運(yùn)用ＣＡＤ／ＣＡＭ技術(shù)　提高職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量

張方陽　陳小燕

摘要:從教學(xué)計(jì)劃、學(xué)習(xí)主體、教師水平、教學(xué)設(shè)施和教學(xué)方法等方面對(duì)應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)開展教學(xué),提高教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞:CAD/CAM技術(shù);職業(yè)教育;教學(xué)質(zhì)量

CAD/CAM技術(shù)即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù),作為一種教學(xué)手段已廣泛應(yīng)用于職業(yè)教育領(lǐng)域。它提供了新穎的教學(xué)方法,能夠很好地解決實(shí)際教學(xué)中的問題,從而提高職業(yè)教育的教學(xué)質(zhì)量。

教學(xué)計(jì)劃

職業(yè)教育具有區(qū)域性的特點(diǎn),應(yīng)根據(jù)本地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平制定相應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃。

教學(xué)計(jì)劃與本地區(qū)企業(yè)的技術(shù)現(xiàn)狀相適應(yīng)珠江三角洲地區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)異軍突起,這些制造企業(yè)多采用高科技的CAD/CAM技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。這就要求職業(yè)學(xué)校培養(yǎng)相應(yīng)的人才,在促進(jìn)本地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí),也使學(xué)校的發(fā)展充滿活力。

專業(yè)結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)制定教學(xué)計(jì)劃時(shí),應(yīng)清楚本地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有哪些產(chǎn)業(yè)部門及其隸屬關(guān)系,每種產(chǎn)業(yè)在本地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有多大比重,哪些是優(yōu)勢(shì)主體產(chǎn)業(yè)。這樣,才能搞好人才需求預(yù)測(cè),進(jìn)而合理進(jìn)行專業(yè)設(shè)置。

學(xué)習(xí)主體

進(jìn)行CAD/CAM教學(xué),學(xué)習(xí)主體應(yīng)具有一定的基本理論和基礎(chǔ)技能。

在教學(xué)中,應(yīng)將理論課與實(shí)習(xí)課有機(jī)結(jié)合,反復(fù)強(qiáng)化。以機(jī)電類教學(xué)為例,首先,在課堂上講授機(jī)制工藝方面的基本知識(shí);然后讓學(xué)生在工廠實(shí)習(xí),同時(shí)對(duì)機(jī)電類所涉及的工種如車、銑、刨、磨、焊、電等進(jìn)行實(shí)習(xí)教學(xué);再回到課堂中,應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)對(duì)各工種的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行詳細(xì)講解。學(xué)生較系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了專業(yè)知識(shí)后,再到工廠實(shí)習(xí),根據(jù)各人愛好專門學(xué)習(xí)車工、銑工或鉗工等工種,從而掌握一門較熟練的專業(yè)技能操作。最后,學(xué)生要憑著良好的專業(yè)基本功,利用CAD/CAM技術(shù),自己設(shè)計(jì)制造出優(yōu)秀的產(chǎn)品課件。

教師水平

教師是保證教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵,是職業(yè)技術(shù)教育三個(gè)基本條件(師資、教材、設(shè)備)的首要條件。這就要求教師本身要具備良好的綜合素質(zhì)。首先,應(yīng)具有較高的文化素質(zhì),精通本專業(yè)的基本理論,熟練掌握本專業(yè)的技術(shù)技能。其次,要具有應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)解決實(shí)際問題和推廣科學(xué)技術(shù)的能力,能夠應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)開展教學(xué)。

教學(xué)設(shè)施

在硬件方面,將電腦室的網(wǎng)絡(luò)與車間數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)連成一體。學(xué)生在電腦上設(shè)計(jì)好產(chǎn)品,仿真加工,通過反復(fù)模擬認(rèn)證,直至確認(rèn)正確無誤。這時(shí),由教師或?qū)I(yè)管理人員監(jiān)控,將設(shè)計(jì)好的程序和加工工藝流程發(fā)向網(wǎng)絡(luò)終端的數(shù)控機(jī)床,進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)。如果數(shù)控機(jī)床配備先進(jìn)的機(jī)器手和送料小車,基本可以實(shí)現(xiàn)無人化操作。

