应用 第8篇

一、逆向工程应用的领域

从逆向工程的概念和技术特点看, 逆向工程的应用领域, 主要是飞机、汽车、玩具、电子业、鞋业、艺术品翻制、铸模、人造皮革和家用电器等与模具相关的行业。近年来随着生物、材料技术的发展, 逆向工程技术也开始应用在人工生物骨骼、美容等医学领域, 但其最主要的应用领域还是模具行业。

二、逆向设计方法及过程

(一) CAD/CAM软件选择。

目前功能较为完善的商品化CAD/CAM集成系统软件较多, 现选择EDS公司的Imageware及UG进行逆向设计, 具体内容包括:1、数字化点的输入与处理, 包括数据输入与数字化点数据的变换与处理;2、划分出二次曲面的区域。构造模型特征;3、针对处理完成的点云数据, 建立零件的三维造型;4、零件三维造型和实测点云的检测;5、生成零件的塑料模实体模型;6、模具的制造及优化处理。

(二) 三维数据采集。

近年来, 随着激光技术的发展, 在扫描中充分运用激光定向性好的特性, 采用非接触式测量方法, 如光栅法、全息法、深度图象三维测量法、激光三角法等, 有效地克服了机械接触式测量如三坐标测量仪中探测杆的补偿和刚性等许多系统误差, 使逆向工程发展到了一个新的高度。本例为了方便零件的扫描和保证扫描的精确性, 需对零件做必要的前期准备, 如贴参考点、物体表面喷涂显像剂和仪器与软件校准等。在此选用三维光栅扫描抄数系统, 通过被测物体上的标记特征来完成数据的自动拼合, 直接从扫描头得到三维测量数据。系统采用全新的自定位技术, 扫描方式为十字型激光扫描, 测量精度为0.1mm/0.5m, 实时完成数据处理, 直接生成三角面, 以.stl格式数据输出, 保证无冗余数据和数据重叠。使用三维激光扫描系统对零件整个部分多个角度的不同方位进行扫描。扫描完成后, 经过点云对齐、三角化、光顺和稀化, 得到零件外形点云文件 (见图1) 。接下来输出*.stl文件, 以便Imageware软件对点云进行后序处理。

(三) 几何建模。

几何建模是逆向工程的关键, 建模的过程也就是对数据进行处理的过程。数据处理的目的是获得输入数据的基本特征信息。其通用的手段主要有数据调整、复制、区域修剪、数据密度修改、数据光顺、噪音去除、尖角保留等, 从而得到所需的图形。建立模型的好坏不仅取决于模型对实物形状的拟合程度, 也取决于曲面是否光顺以及曲面的连接是否光滑。曲线和曲面的光顺与否是应该特别注意的问题, 一般来讲, 满足曲线光顺的条件是:1、二阶光滑, 即曲率连续;2、曲线不存在多余的拐点;3、曲率变化比较均匀。满足曲面光顺的条件是:1、构成曲面的关键曲线光顺;2、曲面的网格线无多余的拐点;3、曲面高斯曲率变化均匀。

用Imageware生成曲面的一般步骤:

(1) 读取点云数据, 点云为125-GY摩托车前挡泥板。

(2) 用Imageware指令生成曲面, 并延长修剪。

(3) 对生成的曲面分别与原始点云进行分析、比较, 得到曲面的误差情况。

(4) 由于Imageware软件只能够做出曲面来 (即没有厚度的片体) , 所以把所有的曲面完成后, 输出成.imw格式, 在专业的CAD软件 (如UG、Pro/E、SOLIDWORKS等) 中进行加厚和一些结构设计。

(5) 曲面生成以后, 通过加厚、修整, 就可以进行模具设计和编程加工。 (注:在做曲面的时候, 一定要考虑产品的拔摸方向, 以防产品出现倒拔摸或产品脱模困难。)

(四) 逆向工程在其它方面的应用。

损坏或磨损零件的还原。当零件损坏或磨损时, 可以直接采用逆向工程方法重构出CAD模型, 对损坏的零件表面进行还原和修补。由于被测零件表面的磨损、损坏等原因, 造成测量误差, 这就要求逆向工程系统具有推理、判断能力, 例如对称性、标准尺寸、平面间的平行、垂直等特性, 最后加工出零件。

