李亞平

[摘 要]課程“CAM與數(shù)控加工”整合了CAM與數(shù)控編程、數(shù)控加工實訓(xùn)、數(shù)控加工工藝等課程的內(nèi)容，構(gòu)建了數(shù)控技術(shù)專業(yè)的核心技術(shù)課程，作為課程的教學(xué)載體運動機構(gòu)承載在CAM軟件的加工造型學(xué)習(xí)、數(shù)控車削和數(shù)控銑削的加工技能學(xué)習(xí)，融合了多門課程的知識點和技能點。教學(xué)載體的系列化設(shè)計和改進將為專業(yè)課程知識的融合提供了一定的參考價值。

[關(guān)鍵詞]CAM；課程融合；教學(xué)載體

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2017.27.221

1 課程概述

1.1 課程性質(zhì)

“CAM與數(shù)控加工”是數(shù)控技術(shù)專業(yè)的核心課程，是面向數(shù)控工藝員崗位，實現(xiàn)核心職業(yè)能力——應(yīng)用CAD/CAM軟件進行計算機輔助設(shè)計和計算機輔助加工，通過傳輸介質(zhì)在數(shù)控設(shè)備完成零件實物加工。課程位于整個數(shù)控技術(shù)專業(yè)課程鏈條的后部，其前期課程有機械制圖與CAD、機加工實訓(xùn)、機械加工與裝配等專業(yè)課程。

1.2 設(shè)計思路

課程強調(diào)工作過程導(dǎo)向的教學(xué)方式，采用項目教學(xué)法，融教、學(xué)、做為一體，讓學(xué)生“在學(xué)中做，在做中學(xué)”，通過對較復(fù)雜典型零件的加工實踐使學(xué)生具備獨立完成機械零件的加工工藝制定、程序編制、成品加工等工作過程的能力。

課程需要設(shè)計教學(xué)載體，選擇CAXA制造工程師為授課軟件，學(xué)習(xí)CAM計算機輔助造型基礎(chǔ)、數(shù)控加工零件技能及零部件組裝機構(gòu)技能。課程通過典型工作任務(wù)的學(xué)習(xí)與制作，使學(xué)生熟練操作數(shù)控車床、加工中心，學(xué)會較復(fù)雜機械零件數(shù)控加工工藝的編制方法，具備數(shù)控程序的編寫、數(shù)控零件的加工、裝配及檢測等相關(guān)知識和能力。

“CAM與數(shù)控加工”課程圍繞能力目標設(shè)計了典型工作任務(wù)（典型加工零件產(chǎn)品），以“工作任務(wù)”為依托，突出以學(xué)生為中心、以成果為依據(jù)的項目教學(xué)模式。以工作過程為學(xué)習(xí)手段，以項目教學(xué)為模式，以教學(xué)活動為單元來開展教學(xué)，從而保證核心職業(yè)能力的實現(xiàn)，達到培養(yǎng)學(xué)生CAM設(shè)計與數(shù)控加工能力的目的。

課程基本框架如下：

任務(wù)1 機構(gòu)CAM造型設(shè)計與加工；

任務(wù)2 機構(gòu)典型車削零件加工；

任務(wù)3 機構(gòu)典型銑削零件加工；

任務(wù)4 運動機構(gòu)裝配調(diào)試。

上述四個教學(xué)任務(wù)將以教學(xué)項目為依托，每個項目下有若干個教學(xué)活動為基礎(chǔ)，以保證數(shù)控工藝與編程能力的培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。在項目實施上要求車間現(xiàn)場環(huán)境教學(xué)，組織學(xué)生數(shù)控機床真實環(huán)境的實際操作，針對問題開展討論，通過探究的過程使學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，在教師的引導(dǎo)下解決問題，進行現(xiàn)場實體零件加工，實現(xiàn)教、學(xué)、做一體化教學(xué)。

1.3 課程目標

（1）能CAM繪制零件的平面圖；

（2）能CAM繪制零件實體造型圖；

（3）能CAM繪制結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件的造型圖；

（4）能制作零件（平面類和曲面類）的加工程序及工藝文件；

（5）能夠依據(jù)零件圖合理編制零件數(shù)控加工工藝文件；

（6）能夠根據(jù)工藝文件手工編制、CAM輔助設(shè)計數(shù)控加工程序；

（7）能夠操作數(shù)控設(shè)備按要求完成車削、銑削零件的數(shù)控加工；

（8）能夠使用常用量具對零件進行質(zhì)量檢驗；

（9）能夠根據(jù)運動機構(gòu)要求，制定合理的裝配工藝文件并裝配調(diào)試。

2 教學(xué)載體研制與分析

機械零件機構(gòu)及產(chǎn)品非常多，在開發(fā)典型工作任務(wù)時，既要考慮工作過程的真實性，也要考慮與教學(xué)規(guī)律相結(jié)合，考慮教學(xué)的適用性，因此教學(xué)載體的設(shè)計尤為重要。

2.1 教學(xué)載體研制

運動機構(gòu)是構(gòu)成機械的重要組成部分，其主要實現(xiàn)機器動力和運動的傳遞和轉(zhuǎn)化。

教學(xué)載體的典型運動機構(gòu)如圖1所示的零件加工表面包括了直線、圓弧、螺紋、曲線、曲面、倒角、平面凸輪輪廓、型腔、孔系等型面。運動機構(gòu)通過一凸輪的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)頂桿的往返運動，是一個將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動的運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)。該機構(gòu)組成的零件及部件包括頂桿、橢圓凸輪軸、凸模、凹模、配合件、手柄和連桿等。

