楊麗君

(南充市技工學(xué)校 信息化教研室，四川 南充 637000)

0 引言

當前，在全球信息化、經(jīng)濟化的推動作用下，制造業(yè)正朝著數(shù)字化、自動化、智能化、精密化等方向發(fā)展.［1］為了適應(yīng)行業(yè)發(fā)展需求，提高市場競爭力，企業(yè)對技能人才的要求不再局限于傳統(tǒng)的某一項技術(shù)能力的掌握，而是集精湛技術(shù)與數(shù)字化信息技能于一體的復(fù)合型技術(shù)人才.［2］CAD/CAM是實現(xiàn)數(shù)字化、信息化制造技術(shù)的基礎(chǔ)，是數(shù)控、模具、機電一體化等工科專業(yè)和必不可少的技術(shù).［3］因此，在新技術(shù)應(yīng)用能力的需求下，各個大、中專院校均開設(shè)了CAD/CAM實訓(xùn)課程.然而，由于學(xué)生學(xué)習(xí)能力的差異以及就業(yè)定位的不同，技工類院校應(yīng)結(jié)合自身特點，［4］打破盲目跟風(fēng)本科院校CAD/CAM課程的設(shè)計模式，建立培養(yǎng)動手能力與實操能力為教學(xué)目標的CAD/CAM一體化實訓(xùn)課程體系，既能在教學(xué)層面上真正帶動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動性，更能實現(xiàn)技工院?！皩W(xué)完即可上崗”的教學(xué)培養(yǎng)目標.

1 CAD/CAM實訓(xùn)課程特點

目前各個學(xué)校CAD/CAM的實驗設(shè)計一般是根據(jù)側(cè)重專業(yè)的課程(如機械CAD/CAM、模具CAD/CAM等)，將該課程的實驗分成多個實驗項目，每次實驗都是按照實訓(xùn)計劃要求，分別完成一個或多個知識點的實驗.［5］通常情況下，其教學(xué)計劃的執(zhí)行都是按照統(tǒng)一教材編寫安排學(xué)生動手操作，這種實驗方案在訓(xùn)練學(xué)生單個知識點方面的效果是非常明顯的.［6］但是，CAD/CAM 技術(shù)是一個加工輔助集成系統(tǒng)，以模具CAD/CAM課程為例，一個模具零件從毛坯到最終加工出成品首先需利用CAD進行產(chǎn)品設(shè)計，然后用CAM進行數(shù)控加工設(shè)計，最后再拿到機床上去進行零件的實際加工和校檢.若僅根據(jù)教材設(shè)計進行教學(xué)，該課程就被孤立的分割成單獨的CAD、CAM的學(xué)習(xí)了，學(xué)生只能被動的接受單節(jié)課程設(shè)計的實驗知識，對CAD/CAM課程在模具設(shè)計與加工的工程作用和具體操作步驟很難體會與掌握，這樣就無法真正體現(xiàn)出該課程的實際教學(xué)意義.

因此，針對上述問題分析，筆者認為技工類院校應(yīng)挖掘自身辦學(xué)特點，將CAD/CAM課程開發(fā)為一個基于工程實例應(yīng)用的綜合性實驗教學(xué)系統(tǒng)，引入案例教學(xué)法，將實踐教學(xué)貫穿于課程之中，不僅可激發(fā)學(xué)生在整個過程中的學(xué)習(xí)興趣，還能在課程結(jié)束后看到技能效果，同時學(xué)生也能真實體驗到學(xué)習(xí)成就感.

2 CAD/CAM實驗教學(xué)系統(tǒng)的建立

在“模具CAD/CAM”課程之前學(xué)生已經(jīng)完成了機械制圖、(沖壓、塑料)模具設(shè)計、模具加工工藝等專業(yè)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，初步具備模具設(shè)計與加工的基礎(chǔ)知識.在此基礎(chǔ)上，可以將“模具CAD/CAM”實驗教學(xué)系統(tǒng)分為4個大實驗?zāi)K:產(chǎn)品造型設(shè)計;模具CAD設(shè)計;模具CAM數(shù)控加工;數(shù)控機床模擬加工.這4個模塊的教學(xué)設(shè)計都是基于工程實例并按照其工作流程進行開發(fā)，且實驗平臺采用當前企業(yè)常用CAD/CAM一體化設(shè)計軟件UGNX和數(shù)控加工模擬軟件，實訓(xùn)地點均可在計算機實訓(xùn)中心進行，以構(gòu)成“教—學(xué)—做”一體化實訓(xùn)教學(xué)體系.圖1即CAD/CAM實驗教學(xué)系統(tǒng)架構(gòu)圖.

