基于激光加工的CAD制圖教學(xué)方法的研究

劉云志　張燕琴

【摘 要】針對目前在機(jī)械制圖教學(xué)中的2D軟件繪圖的教學(xué)現(xiàn)狀，提出了結(jié)合激光加工進(jìn)行CAD制圖教學(xué)的教學(xué)方法。不僅可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也能提高學(xué)生的動(dòng)手能力。尤其重要的是，通過該方法的教學(xué)，可以促進(jìn)學(xué)生對機(jī)械制圖課程的理解與實(shí)際運(yùn)用。

【關(guān)鍵詞】激光加工;CAD制圖;教學(xué)方法

中圖分類號： G434;TU238.2-4? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）29-0172-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.29.081

0 前言

CAD制圖的教學(xué)主要是結(jié)合2D軟件來進(jìn)一步加強(qiáng)機(jī)械制圖的教學(xué)，該方法不僅可以讓學(xué)生掌握繪圖軟件的運(yùn)用，同時(shí)也能通過CAD繪圖加強(qiáng)識圖技能。但如果在該基礎(chǔ)上，結(jié)合激光加工的方法進(jìn)行教學(xué)，效果會(huì)更加明顯。

結(jié)合激光加工的CAD制圖，就是在CAD制圖教學(xué)的過程中，融入激光加工，使虛擬的圖形變成一個(gè)具體的實(shí)物。從而來加強(qiáng)學(xué)生的理論學(xué)習(xí)和實(shí)際加工技能，進(jìn)一步使學(xué)生對機(jī)械制圖的課程有具體的認(rèn)識和理解。

1 教學(xué)過程

圖1 孫悟空圖形繪制

首先可以選擇合適的素材，進(jìn)行2D圖形的繪制，基本可以從兩方面入手，一是要提高學(xué)習(xí)的趣味性，二是圖形要有一定的繪圖難度，繪制完成后可以提高繪圖技能。鑒于以上原因，可以選擇一些動(dòng)畫人物類的圖形。在此，以孫悟空的動(dòng)畫形象為素材，要求學(xué)生進(jìn)行CAD繪圖，并用激光切割機(jī)加工成實(shí)物。

其次，分析該圖形，線條復(fù)雜，輪廓曲折，繪制有一定的難度。在實(shí)際繪圖中，學(xué)生采用了諸多方法進(jìn)行繪制。而在CAD繪制過程中，不自覺的用到了許多命令、圖層等，最后繪制圖形如圖1所示。

圖2 孫悟空加工排版圖

繪制完2D圖形，就轉(zhuǎn)成相應(yīng)的dxf的格式，導(dǎo)入到激光加工的軟件中，進(jìn)行排版，設(shè)置參數(shù)，調(diào)整速度與功率，如圖2所示。在該圖中，至少要設(shè)置三個(gè)圖層，第一層為加工外輪廓，取加工速度值為10，功率為30，第二層為圖案陰影，取加工速度值為20，功率為20，第三層要進(jìn)行分離切割，功率要大些，所以取加工速度值為5，功率為85。參數(shù)設(shè)置完成后，可以先進(jìn)行模擬加工，然后選擇亞克力板材，進(jìn)行激光切割。最后加工實(shí)物圖與CAD圖，如圖3所示。

圖3 孫悟空CAD圖形和激光加工實(shí)物圖

2 教學(xué)拓展

對于激光切割加工，主要是加工線條，雖然可以根據(jù)情況進(jìn)行線條深度切割的調(diào)節(jié)，但對圖案陰影，如剖面，在加工中是不能夠識別的。在CAD繪圖軟件里，可以進(jìn)行剖面的表達(dá)，但轉(zhuǎn)成dxf文件導(dǎo)入到激光加工軟件中，卻是失去圖形元素，使圖形的表達(dá)只剩下孤立的線條，填充的剖面圖形特征已經(jīng)丟失。如此一來，就意味著激光加工出來的圖案不夠豐富，層次不夠鮮明，圖形表達(dá)單調(diào)，且不完整。為了解決這一問題，進(jìn)行了多種嘗試，最后在原有的激光加工機(jī)器的情況下，預(yù)先在CAD設(shè)置中，將剖面圖形的比例和角度設(shè)置到一個(gè)合適的值，并單獨(dú)放置到一個(gè)剖面圖層，再打散成線條，然后轉(zhuǎn)成dxf，導(dǎo)入到激光切割軟件中，就可以進(jìn)行剖面圖案的加工了。

在CAD的學(xué)習(xí)與激光加工的過程中，學(xué)生不僅克服了CAD操作的困難，也在激光加工的過程中，不斷地探索一些新的加工方法。學(xué)生每完成一個(gè)產(chǎn)品，學(xué)習(xí)上就會(huì)有一個(gè)大的進(jìn)步。而且在加工過程中，還需要進(jìn)行材料的選擇，針對不同的材料，不同的厚度，要設(shè)置不同的參數(shù)，而且激光的焦距也要進(jìn)行調(diào)節(jié)，這些需要具備一個(gè)綜合的知識?？傊?，通過激光加工與CAD相結(jié)合的方法，不僅加強(qiáng)了學(xué)生CAD的繪圖技能，還能加強(qiáng)學(xué)生對材料的認(rèn)識，另外通過對激光切割機(jī)參數(shù)的調(diào)試與機(jī)器的操作及保養(yǎng)，也具備了激光切割機(jī)器操作的技能。

通過一整套的包含CAD制圖，材料選擇，激光加工，最后做成實(shí)物的過程，學(xué)生不僅在2D軟件操作上，得到了很大進(jìn)步，同時(shí)也對機(jī)械制圖的理解和運(yùn)用也有了一個(gè)具體的認(rèn)識。學(xué)生也意識到學(xué)好CAD制圖的重要性與實(shí)用性，尤其在在機(jī)械制造與加工中所起到的關(guān)鍵作用，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣濃厚，學(xué)習(xí)效果顯著增強(qiáng)。

因?yàn)橛辛松鲜龌A(chǔ)，學(xué)生后續(xù)又根據(jù)各自的興趣愛好，選擇了其它的一些有趣素材，獨(dú)立完成CAD繪圖，并加工成實(shí)物。

3 結(jié)語

本文以CAD繪圖與激光加工的實(shí)例進(jìn)行了過程分析，提出了CAD軟件繪圖與激光加工相結(jié)合的方法，不僅能提升學(xué)生的繪圖技能，又能加強(qiáng)學(xué)生激光加工的動(dòng)手能力。該教學(xué)方法的改進(jìn)，提高了教學(xué)效率，增強(qiáng)了CAD制圖的教學(xué)效果，推動(dòng)了學(xué)生對機(jī)械制圖課程的理解與運(yùn)用，有效地促進(jìn)了教學(xué)方法的改革。

【參考文獻(xiàn)】

[1]包玉梅，周雁豐.機(jī)械制圖與CAD基礎(chǔ)習(xí)題集[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2019.

[2]陳立亮.材料加工CAD/CAE/CAM技術(shù)基礎(chǔ)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2019.

[3]鄭啟光，邵丹.激光加工工藝與設(shè)備[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2019.