(五) 数字化模型检测。

对加工后的零件进行扫描测量, 再利用逆向工程法构造出CAD模型, 通过将该模型与原始设计的CAD模型在计算机上的数据进行比较, 可以检测制造误差, 提高检测精度。

三、结论

利用三维光栅扫描抄数作为获取空间三维数据的手段, 组合使用逆向工程软件对获取测量数据进行处理、三维数字化模型的构建、模具的检测和修改均起到了很好的成效, 此应用使产品的消化吸收和二次开发工作准确快捷。逆向工程结合CAD/CAM技术和NC机床对模具设计制造起到很大的促进作用, 缩短了产品开发周期, 并且实现了产品原型设计生产与模具设计制造的系统集成, 使其在今后的模具开发中发挥更大的作用。

摘要：采用逆向方法进行模具设计与制造, 是缩短产品开发周期, 提高产品质量, 进而建立自己的设计制造体系的重要手段。本文介绍逆向工程的概念, 应用领域, 并通过对125-GY摩托车前挡泥板逆向制造方法及过程, 从而说明该技术是CAD/CAM重要组成部分, 并对此项技术在工业领域的普及和应用进行推广。

关键词：逆向工程,模具,点云,CAD/CAM

参考文献

[1]李发致, 《模具先进制造技术》, 北京:机械工业出版社, 2003;

[2]金涛、童水光, 《逆向工程技术》, 北京:机械工业出版社.2003;

[3]陈宏远.刘东, 实物逆向工程中的关键技术及其最新发展, 中国制造业信息化, 2006 (8) ;

[4]张海.周新建, 逆向工程中关键技术的研究现状和发展趋势, 中国制造业信息化, 2005 (4) ;

逆向设计在高职“模具设计与制造”教学设计中的应用 第9篇

本文基于逆向思维研究的理论平台，从逆向思维概念、原则、类型、特点入手，着重研究了逆向思维方法在艺术设计教学中的训练和应用的成功案例分析，论文研究具有提升艺术设计创作水平的实用价值，丰富了设计方法基础理论，在艺术设计的应用上起到重要作用。

关键词：

逆向思维 设计教学 教学训练

中图分类号：G642

文献标识码：A

文童编号.1003-0069（2015）05-0140-02

1 什么是逆向思维

1.1 逆向思维的概念

逆向思维也叫求异思维，就是改变人们常规的一种思维方法，它与人们通常习惯性的思维相对而言，是对习惯的常规性的事物或观点逆向思考的一种思维方式。逆向思维所表现的是事物发展变化过程中的对立统一。逆向思维可以让人的思维向着对立面的方向发展，让人们从问题的相反方向进行深入探索，树立新的思维和新的思想，创立新的形象，敢于“反其道而思之”。当人们都朝着常规性、习惯性的思维方向思考问题时，而你却朝问题的相反方向去思索，这种思维方式就是逆向思维。

1.2 逆向思维的原则

专业性原则。在设计各领域中，创新逆向思维方法要努力积淀专业知识，设计师只有充分掌握了专业领域的理论知识，运用逆向思维方法有效地把握设计的尺度和原则，就能设计出符合实际的艺术创作。

目的性原则。在明确设计目的的基础上，把握设计目的进行艺术设计创作。设计中的逆向思维具有一定指向性，是设计策划和设计创意过程中重要的环节，是围绕设计目标而展开的创意手法，是具有明确的目的性，而不是漫无目的的随意想象。

适用性原则，设计师从对象的不同属性出发，进行设计创作时运用恰当的创意手法。设计师进行设计创作之前，应该深入分析设计对象的属性和内容，了解设计所适应的群体，为充分达到良好的效果去探索最具适用性的设计方案。

导向性原则。在设计创作的过程中不能为了达到设计创意的个性效果和美学效果，而放弃遵循事物的正确导向。在设计创意方案设计的初期阶段，应当及时放弃那些没有遵循正确的导向性的方案设计，从中选取合适的逆向思维法进行设计创作。

