應用型本科CAD/CAM實訓課程的開發(fā)與探索

張小芹+++孫磊+++于晶晶

【摘要】結合應用型本科綜合改革試點專業(yè)建設實踐，以培養(yǎng)應用型人才為目的，對CAD/CAM實訓課程進行設計與開發(fā)，概述了CAD/CAM技術的內涵與作用、應用型本科人才培養(yǎng)模式的要求，詳細介紹了CAD/CAM實訓課程的培養(yǎng)目標、內容設置、教學方法和組織形式。在本課程中采用任務驅動教學，培養(yǎng)學生應用當前大型主流CAD/CAM軟件進行產品開發(fā)的能力，同時培養(yǎng)學生綜合職業(yè)能力。

【關鍵詞】機械制造 ； 行動導向 ； 實踐教學 ； 教學模式

【中圖分類號】G642.3 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2015）35-0002-02

進入20世紀80年代以后，國際高教界逐漸形成了一股新的潮流，那就是普遍重視實踐教學、強化應用型人才培養(yǎng)，提出了應用型本科建設。要求在新的高等教育形勢下構建滿足和適應經濟與社會發(fā)展需要的新的學科方向、專業(yè)結構、課程體系，更新教學內容、教學環(huán)節(jié)、教學方法和教學手段，全面提高教學水平，培養(yǎng)具有較強社會適應能力和競爭能力的高素質應用型人才。要求各專業(yè)緊密結合地方特色，注重學生實踐能力，培養(yǎng)應用型人才，其核心環(huán)節(jié)是實踐教學[1]。

在信息化和經濟全球化不斷發(fā)展的進程中，機械生產向著信息化、數(shù)字化、無圖化、精細化、自動化方向發(fā)展，目前國內外許多企業(yè)已經普遍采用了CAD/CAM集成技術的產品開發(fā)方法，以提高企業(yè)自身的技術素質，增強產品在國內外市場的競爭能力[2][3]。因此，作為機械設計與制造工程人員掌握現(xiàn)代化的CAD/CAM一體化技術是十分必要的。

一、CAD/CAM技術的作用

（一）CAD/CAM技術的內涵

CAD/CAM技術是以計算機、外圍設備及系統(tǒng)軟件為基礎，綜合計算機科學與工程、計算機幾何學、機械設計與制造、人機工程學、控制理論、電子技術、信息技術等學科知識，并以工程應用為對象，在機械制造業(yè)實現(xiàn)包括二維繪圖設計、三維幾何造型設計、工程計算分析與優(yōu)化設計、數(shù)控加工編程、仿真模擬、信息存儲與管理等相關功能的一項綜合性應用技術，具有知識密集、學科交叉、綜合性強、應用范圍廣等特點。

（二）CAD/CAM技術的地位和作用

CAD/CAM技術的發(fā)展推動了幾乎一切領域的設計、制造技術革命，從根本上改變了傳統(tǒng)的設計、生產、管理模式。目前，CAD/CAM技術已廣泛應用于航空、航天、軍工、汽車、船舶、機械、模具、電子、輕工、裝備等各個領域，為企業(yè)在激烈的市場競爭中發(fā)揮著越來越重要的作用。CAD/CAM技術的發(fā)展與應用程度已成為衡量一個國家科技發(fā)展水平和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志之一[3]。

二、應用型本科人才培養(yǎng)模式

應用型本科人才培養(yǎng)模式就是以培養(yǎng)學生實際應用能力為主要特色，“能力為中心”，以適應社會需要為目標，以培養(yǎng)技術應用能力為主線，設計人才培養(yǎng)的知識結構、能力結構和素質結構，優(yōu)化和整合專業(yè)教學計劃，努力為社會培養(yǎng)綜合素質較高、適用面較寬、技術應用能力較強的應用型人才。

我校是本省首批應用型本科試點建設院校之一，而機械設計制造及其自動化專業(yè)是我校綜合改革試點重點建設專業(yè)之一。CAD/CAM實訓是機械設計制造及其自動化專業(yè)的主要實踐課程，對能否培養(yǎng)適應社會需要的CAD/CAM技術人才起著至關重要的作用。本文結合應用型本科綜合改革試點專業(yè)建設實踐，以培養(yǎng)應用型人才為目的，對CAD/CAM實訓課程進行設計與開發(fā)。

三、面向應用的CAD/CAM實訓課程的開發(fā)