圖1 CAD/CAM實驗教學(xué)系統(tǒng)架構(gòu)

3 CAD/CAM實驗教學(xué)系統(tǒng)的實施及實驗內(nèi)容

實驗教學(xué)系統(tǒng)以產(chǎn)品的模具設(shè)計與加工為工作任務(wù)，以生產(chǎn)實例中典型沖件(塑件)模具為載體，驅(qū)動各實驗教學(xué)模塊進行項目任務(wù)分解并執(zhí)行.下面以模具CAD/CAM技能大賽某參賽項目為例，具體說明該實驗系統(tǒng)的實施流程及內(nèi)容.

3.1 產(chǎn)品造型設(shè)計

本實例為一套彎曲沖模的CAD/CAM設(shè)計項目.在前期相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，已完成了該工件的模具工作方案設(shè)計及二維工程草圖設(shè)計，當下的首要任務(wù)是要求檢查并讀懂該項目的二維工程圖，并能創(chuàng)建產(chǎn)品三維模型，如圖2所示.

圖2 產(chǎn)品三維圖

3.2 模具3D設(shè)計

通過對工件的沖壓成形方案分析，依次對模具各工藝及輔助結(jié)構(gòu)進行設(shè)計.并利用UG CAD模塊分別對各零件進行3D實體造型與裝配，還能由三維模型生成符合要求的零件二維工程圖，以便編制零件加工工藝.通過這一模塊的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生對模具CAD結(jié)構(gòu)設(shè)計能力.如本案例項目所示，生成彎曲凸模的結(jié)構(gòu)如圖3所示.最后完成模架選用與合模機構(gòu)的設(shè)計，模具整裝圖如圖4所示.

圖3 彎曲凸模

圖4 模具總裝圖

3.3 模具CAM設(shè)計

設(shè)計好的模具需要加工出來，才能用于生產(chǎn)零件.為了提高生產(chǎn)效率，保證零件加工精度，當前多數(shù)模具零件采用數(shù)控加工.進行數(shù)控加工之前重要的準備工作為數(shù)控加工工藝的設(shè)計和數(shù)控程序的編制.這兩部分的工作均可在UG CAM模塊完成.以凹模板為例，在完成這部分實驗內(nèi)容時，學(xué)生應(yīng)嚴格按照以下一個順序來進行:對零件圖進行數(shù)控加工的工藝分析;數(shù)控加工的工藝設(shè)計;將零件CAD圖檔以IGES等標準數(shù)據(jù)交換格式導(dǎo)入到CAM軟件進行工藝設(shè)計，生成NC代碼;程序模擬運行;試切削加工.

3.4 模具數(shù)控仿真加工

模具CAM完成后，原則上可上數(shù)控機床進行零件實際加工.但為了校檢CAM設(shè)計的正確性和熟悉數(shù)控機床的操作流程，采用數(shù)控加工仿真軟件(如宇龍數(shù)控仿真系統(tǒng))進行加工仿真模擬是初學(xué)者最好的一種實習(xí)模式.在該模擬系統(tǒng)里可真實模擬數(shù)控機床的操作過程(如裝夾工件、對刀、程序輸入或?qū)搿⑦\行程序、檢測零件等)，若出現(xiàn)操作錯誤或加工失誤，在教師指導(dǎo)下及時進行修改，最終得到虛擬加工零件，這樣，學(xué)生可更清楚地掌握其加工技能，避免直接進行實際機床操作不當帶來的材料浪費甚至加工危險，為后續(xù)的實體機床操作實訓(xùn)打下扎實的技能基礎(chǔ).圖5即為凹模板數(shù)控仿真加工面板圖.

圖5 凹模板數(shù)控仿真加工

4 結(jié)論

CAD/CAM一體化教學(xué)實訓(xùn)系統(tǒng)在我校模具、數(shù)控等專業(yè)已經(jīng)實施了兩年，實踐表明，本文設(shè)計的CAD/CAM一體化教學(xué)實驗，充分考慮到學(xué)生的自主性，讓學(xué)生在綜合性、創(chuàng)新性及工程實踐性等方面都得到了較好的鍛煉.教師在教學(xué)過程中以工程案例為載體，以工作任務(wù)為導(dǎo)向，緊密結(jié)合真實情境設(shè)計工作過程的各個任務(wù)模塊，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性，更培養(yǎng)了學(xué)生的實際知識應(yīng)用能力和技能分析能力，同時加深了對CAD/CAM軟件在生產(chǎn)實際中地位與作用的理解，對其它專業(yè)的計算機實訓(xùn)課程建設(shè)也有著良好的借鑒作用.

［1］王秀彥，費仁元，安國平.21世紀制造業(yè)的發(fā)展趨勢［J］.北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2002(3):53-56.

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