基于實(shí)踐的模具CAM課程改革的探討

楊秋合 曹習(xí)芳

[摘? ? ? ? ? ?要]? 根據(jù)目前高職模具CAM課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，尤其是傳統(tǒng)CAM教學(xué)中基于刀具軌跡驗(yàn)證實(shí)訓(xùn)的弊端，從課堂重構(gòu)、技術(shù)關(guān)鍵以及師資建設(shè)三個(gè)角度提出課程改革的思路。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 模具CAM;課程改革;實(shí)踐

[中圖分類號(hào)]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2019）12-0042-02

CAM課程在培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)知識(shí)、職業(yè)技能、提高學(xué)生的就業(yè)優(yōu)勢(shì)等方面有不可或缺的地位。模具CAM課程作為模具專業(yè)的必修課、核心課程，體現(xiàn)了專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程知識(shí)的綜合應(yīng)用。它融合了機(jī)械制圖、模具材料、模具設(shè)計(jì)、模具工藝、機(jī)床加工等多方面的知識(shí)，學(xué)生之前修的各個(gè)單獨(dú)的學(xué)科知識(shí)將在本課程中融通并提高。但由于該課程涉及領(lǐng)域廣泛、實(shí)踐性強(qiáng)，因此開(kāi)展模具CAM課程方面的研究，提升學(xué)生對(duì)該課程實(shí)際應(yīng)用能力的掌握有著現(xiàn)實(shí)的需要，同時(shí)也對(duì)模具專業(yè)的特色形成與發(fā)展有著重要意義[1-3]。

一、CAM課程的現(xiàn)狀

在對(duì)已學(xué)完該課程的在杭高校學(xué)生和已就業(yè)學(xué)生的調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，高達(dá)87%的學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)該課程主要是為了畫圖、建模，97%的學(xué)生知道學(xué)習(xí)該課程后可以指導(dǎo)數(shù)控機(jī)床加工，具體如何指導(dǎo)加工則不懂，原因在于現(xiàn)行的模具專業(yè)課程的教學(xué)安排上。

目前的模具CAD/CAM課程一般由專業(yè)根據(jù)院校所在區(qū)域定位，從Ug、Cimatron、ProE、CATIA、MasterCAM、SurfCAM中選取適用于自身模具設(shè)計(jì)與加工特點(diǎn)的一種或幾種軟件作為平臺(tái)，由于CAM講授知識(shí)需有CAD基礎(chǔ)，因此內(nèi)容為設(shè)計(jì)建模和編程仿真兩大內(nèi)容，由理論教師根據(jù)軟件結(jié)構(gòu)講授，由于理論教師缺少模具生產(chǎn)相關(guān)知識(shí)，因此講授重點(diǎn)實(shí)質(zhì)上是軟件模塊與命令的應(yīng)用技巧。后續(xù)課程安排為模具加工實(shí)訓(xùn)，涉及CAM內(nèi)容的為模具數(shù)控加工，由實(shí)訓(xùn)教師講授完成。但由于現(xiàn)代的數(shù)控車床種類繁多，結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)以及主要性能都不一樣，不同廠家車床，其控制面板常常不同，它的G代碼和輔助功能的M代碼的含義不完全相同，甚至完全不同，CAM程序代碼不能直接通用，因此實(shí)訓(xùn)教師不可能對(duì)這些機(jī)床的編程及調(diào)試都熟悉并掌握。另外，這些實(shí)訓(xùn)教師大多來(lái)自企業(yè)生產(chǎn)一線，原先在企業(yè)所學(xué)、所用軟件與在課堂現(xiàn)用CAD/CAM軟件常存在差異、版本不一，甚至所用軟件完全不同，這樣就不能為學(xué)生前期所學(xué)軟件CAM知識(shí)有效地轉(zhuǎn)用于機(jī)床加工提供練習(xí)和指導(dǎo)。

更重要的是受上課時(shí)間限制及成本限制，理論教師只能指導(dǎo)學(xué)生熟悉所操作機(jī)床結(jié)構(gòu)、主要技術(shù)參數(shù)、操作系統(tǒng)、控制面板、G代碼、坐標(biāo)系等性能，然后根據(jù)機(jī)床自身系統(tǒng)編制簡(jiǎn)單加工程序，完成簡(jiǎn)單零件的加工。對(duì)這種始于理念（建模）、終于虛擬（仿真）的教學(xué)，使學(xué)生對(duì)CAD/CAM技術(shù)理解模糊、不到位，認(rèn)為CAD就是建模、CAM就是仿真，不知道軟件的通用性與CAM后置處理的NC程序的通用性，更不知道對(duì)諸如設(shè)計(jì)出來(lái)的通孔與盲孔的加工經(jīng)濟(jì)性有何差別、選擇1000 n/h與2000 n/h的轉(zhuǎn)速除了速度上的快慢外對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有何影響等。導(dǎo)致這種后果的原因是該課程缺少必要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，現(xiàn)行的CAD/CAM課程與現(xiàn)有實(shí)踐課程脫節(jié)。由此，由理論教師講授的CAD/CAM軟件課程知識(shí)在由實(shí)訓(xùn)教師指導(dǎo)的數(shù)控加工中沒(méi)有得到應(yīng)有的應(yīng)用——以CAM的NC代碼指導(dǎo)生產(chǎn)，表現(xiàn)出教學(xué)上的脫節(jié)。這也是理論教學(xué)的教師不懂機(jī)床操作、實(shí)踐教學(xué)的教師不懂理論的傳統(tǒng)師資隊(duì)伍所致。

