CAD/CAM技術(shù)模塊化實踐教學體系研究

張紅蕾 袁鐵軍 黃曉峰

鹽城工學院 機械工程學院，江蘇 鹽城 224000

CAD/CAM技術(shù)模塊化實踐教學體系研究

張紅蕾 袁鐵軍 黃曉峰

鹽城工學院 機械工程學院，江蘇 鹽城 224000

根據(jù)原有CAD/CAM技術(shù)實踐教學模式中存在的一些問題，結(jié)合CAD/CAM技術(shù)教學要求，對CAD/CAM技術(shù)內(nèi)容進行模塊化劃分，建立包括課內(nèi)實驗、課外實踐、綜合訓練、創(chuàng)新應用的模塊化實踐教學體系，并以多模塊實踐教學方法進行實踐，從而培養(yǎng)學生分析和解決工程實際問題的能力，為制造業(yè)信息化培養(yǎng)高級工程技術(shù)人才。

CAD/CAM；模塊化；實踐教學體系

引言

隨著電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，CAD/CAM技術(shù)的應用已遍及各個工程領(lǐng)域，有力地推動了制造業(yè)的發(fā)展，使傳統(tǒng)制造不斷向以先進制造技術(shù)和信息化制造技術(shù)為代表的現(xiàn)代制造發(fā)展。作為先進制造技術(shù)和制造業(yè)信息化的基礎(chǔ)，CAD/CAM技術(shù)的應用水平已經(jīng)成為衡量企業(yè)綜合實力的重要標志。可以預料，隨著市場競爭的日趨激烈，以CAD/CAM技術(shù)為代表的先進設計、制造技術(shù)在我國的應用推廣進程會進一步加快[1]。在這種背景下，CAD/CAM技術(shù)就成為從事機械產(chǎn)品設計與制造人員必須掌握的先進技術(shù)手段。因此，如何有效地、合理地開展CAD/CAM技術(shù)教學工作就成為擺在高校相關(guān)專業(yè)教師面前的重要任務。

CAD/CAM技術(shù)是在學習計算機應用基礎(chǔ)、工程圖學、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機網(wǎng)絡技術(shù)、機械設計、數(shù)控加工等多門機械類課程基礎(chǔ)上，通過對多學科、多知識的綜合應用，最終使學生了解CAD/CAM技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展，掌握CAD/CAM技術(shù)的基本理論，了解和熟悉CAD/CAM相關(guān)技術(shù)及軟件，培養(yǎng)學生分析和解決工程實際問題的能力[2]。目前，為適應社會需求，工科院校普遍開設了CAD/CAM技術(shù)課程及相關(guān)實驗，但傳統(tǒng)的教學模式重理論、輕實踐，只注重理論教學工作，缺乏與實踐之間的聯(lián)系和完善的實踐教學體系的建立，導致在培養(yǎng)學生動手和實踐能力方面還有許多不足。另一方面，對于應用型本科院校而言，CAD/CAM技術(shù)教學要求更重視學生的工程實踐能力培養(yǎng)和實踐教學工作，實踐教學的質(zhì)量直接關(guān)系著CAD/CAM技術(shù)教學工作的成敗。

綜上可見，工程實踐能力的培養(yǎng)是建立新的CAD/CAM技術(shù)實踐教學體系的目標。本文從此目標出發(fā)，改變傳統(tǒng)實踐教學模式，建立CAD/CAM技術(shù)模塊化實踐教學體系。

1 CAD/CAM技術(shù)模塊化實踐教學體系

CAD/CAM技術(shù)模塊化實踐教學體系是建立在相應的模塊化教學內(nèi)容基礎(chǔ)上，通過模塊化的教學方法實施。下面分別對其教學內(nèi)容和方法進行研究。

1.1 模塊化實踐教學內(nèi)容

CAD/CAM技術(shù)所涉及的內(nèi)容十分廣泛，從字面含義來看，包括計算機輔助設計（CAD, Computer Aided Design）和計算機輔助制造（CAM, Computer Aided Manufacturing）；實際上，它的內(nèi)容還涵蓋了計算機輔助工程（CAE, Computer Aided Engineering）、計算機輔助工藝設計（CAPP, Computer Aided Program Planning）以及計算機集成制造技術(shù)等，是應用計算機協(xié)助人們進行產(chǎn)品設計、分析到最終制造，從而貫穿產(chǎn)品全生命周期的綜合性技術(shù)。