（一）課程的培養(yǎng)目標

機械CAD/CAM課程的培養(yǎng)目標是培養(yǎng)學生的應用能力，使在掌握CAD/CAM技術的基礎上，能夠熟練應用當前大型通用CAD/CAE/CAM軟件，進行裝備制造業(yè)、汽車行業(yè)或模具產業(yè)產品的三維設計、有限元分析、結構優(yōu)化、工藝分析與設計以及數(shù)控編程與加工仿真等工作。

（二）課程內容的設置

以產品的生產過程（如圖1所示）作為導向，將課程結構劃分為CAD模塊和CAM模塊兩大主模塊。CAD模塊包括幾何建模、有限元分析，優(yōu)化設計，零件裝配，運動仿真五個子模塊；CAM模塊包括工藝設計、自動編程、加工仿真三個子模塊。

CAD模塊采用法國達索公司的SolidWorks軟件；CAM模塊采用美國CNC Software，Inc公司的MasterCAM軟件。

1.SolidWorks軟件概述[4]

SolidWorks是目前領先的、主流的三維CAD解決方案，它采用Microsoft Windows用戶界面，具有操作簡單、功能強大和易學易用的特點。使用SolidWorks軟件，機械設計工程師能快速按照其設計思想繪制出草圖，并運用特征與尺寸，繪制模型實體、裝配及詳細的工程圖。整個產品在設計過程中是百分之百可編輯的，即模型實體、裝配體和工程圖之間是全相關的。除了產品設計，SolidWorks還可以對設計的產品進行運動模擬、碰撞檢查、運動學分析、有限元分析及優(yōu)化設計等功能。

2.MasterCAM軟件概述[4]

Mastercam是美國CNC Software，Inc公司開發(fā)的基于PC平臺的CAD/CAM軟件。它集二維繪圖、三維實體造型、曲面設計、體素拼合、數(shù)控編程、刀具路徑摸擬及真實感摸擬等到功能于一身。對系統(tǒng)運行環(huán)境要求較低，支持中文環(huán)境，而且價位適中，對廣大的中小企業(yè)來說是最理想的選擇，是最經濟有效的全方位的軟件系統(tǒng)，是工業(yè)界及學校廣泛采用的CAD/CAM系統(tǒng)。包括美國在內的各工業(yè)大國皆一致采用本系統(tǒng)作為設計和加工制造的標準，在世界范圍內擁有眾多的忠實用戶，在國際CAD /CAM領域，其裝機量居世界第一。

（三）任務驅動模式教學方法

在教學方法上，秉承“以企業(yè)需求為導向，以提高職業(yè)能力為核心”的理念，充分體現(xiàn)“教、學、做合一”思想，采用任務驅動模式，讓學生在完成任務的過程中完成理論與實踐的學生，做到“學中做，做中學”。

以二級圓柱齒輪減速器為例，任務分解如表1所示。CAD/CAM/實訓的內容與前期機械設計課程設計內容相銜接，任務中幾何建模的尺寸已在課程設計中初步計算得到。

在任務實施過程中，每項任務由七部分組成，包括任務描述、任務目標、任務分析、相關知識、任務實施、知識擴展和任務擴展，使學生在任務的完成過程中既學到了理論又掌握了實踐操作技能。

（四）教學的組織

在教學實施過程中，采用劃分小組的形式進行，以五人為一小組，共同完成一個產品。在任務實施前，由小組討論將產品生產過程進行任務分解，制定詳細地實施計劃，并合理分工，共同完成一個產品的開發(fā)。

四、結論

在應用型本科綜合改革試點過程，對CAD/CAM實訓課程進行開發(fā)與探討，采用任務驅動的教學模式，將理論知識與實踐操作相結合，既鞏固了理論知識，又可以使學生能夠熟練應用大型主流CAD/CAM軟件進行產品開發(fā)的能力，同時培養(yǎng)學生的學習能力、計劃和決策能力、解決問題的能力、合作能力等現(xiàn)代工程人員所應具備的綜合職業(yè)能力。

參考文獻

[1]張好徽.應用型本科教育人才培養(yǎng)模式的構建[J].齊齊哈爾職業(yè)學院學報，2011（ 01）：13-14

[2]郝洪艷，孔凡新，查光成. 新技術應用能力需求下CAD/CAM實訓教學體系的構建.中國現(xiàn)代教育裝備，2009（06）：123-125

[3]高偉強.機械CAD/CAE/CAM技術[M].武漢：華中科技大學出版社，2013（7）：4-10

[4]蔡長韜，胡光忠.計算機輔助設計與制造[M]. 重慶：重慶大學出版社，2013（1）：5-10endprint