1.3 逆向思维的类型

反转型逆向思维法，指的是从常规事物的相反方向进行思考，产生创意和创作的途径。设计师运用了逆向思维类型里的反转型思考的设计方法，对产品结构进行反转型改造。反转型逆向思维方法包含属性逆向、因果逆向、功能逆向、结构逆向等方面的反向思维。

转换型逆向思维法，指的是在设计创意过程中，当这个设计问题解决的方法和过程受到阻碍，需要转换成其他的方法和手段，或者是从其他角度去思考问题，能够顺利解决问题的思维方法。转换型逆向思维法包含方向逆向、方式逆向、目标逆向、进退逆向。

缺点逆用思维法，指的是利用事物自身缺点，把缺点转变为可利用的事物，将原本的主动变为被动，化弊为利的思维方法，此方法的目的不是为了避免事物的缺点，而是把缺点化不利为有利，用简单有效的方法去解决问题。缺点逆向思维方法主要有作用逆向、条件逆向、褒贬逆向、潮流逆向。

1.4 逆向思维的特点

逆向思维有着普遍性，有多种多样的对立统一形式，在设计的过程中有着普遍的适用性，设计作品的结构和位置上的互换包括上下互换、左右互换等，设计作品性质上对立两极转换包括软硬对立转换、高低对立转换等。

逆向思维具有批判性，逆向思维与常规思维之间一直存在着相互比较，逆向思维指的是对常规性、传统性、习惯性、常识性思维的一种批判和逆向，是对常规思维的一种挑战。

逆向思维具有独特性，常规思维方法循规蹈矩，按部就班，摆脱不掉常规性思维和传统性的思维束缚，得到习惯性的结果。逆向思维以它的独特性客服僵化的思维，可以做到出人意料，让人耳目一新。

2 逆向思维方法在设计教学实践中的训练

2.1 创新创造意识培养

在设计教学过程中，培养学生创新创造意识，只有深入研究设计对象的主题，才能激发学生产生逆向思维，才能使逆向思维的训练达到它的目的性，使设计水平得到提高。在设计创作中，引导并提倡学生研究解决问题的新方式和新方法，激发学生运用逆向思维方法产生新点子。

提高设计的创意水平，要挖掘学生的潜力，提炼并整合学生以往学习积累的知识。鼓励学生主动积累丰富科学文化知识，督促学生多读书，鉴赏大师设计作品，加强文化知识的积累与学习，才能更好的培养创新创造意识，尝试逆向思维方法。

2.2 鼓励创作与社会实践

社会的进步与发展，对设计教学提出了新挑战，要求教师在设计教学过程中应打破常规思维模式，不断创新设计理念，避免运用那些固化的传统的思维方法，尝试运用逆向思维方法进行设计创作，积极培养学生运用逆向思维方法，鼓励学生积极创作，并且投入到社会实践当中。

鼓励学生逆向思维创作。教师应该在教学过程中，鼓励学生运用逆向思维，打破常规思维投入创作，在创作过程中总结经验，找寻最佳的设计方法。在学生的创作过程中，逆向思维的设计方法应该运用得体，遵循原则和规律。

鼓励学生逆向思维实践。学生应该做到理论联系实际，将逆向思维方法运用的实际工程项目的社会实践当中，注意事物的整体性，抓住事物的本质，遵循事物原本的尺度。在理论学习与设计实践中，学生能多角度、多层次的去思考实践中所遇到的问题，从多种可能中找寻解决设计问题的途径和办法。

2.3 建立创新性教学氛围

为了能够让逆向思维方法得到更好地训练与应用，无论是在教学环节、教学环境、教学方式上，都应该建立创新性教学氛围，将逆向思维方法充实到教师的整个教学上。

教学氛围通常是教师作为主体，学生作为客体，这种常规模式的教学过程是传统的教育模式，学生往往是被动的，教师是主动的，学生做不到完全的思维开拓。运用逆向思维教学方法，让学生作为教学氛围中的主角，让学生自行分组，选举组长，通过协作配合的方式进行设计创作，发掘学生内在的潜能，提倡学生逆向思维运用，让学生在方案设计、作品赏析等教学环节，走上讲台宣讲，建立创新性的教学氛围，让学生从接受知识，消化知识，理解知识，再到分享知识的转变。

