論“CAM與數(shù)控加工”課程融合教學(xué)載體研制

李亞平

[摘 要]課程“CAM與數(shù)控加工”整合了CAM與數(shù)控編程、數(shù)控加工實訓(xùn)、數(shù)控加工工藝等課程的內(nèi)容，構(gòu)建了數(shù)控技術(shù)專業(yè)的核心技術(shù)課程，作為課程的教學(xué)載體運(yùn)動機(jī)構(gòu)承載在CAM軟件的加工造型學(xué)習(xí)、數(shù)控車削和數(shù)控銑削的加工技能學(xué)習(xí)，融合了多門課程的知識點(diǎn)和技能點(diǎn)。教學(xué)載體的系列化設(shè)計和改進(jìn)將為專業(yè)課程知識的融合提供了一定的參考價值。

[關(guān)鍵詞]CAM；課程融合；教學(xué)載體

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2017.27.221

1 課程概述

1.1 課程性質(zhì)

“CAM與數(shù)控加工”是數(shù)控技術(shù)專業(yè)的核心課程，是面向數(shù)控工藝員崗位，實現(xiàn)核心職業(yè)能力——應(yīng)用CAD/CAM軟件進(jìn)行計算機(jī)輔助設(shè)計和計算機(jī)輔助加工，通過傳輸介質(zhì)在數(shù)控設(shè)備完成零件實物加工。課程位于整個數(shù)控技術(shù)專業(yè)課程鏈條的后部，其前期課程有機(jī)械制圖與CAD、機(jī)加工實訓(xùn)、機(jī)械加工與裝配等專業(yè)課程。

1.2 設(shè)計思路

課程強(qiáng)調(diào)工作過程導(dǎo)向的教學(xué)方式，采用項目教學(xué)法，融教、學(xué)、做為一體，讓學(xué)生“在學(xué)中做，在做中學(xué)”，通過對較復(fù)雜典型零件的加工實踐使學(xué)生具備獨(dú)立完成機(jī)械零件的加工工藝制定、程序編制、成品加工等工作過程的能力。

課程需要設(shè)計教學(xué)載體，選擇CAXA制造工程師為授課軟件，學(xué)習(xí)CAM計算機(jī)輔助造型基礎(chǔ)、數(shù)控加工零件技能及零部件組裝機(jī)構(gòu)技能。課程通過典型工作任務(wù)的學(xué)習(xí)與制作，使學(xué)生熟練操作數(shù)控車床、加工中心，學(xué)會較復(fù)雜機(jī)械零件數(shù)控加工工藝的編制方法，具備數(shù)控程序的編寫、數(shù)控零件的加工、裝配及檢測等相關(guān)知識和能力。

“CAM與數(shù)控加工”課程圍繞能力目標(biāo)設(shè)計了典型工作任務(wù)（典型加工零件產(chǎn)品），以“工作任務(wù)”為依托，突出以學(xué)生為中心、以成果為依據(jù)的項目教學(xué)模式。以工作過程為學(xué)習(xí)手段，以項目教學(xué)為模式，以教學(xué)活動為單元來開展教學(xué)，從而保證核心職業(yè)能力的實現(xiàn)，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生CAM設(shè)計與數(shù)控加工能力的目的。

課程基本框架如下：

任務(wù)1 機(jī)構(gòu)CAM造型設(shè)計與加工；

任務(wù)2 機(jī)構(gòu)典型車削零件加工；

任務(wù)3 機(jī)構(gòu)典型銑削零件加工；

任務(wù)4 運(yùn)動機(jī)構(gòu)裝配調(diào)試。

上述四個教學(xué)任務(wù)將以教學(xué)項目為依托，每個項目下有若干個教學(xué)活動為基礎(chǔ)，以保證數(shù)控工藝與編程能力的培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)。在項目實施上要求車間現(xiàn)場環(huán)境教學(xué)，組織學(xué)生數(shù)控機(jī)床真實環(huán)境的實際操作，針對問題開展討論，通過探究的過程使學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，在教師的引導(dǎo)下解決問題，進(jìn)行現(xiàn)場實體零件加工，實現(xiàn)教、學(xué)、做一體化教學(xué)。

1.3 課程目標(biāo)