根據(jù)以上CAD/CAM技術(shù)的內(nèi)容，可以將其分為幾個相對獨立的模塊組織實踐教學，針對每一部分的實踐內(nèi)容進行強化練習，加深學生對相應知識的理解和實踐應用?？傮w上可將CAD/CAM技術(shù)實踐教學內(nèi)容分為CAD模塊、CAE模塊、CAPP模塊、CAM模塊和CAD/CAM集成制造模塊[3]。CAD模塊的實驗目的是培養(yǎng)學生以計算機為工具輔助完成產(chǎn)品設計過程中各項工作的能力，從而提高產(chǎn)品設計質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低產(chǎn)品成本。在此模塊可以設置二維圖繪制、三維幾何造型、零件裝配等實驗項目。CAE模塊是在前面CAD模塊中完成的三維實體建?；A(chǔ)上，從產(chǎn)品的方案設計階段開始，按照實際使用條件進行仿真和結(jié)構(gòu)分析，從而按照性能要求進行設計和綜合評價，以便從多個設計方案中選擇最佳方案。在此模塊可以設置零部件有限元模態(tài)分析、優(yōu)化計算、動態(tài)仿真和可靠性設計等實驗項目。CAPP 模塊是以計算機為輔助手段解決產(chǎn)品制造過程中存在的有關(guān)材料、工具、工裝、過程等工藝問題。在此模塊實驗中可以進行軟件輔助工藝編程的實踐練習。CAM模塊通常是指數(shù)控程序的編制，包括刀具路徑的規(guī)劃、刀位文件的生成、刀具軌跡的仿真及NC代碼的生成等。此模塊核心的實驗內(nèi)容是利用計算機進行數(shù)控程序編制。在前面的實驗模塊內(nèi)容完成以后，可以在CAD/CAM集成制造模塊中進行綜合任務實驗，將前面的實驗內(nèi)容進行強化和運用，培養(yǎng)學生利用計算機軟件及數(shù)控加工設備輔助完成產(chǎn)品生命全周期中的設計、分析及加工制造的能力。在將CAD/CAM技術(shù)實踐教學內(nèi)容進行模塊化后，可以根據(jù)CAD/CAM技術(shù)教學進程合理地安排實踐教學的流程和內(nèi)容，層層推進，構(gòu)建科學的實踐教學體系內(nèi)容，如圖1所示。

圖1 CAD/CAM技術(shù)實踐教學內(nèi)容和流程

1.2 模塊化實踐教學方法

對于上述不同的實踐教學內(nèi)容，采用不同模塊的方法開展實踐教學。常用的實踐教學方法模塊有課內(nèi)實驗、課外實踐、綜合訓練和創(chuàng)新應用。課內(nèi)實驗主要采用現(xiàn)場演示、訓練教學，同時加強學生對實驗預習的檢查，提高學生的實驗效率；加強對實驗過程和實驗結(jié)果的檢查，提高實驗的效果。課外實踐主要采用引導教學，布置課外實踐任務，幫助學生解答實踐過程中遇到的難題，增強學生自我解決實踐問題的能力。在綜合訓練中，采用集中講解與個別輔導的方法。集中講解綜合訓練環(huán)節(jié)中的難點和重點，在實踐活動中進行現(xiàn)場進行輔導，避免了實踐教學與理論教學脫節(jié)現(xiàn)象，切實地提高學生的實際動手能力。在創(chuàng)新應用模塊中，采用啟發(fā)式教學方法，講解創(chuàng)新的方法，引導學生進行創(chuàng)新，對創(chuàng)新活動中所運用的工作原理、方法、可能性進行指導與評價。以上四個實踐方法模塊可以在CAD/CAM技術(shù)實踐教學環(huán)節(jié)中依次實施，由淺入深地提高學生的工程實踐能力。具體來講，CAD、CAE實踐模塊的主要內(nèi)容為產(chǎn)品設計和分析相關(guān)的實驗，在個人計算機上即可完成，所以在此模塊實踐教學中采用課內(nèi)實驗為主的方法，提高利用計算機相關(guān)軟件內(nèi)對產(chǎn)品進行設計和分析的能力。CAPP、CAM實踐模塊的內(nèi)容與具體的產(chǎn)品生產(chǎn)設備和環(huán)境相關(guān)，故多放在課外實踐模塊中進行。對產(chǎn)品進行工藝制定和數(shù)控編程后，現(xiàn)場引導學生如何利用CAD/CAM技術(shù)進行產(chǎn)品的加工。而在綜合訓練模塊中的實驗則以CAD/CAM集成制造內(nèi)容為主，鍛煉學生利用CAD/CAM技術(shù)和軟件綜合解決工程實際問題的能力。在前面幾個模塊的教學之后，還可以指導學有余力的學生進行創(chuàng)新應用的實踐鍛煉。通過各種CAD/CAM技術(shù)及機械設計創(chuàng)新大賽等，進一步提升學生的學習興趣和創(chuàng)新實踐能力。

2 CAD/CAM技術(shù)模塊化實踐教學體系實施和效果

在CAD/CAM技術(shù)實踐教學實施過程中，以Pro/E、UG等綜合軟件和數(shù)控加工設備為實踐平臺，將實踐內(nèi)容以模塊方式組織，循序漸進、由淺入深，在每一模塊中進行針對性的實踐練習，使學生逐步適應、步步為營；同時通過多種模塊實踐教學方法進行穿插強化，進一步提高學生的工程實踐能力。實踐證明構(gòu)建模塊化的實踐教學體系，使實踐教學與理論教學緊密聯(lián)系，既鞏固了理論知識又突出了學生動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，強化了學生綜合工程素質(zhì)，達到了預期的實踐教學效果。

3 結(jié)語

CAD/CAM技術(shù)具有很強的工程性和實踐性。CAD/CAM技術(shù)實踐教學體系、內(nèi)容和方法等還需要不斷地研究和探索。良好的CAD/CAM技術(shù)實踐教學體系的建立對于制造業(yè)信息化人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)至關(guān)重要。

[1]王定標，郭茶秀，向颯.CAD/CAE/CAM [M].化學工業(yè)出版社，2005.

[2]鄧敏和，梁式.CAD/CAM綜合實驗的實踐與思考[J].實驗科學與技術(shù)，2004（2）:67-68.

[3]葛友華.機械CAD/CAM [M].西安電子科技大學出版社，2008.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.20.105

張紅蕾（1983-），男，碩士研究生，講師，研究領(lǐng)域為數(shù)字化設計制造。