教學(xué)上的脫節(jié)容易使學(xué)生在以下方面產(chǎn)生錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)：（1）CAD所建模型好就是好產(chǎn)品（但好模型未必能加工出來(lái)，即要考慮其工藝性）;（2）仿真參數(shù)的選取與實(shí)際加工參數(shù)選取原則一致（但事實(shí)上有些參數(shù)的選取有出入，甚至相反，如卡頭的選取、刀具直徑的選取等）;（3）電腦仿真與車間機(jī)床生產(chǎn)實(shí)做等同觀念。

因此，如何培養(yǎng)學(xué)生模具CAD/CAM知識(shí)與技能，轉(zhuǎn)化學(xué)生的建模（設(shè)計(jì)出來(lái)的未必能加工出來(lái)）與加工觀念（加工參數(shù)選?。囵B(yǎng)學(xué)生立足于生產(chǎn)加工實(shí)際的設(shè)計(jì)理念與編程理念。學(xué)以致用，得以驗(yàn)證，是模具CAD/CAM課程改革的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。

二、CAM課程改革的實(shí)施

課程是實(shí)現(xiàn)教育目的的重要途徑，是集中體現(xiàn)和反映教育思想和教育觀念的載體，也是組織教育教學(xué)活動(dòng)最主要的依據(jù)，因此，課程居于教育的核心地位。CAM課程的開(kāi)設(shè)目的是使學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)軟件使用方法技巧，掌握計(jì)算機(jī)輔助造型設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控編程的基本方法，能夠解決實(shí)際工程的問(wèn)題，并反過(guò)來(lái)促進(jìn)學(xué)生對(duì)CAD/CAM軟件的有效使用，為社會(huì)提供數(shù)字化生產(chǎn)一線的高素質(zhì)高技能人才，這是實(shí)踐高職人才培養(yǎng)的精髓所在。對(duì)《模具CAM技術(shù)》課程而言，如何擺脫教學(xué)中的造型與仿真依賴，實(shí)現(xiàn)與真實(shí)產(chǎn)品工藝加工的對(duì)接，使學(xué)生看得見(jiàn)、摸得著，在微觀實(shí)現(xiàn)“工學(xué)結(jié)合”，成為打造有特色的先進(jìn)模具制造專業(yè)教學(xué)的主要障礙。根據(jù)前面所述，問(wèn)題解決的關(guān)鍵在于以下三點(diǎn)。

（一）教學(xué)課堂重構(gòu)

由于CAM加工編程中需要對(duì)模型進(jìn)行必要補(bǔ)充，因此一般CAM課程前期階段需要對(duì)CAM載體軟件的CAD部分內(nèi)容補(bǔ)充講解，尤其是前期CAD軟件與后期CAM軟件非同一軟件時(shí)。在通用平面草繪、曲面造型、實(shí)體造型，裝配以及零件自動(dòng)編程的能力，包括選擇加工刀具、毛坯的生成、加工工藝參數(shù)的確定，確定加工路線和設(shè)置安全平面等基礎(chǔ)知識(shí)之外，重點(diǎn)考查CAM的NC代碼并聯(lián)機(jī)床后實(shí)際的實(shí)訓(xùn)需求，即按照課程制定新的模具CAD/CAM課程標(biāo)準(zhǔn)，并按照產(chǎn)品造型—模具設(shè)計(jì)—數(shù)控編程—仿真模擬—聯(lián)機(jī)轉(zhuǎn)換—產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的模塊，分解任務(wù)，并根據(jù)專業(yè)技能要求（見(jiàn)下圖）建立實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。圖中線內(nèi)左邊框內(nèi)部分為傳統(tǒng)授課技能，右邊框內(nèi)為新加技能。邊框外為后續(xù)授課技能。實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段的重構(gòu)，確定“雙師制”下的CAD/CAM課程由虛擬產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)及實(shí)施方案，編寫相應(yīng)度符合課程特點(diǎn)的項(xiàng)目化教材，這是實(shí)現(xiàn)CAM課程改革的基本保證。