2.4 培养学生的创造个性

在逆向思维方法的训练与应用过程中，应该培养学生的创造个性，让学生彻底打破常规思维定势的束缚，从事物本质形态的反方向进行观察和思考，让学生的思路反其道而行。教师可以运用简单的设计类词汇来对学生进行训练，让大家从反方向思考得出这类设计的过程，还可以通过列举反义词进行训练，让学生用反义词进行逆向思考，让学生把逆向思考的方法纳入到自己的思维范畴当中，并且能够熟练巧妙的运用的设计创作中，进行不断的设计创新，培养学生的创造个性。

用逆向思维方法培养学生的创造个性，能够改变学生的思维结构，培养学生思维的灵活性、双向性和深刻性，提高学生们分析问题和解决问题的能力，增强学生创新创造能力，使学生的创造性思维得到发展，让学生的艺术设计作品具有较强的视觉冲击力，达到出奇制胜的设计效果。

3 逆向思维方法在设计教学实践中应用的成功案例分析

3.1“图底反向”逆向思维的教学案例

“图底反向”中的“图”与“底”是画面中的一对重要的概念，“图底反向”逆向思维方法让学生看到了图底的奥妙。学生巧妙的运用“图底反向”方法，设计出两种或者两种以上图形形态的设计作品，能够迅速有效的表达出作者的设计意图。图1、图2、图3是部分学生运用图底反向的逆向思维设计方法创作的平面构成作业。白色与黑色反向产生各种正在演奏乐器的音乐人，左右对立的鱼，发型各异的男人女人。

3.2“解构重组”逆向思维的教学案例

“解构重组”的图形不同于事物固有的图形，学生们运用荒诞怪异的图形把非常规的图形重新组合在一起，打破原本图形的局限，组合出全新图形的设计作品，能达到打破常规思维定势的目的。学生通过逆向思维进行设计创作，以“保护动物”为主题的作品（如图4、图5），学生将把各种贴合主题的事物重组在一起，画面下方是动物牛和鹰的头像，延伸上去是人的手臂和捕杀动物所使用的工具刀个弹弓，提醒人们保护动物的含义。学生作业图6，描绘的是在打火机中喷射出浪花，让不可能的事物解构重组在一起。图7描绘的是当剥开香蕉皮后，出现了大拇指的图形，是香蕉与拇指的解构重组。

3.3“图形悖论”逆向思维的教学案例

图形悖论可以理解为图形反向轮，或者是图形逆向论。其实质是运用逆向思维方法制造自我矛盾、自我冲突，并通过图形来显现逻辑的视觉矛盾。

学生运用图形悖论逆向思维方法，打破了事物常规逻辑，发挥了联想和想象，将真实和虚幻、主观和客观统一起来，设计创作出反常、矛盾的视觉画面和形象。如图8和图9分别是学生以“同心”“轮回”为主题的标识设计，该图形运用了逆向思维中的图形悖论，平面与立体的关系变得莫名其妙。图10，图1 1运用“图形悖论”逆向思维，产生独特的矛盾形体。

4 小结

UG在钣金设计与制造中的应用 第10篇

随着机械设计自动化的不断发展，CAD/CAE／CAM 一体化软件层出不穷，UG软件便是其中之一。UG软件能将机械设计与生产的全过程集成在一起，它通过一种独特的参数化的以及面向零件的3D实体模型的设计制造技术，改变了传统的设计理念，为我们提供了一条更直观、更有效、更快捷的设计途径。在机械制造中，利用UG软件可以创建实体零件模型及组装造型，它具有运动模拟功能、虚拟装配功能、产生工程图功能、高级数控功能等，在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性。在此，仅就UG软件在钣金设计制造中的应用，作一个初步探讨。