教學(xué)方法

無紙化教學(xué)以往設(shè)計(jì)人員總是離不開筆和紙。隨著電腦的出現(xiàn)和軟件的更新,設(shè)計(jì)者可以將設(shè)計(jì)理念通過電腦、網(wǎng)絡(luò),直接應(yīng)用到生產(chǎn)中去。在教學(xué)中,可采用同樣的方法,將學(xué)生的設(shè)計(jì)理念,通過電腦軟件設(shè)計(jì),經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),最后制造出模型。在此過程中的無紙化教學(xué),可以節(jié)省大量的教學(xué)資源,降低教學(xué)成本。同時(shí),可以及時(shí)調(diào)整學(xué)生的設(shè)計(jì)理念,從設(shè)計(jì)到加工,保證教學(xué)過程的流暢性。

模擬教學(xué)在《機(jī)械基礎(chǔ)》課程“連桿機(jī)構(gòu)”和《機(jī)械制圖》課程“設(shè)備裝配”的教學(xué)中,模擬教學(xué)得到了充分的應(yīng)用。過去,教師為了體現(xiàn)教學(xué)的真實(shí)性,要準(zhǔn)備大量的教具,花費(fèi)一定的時(shí)間和經(jīng)費(fèi),既增加了備課量,又增加了教學(xué)成本,還不一定會(huì)達(dá)到很好的教學(xué)效果。而利用CAD/CAM教學(xué),只需花費(fèi)較少的時(shí)間和精力,就可以達(dá)到很好的教學(xué)效果。如在電腦中設(shè)計(jì)一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu),使其進(jìn)行連動(dòng),進(jìn)而分析它們之間的運(yùn)動(dòng)模式,從而較好地完成教學(xué)任務(wù)。模擬教學(xué)另一個(gè)優(yōu)越性表現(xiàn)在對(duì)設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品進(jìn)行仿真加工。學(xué)生設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品如果在結(jié)構(gòu)、力學(xué)、可行性等方面均無問題,就可以直接生產(chǎn)加工了。設(shè)計(jì)與加工是否存在缺陷,缺乏設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的初學(xué)者無法辨別清楚。如圓弧槽底,就不能用立銑刀直接加工出來。在加工之前,可以利用CAD/CAM軟件進(jìn)行仿真加工,從而發(fā)現(xiàn)許多問題。如立銑刀在加工時(shí)能否避讓夾具;加工凹模時(shí),是否為螺旋下刀;刀具能否承受加工時(shí)所選切削深度的切削力;機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量是否適合加工;最后加工出來的產(chǎn)品在質(zhì)量上是否存在缺陷等。

參數(shù)化設(shè)計(jì)參數(shù)化設(shè)計(jì)是CAD/CAM技術(shù)的創(chuàng)新。設(shè)計(jì)者可以對(duì)物體一些關(guān)鍵性的參數(shù)進(jìn)行修改,從而改變物體原來的形狀、位置、結(jié)構(gòu)等,進(jìn)而判斷結(jié)構(gòu)的合理性并進(jìn)行剛性受力分析,使其更符合設(shè)計(jì)理念。對(duì)于光滑曲面,可采取不同光源,通過反射取得高斯曲線數(shù)據(jù)來分析、修改它的柔順度;通過曲面上曲線的曲率梳來修改它的曲率;利用雙色紋理圖、曲面縫隙/角度圖、點(diǎn)/曲線和曲面偏差圖識(shí)別曲面的缺陷或其他不良視覺效果,不斷完善產(chǎn)品設(shè)計(jì)。此種教學(xué)方法常用于空間自由度較大的曲面設(shè)計(jì)和復(fù)雜多變的模型設(shè)計(jì)。

