CAD/CAM一體化在數(shù)控技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

周興蒽

【摘要】現(xiàn)代高等職業(yè)教育的人才培養(yǎng)效果與市場(chǎng)需求脫節(jié)，培養(yǎng)出來的人才無法滿足社會(huì)和企業(yè)的需求，企業(yè)招不到合適的人，學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，導(dǎo)致這一問題的根本原因在于課程建設(shè)。本文研究構(gòu)建一條CAD/CAM一體化教學(xué)體系，把職業(yè)工作過程中的對(duì)象、方式、內(nèi)容、方法、組織等融合到課程體系和教學(xué)內(nèi)容中，體現(xiàn)工作過程結(jié)構(gòu)的完整性，創(chuàng)建基于知識(shí)應(yīng)用的課程體系。

【關(guān)鍵詞】CAD/CAM一體化 數(shù)控技術(shù)教學(xué) 應(yīng)用

一、CAD/CAM技術(shù)簡(jiǎn)介

CAD即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，CAM即計(jì)算機(jī)輔助制造，CAD/CAM一體化技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，是工程技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合、相互滲透而發(fā)展起來的一項(xiàng)綜合性應(yīng)用技術(shù)，它使傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造等都發(fā)生了根本性的變化，已成為衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)和工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一，在一定程度上反映一個(gè)國(guó)家的綜合實(shí)力。

得益于CAD/CAM技術(shù)的不斷完善，近十幾年來，數(shù)控技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械工業(yè)的應(yīng)用越來越普遍，但數(shù)控機(jī)床操作難度大，加工程序編制較復(fù)雜，復(fù)雜工件和單件小批量生產(chǎn)時(shí)不方便使用，致使數(shù)控機(jī)床使用效益比較低。CAD/CAM設(shè)計(jì)和編程逐漸取代了手工編程，特別是在復(fù)雜零部件三維曲面的編程方面處于不可替代的地位。

二、CAD/CAM一體化教學(xué)的必要性

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，CAD/CAM一體化作為先進(jìn)制造手段之一在企業(yè)中得到普遍應(yīng)用，許多大專院校也將該門課程列入專業(yè)課程中。數(shù)控技術(shù)屬于一門綜合性技術(shù)類課程， 綜合應(yīng)用CAD/CAM、機(jī)械加工工藝、機(jī)械制造等相關(guān)內(nèi)容，教學(xué)時(shí)不僅講授編程指令的應(yīng)用， 而且要重視零件工藝分析和CAD/CAM 技術(shù)的應(yīng)用。在教學(xué)內(nèi)容方面，讓學(xué)生盡可能多的熟悉CAD/CAM 軟件和CNC操作系統(tǒng)，以適應(yīng)社會(huì)對(duì)人才多樣化的需求；但由于課時(shí)的限制，學(xué)生往往無法做到既全面又專一。因此需要進(jìn)行一系列教學(xué)改革，包括教學(xué)目標(biāo)的修訂、教學(xué)內(nèi)容的整合、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的設(shè)置以及教學(xué)方法的改進(jìn)。CAD/CAM一體化教學(xué)將理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來，通過各個(gè)項(xiàng)目教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置， 從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到零件加工一體化訓(xùn)練，使學(xué)生模擬企業(yè)的生產(chǎn)制造流程，體會(huì)到成就感和責(zé)任感，在很大程度上調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，提高了教學(xué)質(zhì)量。

三、CAD/CAM一體化教學(xué)體系的構(gòu)建

本文結(jié)合山東商務(wù)職業(yè)學(xué)院數(shù)控技術(shù)專業(yè)進(jìn)行研討，數(shù)控技術(shù)專業(yè)制定的人才培養(yǎng)目標(biāo)是能熟練運(yùn)用 CAD/CAM 軟件進(jìn)行產(chǎn)品的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)，進(jìn)行較復(fù)雜零件的手工編程和運(yùn)用 CAD/CAM 軟件自動(dòng)編程，并具備一定的數(shù)控機(jī)床操作能力。在制定教學(xué)內(nèi)容時(shí)，以企業(yè)和社會(huì)對(duì)人才的需求為立足點(diǎn)，通過企業(yè)調(diào)研和校企合作，根據(jù)企業(yè)崗位需求優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，注重知識(shí)的應(yīng)用性和先進(jìn)性，使學(xué)生在有限的學(xué)習(xí)時(shí)間內(nèi)掌握必要的職業(yè)所需技能。教學(xué)內(nèi)容通過對(duì)一種典型數(shù)控系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，涵蓋手工編程與自動(dòng)編程，掌握數(shù)控編程的一般方法及數(shù)控機(jī)床的操作方法。