教學(xué)載體加工零件基本覆蓋了數(shù)控加工中的全部輪廓，還要求綜合控制尺寸精度、形位精度和配合間隙的技能，并按照裝配圖技術(shù)要求完成套件零件的加工與裝配，按照運動機構(gòu)的運動要求完成特定的運動。機構(gòu)綜合性很強。綜合常用的典型加工工藝和加工指令，每一部分都是一個獨立的典型加工零件，裝配在一起，通過調(diào)試，就構(gòu)成一個可以實際應(yīng)用的運動機構(gòu)如圖2所示。由此也可使學(xué)生建立起系統(tǒng)和整機的概念，具有較強的實用性。

2.2 教學(xué)載體CAM造型加工知識點分析

教學(xué)載體運動機構(gòu)中的橢圓凸輪軸、凸模、凹模需要運用CAXA軟件進行CAM造型加工。加工中運用CAM課程中的繪制零件的平面圖、繪制實體造型圖、制作零件（平面類和曲面類）的加工程序及工藝文件并生成數(shù)控加工程序等知識點。

主要CAM加工方法涉及平面輪廓加工、平面區(qū)域加工、鉆孔加工、輪廓線加工、曲面區(qū)域加工、參數(shù)線加工、投影加工、等高粗加工、導(dǎo)動線加工、等高精加工等。在加工方法運用中要掌握各種加工方法所針對的加工對象的零件形狀，能夠繪制相應(yīng)的加工造型圖。會在加工中選擇適合的選項及加工參數(shù)，并在相應(yīng)對話框中設(shè)置工藝數(shù)值。知道加工刀具的種類，會根據(jù)零件加工方法選擇適合的刀具。會生成刀具加工軌跡，知道刀具軌跡仿真的顯示方式及軌跡仿真的操作。最終生成加工程序代碼及加工工藝單。

2.3 教學(xué)載體加工技能點分析

2.3.1 數(shù)控車削加工

成形面類零件加工的工藝分析；刀具的選擇和切削用量的確定；數(shù)控車床加工成形面的方法（G71、G72、G73、G70）；圓弧插補指令編制成型面加工程序及編程中的有關(guān)計算；螺紋類零件加工的尺寸計算、工藝分析和切削用量的選擇；數(shù)控加工螺紋指令G32、G92、G76；數(shù)控車床加工螺紋的程序編制知識。endprint

車削加工工藝相關(guān)知識，數(shù)控車削操作技能要求：如車曲面時，可按照圖形做曲面樣板；考慮學(xué)習(xí)者的安全，不準開機鉸螺紋。加工建議工時要求。

2.3.2 數(shù)控銑削加工

會平面輪廓線加工、輪廓線精加工、平面區(qū)域加工、等高線粗加工等加工方法的設(shè)置及操作知識；軌跡仿真操作技能；生成工藝單和G代碼的操作技能；孔、輪廓及腔槽類零件加工的工藝分析、刀具的選擇和切削用量的確定；刀具路徑的規(guī)劃及銑削加工工藝知識。

數(shù)控銑削操作技能：如使用尋邊器確定工件零點時采用碰雙邊法。精銑采用順銑，以提高表面加工質(zhì)量。用立銑刀銑削內(nèi)輪廓時，應(yīng)先用鍵槽銑刀在工件上預(yù)銑工藝孔，避免立銑刀中心垂直切削工件。加工建議總工時等加工效率要求。

2.3.3 運動機構(gòu)裝配技能

裝配工作包括：清洗、連接、校正調(diào)整與配作、平衡、驗收試驗以及油漆、包裝等內(nèi)容。裝配精度包括：①距離精度；②相互位置精度；③相對運動精度；④接觸精度。

生產(chǎn)中保證裝配精度的方法有：互換法、選配法、修配法和調(diào)整法。

裝配順序的確定：①選擇基準件、零件或低一級的裝配單元；②安排順序規(guī)律：先下后上、先難后易、先重大后輕小、先精密后一般。

裝配工藝規(guī)程文件的編寫技能。

3 基于教學(xué)載體的考核方案

依據(jù)崗位工作要求，結(jié)合教學(xué)實際，運用教學(xué)載體實施教學(xué)過程中制訂了職業(yè)能力目標考核方案和職業(yè)素養(yǎng)目標。職業(yè)能力目標依據(jù)課程目標制定了相應(yīng)的考核標準和考核方式，考核方式多為項目制作并有成果佐證材料。職業(yè)素養(yǎng)目標依據(jù)企業(yè)工作崗位制定，基于載體加工流程進

4 結(jié) 論

“CAM與數(shù)控加工”課程作為數(shù)控技術(shù)專業(yè)學(xué)生的核心技術(shù)課程，密切聯(lián)系著工作崗位的職業(yè)素質(zhì)要求和崗位能力，課程通過教學(xué)載體——運動機構(gòu)典型零部件整合了CAM與數(shù)控編程、數(shù)控加工實訓(xùn)、數(shù)控加工工藝等課程的內(nèi)容，對多門課程的多個知識點和技能點進行了融合，使學(xué)生在機構(gòu)零件的設(shè)計、加工和裝配中學(xué)習(xí)到專業(yè)CAM設(shè)計造型、數(shù)控車削和數(shù)控銑削的加工知識和技能。載體的設(shè)計可結(jié)合不同學(xué)生的實際情況和教學(xué)課時進行合理的調(diào)整，進行系列化的設(shè)計加工調(diào)整，通過教學(xué)實踐取得了很好的效果。

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