1 钣金件制造业概况

钣金零件是通过冲压工艺方法获得的具有一定形状、尺寸和性能的零件。由于冷冲压工艺具有生成率高、适合大批量生产等优点，所以钣金零件在航空航天、汽车、船舶、机械、化工、粮食加工机械等工业中应用十分广泛，在目前的零件加工行业中逐渐成为一个重要的组成部分。钣金零件传统的设计方法是钣金工程师在大脑里构思三维的产品，再通过大脑的几何投影，把产品表现在二维图样上，工程师有一大半的工作量是在三维实体和二维工程图的相互转化和繁琐的查表、计算中。而制造工人又要把二维的图样在大脑中反映出三维的实体然后进行加工—— 划线(放样展开)、裁料、成形、联接和装配，费时费事费力。若将计算机辅助设计、制造应用到钣金零件制造业中，尤其是将UG软件应用到钣金零件的设计制造中，则可以使钣金零件的设计非常快捷，制造装配效率得以显著提高。

2 UG软件应用到钣金零件设计制造中的主要步骤

2．1钣金零件的设计

人在设计零件时的原始冲动是三维的，设计实施的结果是有颜色、材料、硬度、形状、尺寸、位置、相关零件、制造工艺等关联概念的三维实体。但是在传统的设计中，在这两者之间的信息传递竟然全是二维的图形表达。由于以前的手段有限，人们不得不共同约定了在第一象限(美国是第三象限)平行正投影的二维视图表达规则，用有限个相关联的二维投影图表达自己的三维设想。这种信息表达是极不完整的，而且绘图、读图都要经过专门训练的人进行。

如果能直接以三维概念开始设计，尤其在UG软件的支持下，可以更直观、准确地表达出设计构思的全部几何参数，整个设计过程就可以完全在三维模型上讨论。UG软件提供了专供钣金设的钣金设计模块UG／Sheet Metal Design，它能帮助钣金工程师利用设计与制造相关联的观点来合理化设计过程，从板料的生成、各道工序的完成来逐步创建钣金零件。它可以看作是一个加工钣金零件的虚拟环境，工程师可以直接在计算机屏幕上进行零件设计和装配，产品的制作过程与真实的产品制造过程几乎没有差别，计算机屏幕上的产品就是未来产品的三维图像。

单个钣金零件设计完成后，可将多个零件的三维立体模型进行模拟装配，装配模型中的各零件相关

在钣金件设计与制造过程中，为提高钣金设计、制造的质量和效率，UG 软件在钣金CAD，CAM／CAE方面的研究和应用。

随着机械设计自动化的不断发展，CAD/CAE／CAM 一体化软件层出不穷，UG软件便是其中之一。UG软件能将机械设计与生产的全过程集成在一起，它通过一种独特的参数化的以及面向零件的3D实体模型的设计制造技术，改变了传统的设计理念，为我们提供了一条更直观、更有效、更快捷的设计途径。在机械制造中，利用UG软件可以创建实体零件模型及组装造型，它具有运动模拟功能、虚拟装配功能、产生工程图功能、高级数控功能等，在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性。在此，仅就UG软件在钣金设计制造中的应用，作一个初步探讨。

1 钣金件制造业概况

钣金零件是通过冲压工艺方法获得的具有一定形状、尺寸和性能的零件。由于冷冲压工艺具有生成率高、适合大批量生产等优点，所以钣金零件在航空航天、汽车、船舶、机械、化工、粮食加工机械等工业中应用十分广泛，在目前的零件加工行业中逐渐成为一个重要的组成部分。钣金零件传统的设计方法是钣金工程师在大脑里构思三维的产品，再通过大脑的几何投影，把产品表现在二维图样上，工程师有一大半的工作量是在三维实体和二维工程图的相互转化和繁琐的查表、计算中。而制造工人又要把二维的图样在大脑中反映出三维的实体然后进行加工—— 划线(放样展开)、裁料、成形、联接和装配，费时费事费力。若将计算机辅助设计、制造应用到钣金零件制造业中，尤其是将UG软件应用到钣金零件的设计制造中，则可以使钣金零件的设计非常快捷，制造装配效率得以显著提高，

2 UG软件应用到钣金零件设计制造中的主要步骤

2．1钣金零件的设计

人在设计零件时的原始冲动是三维的，设计实施的结果是有颜色、材料、硬度、形状、尺寸、位置、相关零件、制造工艺等关联概念的三维实体。但是在传统的设计中，在这两者之间的信息传递竟然全是二维的图形表达。由于以前的手段有限，人们不得不共同约定了在第一象限(美国是第三象限)平行正投影的二维视图表达规则，用有限个相关联的二维投影图表达自己的三维设想。这种信息表达是极不完整的，而且绘图、读图都要经过专门训练的人进行。