工業(yè)設(shè)計(jì)由于CAD/CAM技術(shù)功能強(qiáng)大,在工藝美術(shù)領(lǐng)域也被廣泛應(yīng)用。利用CAD/CAM軟件,可以設(shè)計(jì)出高保真的圖片,既省時(shí)又省力,而且具有較好的親和力。加上多變的光源和絢麗的色彩,在工業(yè)設(shè)計(jì)和廣告畫的應(yīng)用上效果更好。CAD/CAM技術(shù)可以將設(shè)計(jì)所蘊(yùn)涵的美學(xué)和工程信息可視化。這樣,產(chǎn)品的功能、價(jià)值以及制造者的要求就可以從美學(xué)的角度得以更好地完善。

數(shù)控加工加工需要學(xué)生將所學(xué)過的知識(shí)組合到一起,也是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效果的最終檢驗(yàn)。高端產(chǎn)品可以充分體現(xiàn)CAD/CAM技術(shù)的優(yōu)越性。數(shù)控加工是CAD/CAM技術(shù)最后的關(guān)鍵環(huán)節(jié),利用它可以加工出各種高精度的產(chǎn)品。利用高新技術(shù)加工出的產(chǎn)品,外表的精湛可以在感觀上激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。掌握數(shù)控加工技術(shù)可為學(xué)生今后更好地適應(yīng)工作環(huán)境打下了良好的基礎(chǔ)。

模具設(shè)計(jì)過去,模具設(shè)計(jì)者需要考慮很多方面的問題,如分模、流道、模架、導(dǎo)柱、頂出機(jī)構(gòu)等;而設(shè)計(jì)中的一些缺陷又往往無法察覺,一旦出現(xiàn)了不合格產(chǎn)品,就會(huì)造成很大的損失。利用CAD/CAM技術(shù)就可以很好地解決這些問題。在軟件上先設(shè)計(jì)好產(chǎn)品,然后利用專門的模具設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì),直接調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)模架,進(jìn)行整個(gè)模具制造流程的模擬,最后對(duì)生成產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量分析,從而較好地完成整個(gè)模具設(shè)計(jì)過程,最大限度地降低出現(xiàn)廢品的幾率。

筆者經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐,在應(yīng)用多種教學(xué)方法的基礎(chǔ)上,進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)。在CAD/CAM軟件的講授中,就設(shè)計(jì)、制圖、裝配、加工、渲染等知識(shí)綜合地給學(xué)生講述,使他們從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)加工有一個(gè)完整的流程概念。培養(yǎng)他們?cè)陂_發(fā)產(chǎn)品時(shí)并行作業(yè):當(dāng)某一小組學(xué)生進(jìn)行模型設(shè)計(jì)和繪制圖紙時(shí),另一小組進(jìn)行工藝的編制和可行性分析,而另外一組就加工過程和程序進(jìn)行驗(yàn)證。如果哪一組出現(xiàn)了問題,要及時(shí)匯報(bào)給教師,教師分析、匯總,并對(duì)相關(guān)小組的內(nèi)容及時(shí)進(jìn)行調(diào)整,從而大大縮減一個(gè)產(chǎn)品從開發(fā)到生產(chǎn)的時(shí)間,提高了教學(xué)效率。從另外一個(gè)方面看,這也是對(duì)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作精神的培養(yǎng)。日前,各種形式的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、分析和加工技術(shù)已為多數(shù)行業(yè)廣泛采用。只有掌握尖端的技術(shù),才能在行業(yè)中處于領(lǐng)先的地位。對(duì)于教育事業(yè),CAD/CAM技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用更應(yīng)推廣,這對(duì)高新技術(shù)后備力量的培養(yǎng),對(duì)提升我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化水平都有很大的幫助。

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作者簡(jiǎn)介:

張方陽(1975—),男,吉林鎮(zhèn)賚人,碩士,廣東省佛山市順德梁銶琚職業(yè)技術(shù)學(xué)校機(jī)械一級(jí)教師,研究方向?yàn)镃AD/CAM技術(shù)、數(shù)控加工。

陳小燕(1975—),女,廣西玉林人,德國(guó)馬格德堡大學(xué)訪問學(xué)者,研究方向?yàn)閿?shù)控技能和設(shè)計(jì)軟件。

(本文責(zé)任編輯:洪雁)