學(xué)校配備專用機(jī)房五個(gè)，電腦250臺(tái)，并能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)，數(shù)控車床8臺(tái)，加工中心5臺(tái)（五軸聯(lián)動(dòng)加工中心1臺(tái)），三維激光掃描儀1臺(tái)，線切割機(jī)床、鉆床和磨床等。根據(jù)現(xiàn)有的硬件條件，以典型零件為主線，本文研究構(gòu)建一條CAD/CAM一體化教學(xué)體系，把職業(yè)工作過程中的對(duì)象、方式、內(nèi)容、方法、組織等融合到課程體系和教學(xué)內(nèi)容中，體現(xiàn)工作過程結(jié)構(gòu)的完整性，創(chuàng)建基于知識(shí)應(yīng)用的課程體系。CAD/CAM一體化教學(xué)的基本思路為：零件圖樣分析——三維造型——工藝分析——自動(dòng)編程及仿真加工——DNC在線加工。在設(shè)置教學(xué)內(nèi)容時(shí)，通過設(shè)置一條主線以完成項(xiàng)目的形式將相關(guān)課程內(nèi)容聯(lián)系起來，在此過程中綜合運(yùn)用機(jī)械制圖、機(jī)械制造基礎(chǔ)、機(jī)械制造技術(shù)、公差與技術(shù)測(cè)量、數(shù)控加工技術(shù)等專業(yè)知識(shí)，構(gòu)成知識(shí)體系，所有相關(guān)課程的教學(xué)圍繞主線展開。從而使學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)帶有明確的目的性，知識(shí)已不再是多門課程的零散拼湊， 而是為滿足職業(yè)崗位需求進(jìn)行的有效綜合。

以零件為主線， 選擇實(shí)際生產(chǎn)中幾個(gè)具有代表性的典型零件， 要求學(xué)生通過機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)、數(shù)控車編程與加工和數(shù)控銑編程與加工等課程的學(xué)習(xí)以分組的形式分階段完成一個(gè)零件的加工。在進(jìn)行一體化課程教學(xué)前，將要完成的項(xiàng)目要求以書面形式分配給學(xué)生， 并針對(duì)項(xiàng)目具體涉及的課程內(nèi)容向?qū)W生做詳細(xì)說明，使學(xué)生在學(xué)習(xí)之初就有明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)。在機(jī)械制圖軟件教學(xué)時(shí)，指導(dǎo)學(xué)生建立指定零件的三維模型。在機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)時(shí)，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行零件的加工工藝分析，并擬定詳細(xì)的工藝規(guī)程。數(shù)控車編程與加工和數(shù)控銑編程與加工教學(xué)中，結(jié)合工藝設(shè)計(jì)擬定的加工方案進(jìn)行手工編程，并運(yùn)用CAD/CAM一體化結(jié)合前期建立的三維模型自動(dòng)或交互地完成零件數(shù)控加工工藝的制定，包括對(duì)各特征進(jìn)行加工方法、機(jī)床、夾具、刀具、量具、切削參數(shù)、裝夾方案選擇以及加工余量分配及工序尺寸的自動(dòng)求解等，CAM軟件會(huì)自動(dòng)生成刀具軌跡，輸出數(shù)控機(jī)床使用源程序，完成零件的自動(dòng)編程及仿真加工。在數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)時(shí)使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行實(shí)際加工，并對(duì)加工過程中出現(xiàn)的有關(guān)問題進(jìn)行分析。

以典型零件為主線將相關(guān)課程內(nèi)容串聯(lián)，一方面讓學(xué)生了掌握CAD/CAM軟件在數(shù)控加工中的應(yīng)用及零件數(shù)控加工的過程，為今后工作打下基礎(chǔ)；另一方面，通過實(shí)踐對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)，比如機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)中制定的加工路線是否合理、工藝參數(shù)設(shè)置的是否合適、擬定的加工方案能否達(dá)到技術(shù)要求等，提高學(xué)生的理解能力，改變機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)紙上談兵的現(xiàn)狀。

四、結(jié)論

隨著CAD/CAM技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，企業(yè)需要大量掌握這些技術(shù)的技能型人才，根據(jù)當(dāng)前的就業(yè)形勢(shì)和制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，積極探索新的人才培養(yǎng)方案，培養(yǎng)滿足企業(yè)和社會(huì)需求的技術(shù)技能型人才，已成為目前高校研究的重要課題。在制定新的人才培養(yǎng)方案過程中，以滿足企業(yè)需求為目標(biāo)，通過開展企業(yè)調(diào)研、校企合作，以企業(yè)實(shí)際加工的典型零件為主線，將機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)課程及其它相關(guān)課程進(jìn)行有效串聯(lián)，構(gòu)成數(shù)控技術(shù)專業(yè)的課程體系，不僅使學(xué)生能夠帶著明確的目標(biāo)學(xué)習(xí)，提高了學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，而且還可以在培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題能力的同時(shí)，有效的改善了教學(xué)效果，提高了教學(xué)質(zhì)量。

基金項(xiàng)目：本文系山東商務(wù)職業(yè)學(xué)院教研項(xiàng)目“數(shù)控技術(shù)專業(yè)課程體系開發(fā)與重構(gòu)”階段性研究成果之一 項(xiàng)目編號(hào)：2015JY17。