如果能直接以三维概念开始设计，尤其在UG软件的支持下，可以更直观、准确地表达出设计构思的全部几何参数，整个设计过程就可以完全在三维模型上讨论。UG软件提供了专供钣金设的钣金设计模块UG／Sheet Metal Design，它能帮助钣金工程师利用设计与制造相关联的观点来合理化设计过程，从板料的生成、各道工序的完成来逐步创建钣金零件。它可以看作是一个加工钣金零件的虚拟环境，工程师可以直接在计算机屏幕上进行零件设计和装配，产品的制作过程与真实的产品制造过程几乎没有差别，计算机屏幕上的产品就是未来产品的三维图像。

单个钣金零件设计完成后，可将多个零件的三维立体模型进行模拟装配，装配模型中的各零件相关

：如果装配模型中的某一零件作了修改，其它零件也随之自动地作相应修改，从而大大缩短产品的设计和加工周期，提高产品设计的准确性。

2．2钣金零件的展开

在钣金零件设计完成后，为便于加工，都要将其转化为展开图，以确定所需板料大小以及板料的形状等。在传统的钣金零件展开时，都通过人工凭经验计算获得。这样做有3个缺点： (1)工作量大，展开过程繁琐。(2)效率低，在展开时对于一般工程师而言易产生错误。(3)精度低，大部分展开凭经验获得，造成物料和人工的大量粮费。

在UG 中利用其钣金模块UG／Sheet Metal Design的自动展开功能，可完成钣金零件的自动展开。对于展开后板料的形状和大小，均可通过自动计算获得，因此拥有高速、高精度、零错误率以及操作简捷的优点。

2．3钣金零件加工过程的模拟

利用UG／Sheet Metal Design模块中的自动展开功能及任意变换角度功能，可对钣金零件的加工过程进行模拟，以确定零件的最佳制作路线，完成零件的工艺性分析。在对加工过程进行模拟的过程中完成折弯刀具的选择。

2．4钣金零件加工工艺的输出

利用UG／Drafting模块强大的绘制二维视图功能可以方便、快捷、准确地绘制出各种需要的工序图，方便后续工序的制作和检验。由于UG的单一数据库，二维工程图与三维实体模型是完全关联的，如钣金造型有改动，二维视图也自动发生相应的变化，因此大大提高了二维图纸的准确性和出图效率。

2．5钣金零件排样

利用UG／Sheet Metal Nesting模块可在一块毛坯料上对若干品种的零件进行多种优化排样。用户只需提供零件的种类、每种零件的数量以及所用板料的规格，系统即可进行“自动排样”，并对不同的组合布局进行择优选择。该模块还能优化冲压工序，减少刀具更换，使冲压零件时板材重定位最少。用户还可以在交互式图形方式下直接在板材上进行排样。

2．6钣金零件数控加工程序的编制与输出

UG／Manufacturing模块提供了完备的编程手段供编程人员选用。其中包括二轴至五轴数控铣削、二轴至四轴数控线切割、三轴数控电火花加工、转塔式多工位冲压等多种加工手段。编程人员可以根据需要进行数控编程，利用UG的加工仿真模块可以对编制的程序进行加工仿真，若加工效果不理想，可以及时纠正，从而获得最理想的加工效果。

2．7钣金零件的数控加工

利用相应的后置处理文件，把刀位文件转化成机床能够识别的NC代码程序，通过串行接口输入到相应的数控机床，进行钣金零件的数控加工。

3 结束语

(1)采用UG软件进行钣金零件的辅助设计，可彻底地将工程师从零件图和展开图绘制的烦恼中解脱出来，与传统的设计过程相比更直观、更高效；

(2)利用CAE模块进行分析，最大限度地减少了设计缺陷；

(3)利用CAM 模块，提高了加工能力和效率；

(4)UG软件还提供了针对AutoCAD等其它软件的数据接口，使这些软件能与UG相互交换数据。