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(dāng)前，在全球信息化、經(jīng)濟(jì)化的推動(dòng)作用下，制造業(yè)正朝著數(shù)字化、自動(dòng)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，企業(yè)對(duì)技能人才的要求不再局限于傳統(tǒng)的某一項(xiàng)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(shí)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(jī)電一體化等工科專(zhuān)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(gè)大、中專(zhuān)院校均開(kāi)設(shè)了CAD/CAM實(shí)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(lèi)院校應(yīng)結(jié)合自身特點(diǎn)，［4］打破盲目跟風(fēng)本科院校CAD/CAM課程的設(shè)計(jì)模式，建立培養(yǎng)動(dòng)手能力與實(shí)操能力為教學(xué)目標(biāo)的CAD/CAM一體化實(shí)訓(xùn)課程體系，既能在教學(xué)層面上真正帶動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，更能實(shí)現(xiàn)技工院?！皩W(xué)完即可上崗”的教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo).

1 CAD/CAM實(shí)訓(xùn)課程特點(diǎn)

目前各個(gè)學(xué)校CAD/CAM的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一般是根據(jù)側(cè)重專(zhuān)業(yè)的課程(如機(jī)械CAD/CAM、模具CAD/CAM等)，將該課程的實(shí)驗(yàn)分成多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，每次實(shí)驗(yàn)都是按照實(shí)訓(xùn)計(jì)劃要求，分別完成一個(gè)或多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn).［5］通常情況下，其教學(xué)計(jì)劃的執(zhí)行都是按照統(tǒng)一教材編寫(xiě)安排學(xué)生動(dòng)手操作，這種實(shí)驗(yàn)方案在訓(xùn)練學(xué)生單個(gè)知識(shí)點(diǎn)方面的效果是非常明顯的.［6］但是，CAD/CAM 技術(shù)是一個(gè)加工輔助集成系統(tǒng)，以模具CAD/CAM課程為例，一個(gè)模具零件從毛坯到最終加工出成品首先需利用CAD進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，然后用CAM進(jìn)行數(shù)控加工設(shè)計(jì)，最后再拿到機(jī)床上去進(jìn)行零件的實(shí)際加工和校檢.若僅根據(jù)教材設(shè)計(jì)進(jìn)行教學(xué)，該課程就被孤立的分割成單獨(dú)的CAD、CAM的學(xué)習(xí)了，學(xué)生只能被動(dòng)的接受單節(jié)課程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)知識(shí)，對(duì)CAD/CAM課程在模具設(shè)計(jì)與加工的工程作用和具體操作步驟很難體會(huì)與掌握，這樣就無(wú)法真正體現(xiàn)出該課程的實(shí)際教學(xué)意義.

因此，針對(duì)上述問(wèn)題分析，筆者認(rèn)為技工類(lèi)院校應(yīng)挖掘自身辦學(xué)特點(diǎn)，將CAD/CAM課程開(kāi)發(fā)為一個(gè)基于工程實(shí)例應(yīng)用的綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，引入案例教學(xué)法，將實(shí)踐教學(xué)貫穿于課程之中，不僅可激發(fā)學(xué)生在整個(gè)過(guò)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(shí)學(xué)生也能真實(shí)體驗(yàn)到學(xué)習(xí)成就感.

2 CAD/CAM實(shí)驗(yàn)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(jī)械制圖、(沖壓、塑料)模具設(shè)計(jì)、模具加工工藝等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，初步具備模具設(shè)計(jì)與加工的基礎(chǔ)知識(shí).在此基礎(chǔ)上，可以將“模具CAD/CAM”實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)分為4個(gè)大實(shí)驗(yàn)?zāi)K:產(chǎn)品造型設(shè)計(jì);模具CAD設(shè)計(jì);模具CAM數(shù)控加工;數(shù)控機(jī)床模擬加工.這4個(gè)模塊的教學(xué)設(shè)計(jì)都是基于工程實(shí)例并按照其工作流程進(jìn)行開(kāi)發(fā)，且實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用當(dāng)前企業(yè)常用CAD/CAM一體化設(shè)計(jì)軟件UGNX和數(shù)控加工模擬軟件，實(shí)訓(xùn)地點(diǎn)均可在計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)中心進(jìn)行，以構(gòu)成“教—學(xué)—做”一體化實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系.圖1即CAD/CAM實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)架構(gòu)圖.

圖1 CAD/CAM實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)架構(gòu)

3 CAD/CAM實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的實(shí)施及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)以產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)與加工為工作任務(wù)，以生產(chǎn)實(shí)例中典型沖件(塑件)模具為載體，驅(qū)動(dòng)各實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊進(jìn)行項(xiàng)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(xiàng)目為例，具體說(shuō)明該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)施流程及內(nèi)容.

3.1 產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)

本實(shí)例為一套彎曲沖模的CAD/CAM設(shè)計(jì)項(xiàng)目.在前期相關(guān)專(zhuān)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(jì)及二維工程草圖設(shè)計(jì)，當(dāng)下的首要任務(wù)是要求檢查并讀懂該項(xiàng)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(jì)

通過(guò)對(duì)工件的沖壓成形方案分析，依次對(duì)模具各工藝及輔助結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì).并利用UG CAD模塊分別對(duì)各零件進(jìn)行3D實(shí)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(guò)這一模塊的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)模具CAD結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力.如本案例項(xiàng)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(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，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(jì)

設(shè)計(jì)好的模具需要加工出來(lái)，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(dāng)前多數(shù)模具零件采用數(shù)控加工.進(jìn)行數(shù)控加工之前重要的準(zhǔn)備工作為數(shù)控加工工藝的設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，學(xué)生應(yīng)嚴(yán)格按照以下一個(gè)順序來(lái)進(jìn)行:對(duì)零件圖進(jìn)行數(shù)控加工的工藝分析;數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì);將零件CAD圖檔以IGES等標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式導(dǎo)入到CAM軟件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，生成NC代碼;程序模擬運(yùn)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(jī)床進(jìn)行零件實(shí)際加工.但為了校檢CAM設(shè)計(jì)的正確性和熟悉數(shù)控機(jī)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(jìn)行加工仿真模擬是初學(xué)者最好的一種實(shí)習(xí)模式.在該模擬系統(tǒng)里可真實(shí)模擬數(shù)控機(jī)床的操作過(guò)程(如裝夾工件、對(duì)刀、程序輸入或?qū)?、運(yùn)行程序、檢測(cè)零件等)，若出現(xiàn)操作錯(cuò)誤或加工失誤，在教師指導(dǎo)下及時(shí)進(jìn)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(jìn)行實(shí)際機(jī)床操作不當(dāng)帶來(lái)的材料浪費(fèi)甚至加工危險(xiǎn)，為后續(xù)的實(shí)體機(jī)床操作實(shí)訓(xùn)打下扎實(shí)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(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在我校模具、數(shù)控等專(zhuān)業(yè)已經(jīng)實(shí)施了兩年，實(shí)踐表明，本文設(shè)計(jì)的CAD/CAM一體化教學(xué)實(shí)驗(yàn)，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(shí)踐性等方面都得到了較好的鍛煉.教師在教學(xué)過(guò)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(shí)情境設(shè)計(jì)工作過(guò)程的各個(gè)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(shí)際知識(shí)應(yīng)用能力和技能分析能力，同時(shí)加深了對(duì)CAD/CAM軟件在生產(chǎn)實(shí)際中地位與作用的理解，對(duì)其它專(zhuān)業(yè)的計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)課程建設(shè)也有著良好的借鑒作用.

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