（1）能CAM繪制零件的平面圖；

（2）能CAM繪制零件實體造型圖；

（3）能CAM繪制結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件的造型圖；

（4）能制作零件（平面類和曲面類）的加工程序及工藝文件；

（5）能夠依據(jù)零件圖合理編制零件數(shù)控加工工藝文件；

（6）能夠根據(jù)工藝文件手工編制、CAM輔助設(shè)計數(shù)控加工程序；

（7）能夠操作數(shù)控設(shè)備按要求完成車削、銑削零件的數(shù)控加工；

（8）能夠使用常用量具對零件進(jìn)行質(zhì)量檢驗；

（9）能夠根據(jù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)要求，制定合理的裝配工藝文件并裝配調(diào)試。

2 教學(xué)載體研制與分析

機(jī)械零件機(jī)構(gòu)及產(chǎn)品非常多，在開發(fā)典型工作任務(wù)時，既要考慮工作過程的真實性，也要考慮與教學(xué)規(guī)律相結(jié)合，考慮教學(xué)的適用性，因此教學(xué)載體的設(shè)計尤為重要。

2.1 教學(xué)載體研制

運(yùn)動機(jī)構(gòu)是構(gòu)成機(jī)械的重要組成部分，其主要實現(xiàn)機(jī)器動力和運(yùn)動的傳遞和轉(zhuǎn)化。

教學(xué)載體的典型運(yùn)動機(jī)構(gòu)如圖1所示的零件加工表面包括了直線、圓弧、螺紋、曲線、曲面、倒角、平面凸輪輪廓、型腔、孔系等型面。運(yùn)動機(jī)構(gòu)通過一凸輪的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)頂桿的往返運(yùn)動，是一個將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動的運(yùn)動轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)組成的零件及部件包括頂桿、橢圓凸輪軸、凸模、凹模、配合件、手柄和連桿等。

教學(xué)載體加工零件基本覆蓋了數(shù)控加工中的全部輪廓，還要求綜合控制尺寸精度、形位精度和配合間隙的技能，并按照裝配圖技術(shù)要求完成套件零件的加工與裝配，按照運(yùn)動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動要求完成特定的運(yùn)動。機(jī)構(gòu)綜合性很強(qiáng)。綜合常用的典型加工工藝和加工指令，每一部分都是一個獨(dú)立的典型加工零件，裝配在一起，通過調(diào)試，就構(gòu)成一個可以實際應(yīng)用的運(yùn)動機(jī)構(gòu)如圖2所示。由此也可使學(xué)生建立起系統(tǒng)和整機(jī)的概念，具有較強(qiáng)的實用性。

2.2 教學(xué)載體CAM造型加工知識點(diǎn)分析

教學(xué)載體運(yùn)動機(jī)構(gòu)中的橢圓凸輪軸、凸模、凹模需要運(yùn)用CAXA軟件進(jìn)行CAM造型加工。加工中運(yùn)用CAM課程中的繪制零件的平面圖、繪制實體造型圖、制作零件（平面類和曲面類）的加工程序及工藝文件并生成數(shù)控加工程序等知識點(diǎn)。

主要CAM加工方法涉及平面輪廓加工、平面區(qū)域加工、鉆孔加工、輪廓線加工、曲面區(qū)域加工、參數(shù)線加工、投影加工、等高粗加工、導(dǎo)動線加工、等高精加工等。在加工方法運(yùn)用中要掌握各種加工方法所針對的加工對象的零件形狀，能夠繪制相應(yīng)的加工造型圖。會在加工中選擇適合的選項及加工參數(shù)，并在相應(yīng)對話框中設(shè)置工藝數(shù)值。知道加工刀具的種類，會根據(jù)零件加工方法選擇適合的刀具。會生成刀具加工軌跡，知道刀具軌跡仿真的顯示方式及軌跡仿真的操作。最終生成加工程序代碼及加工工藝單。

2.3 教學(xué)載體加工技能點(diǎn)分析

2.3.1 數(shù)控車削加工

成形面類零件加工的工藝分析；刀具的選擇和切削用量的確定；數(shù)控車床加工成形面的方法（G71、G72、G73、G70）；圓弧插補(bǔ)指令編制成型面加工程序及編程中的有關(guān)計算；螺紋類零件加工的尺寸計算、工藝分析和切削用量的選擇；數(shù)控加工螺紋指令G32、G92、G76；數(shù)控車床加工螺紋的程序編制知識。endprint

車削加工工藝相關(guān)知識，數(shù)控車削操作技能要求：如車曲面時，可按照圖形做曲面樣板；考慮學(xué)習(xí)者的安全，不準(zhǔn)開機(jī)鉸螺紋。加工建議工時要求。

2.3.2 數(shù)控銑削加工

會平面輪廓線加工、輪廓線精加工、平面區(qū)域加工、等高線粗加工等加工方法的設(shè)置及操作知識；軌跡仿真操作技能；生成工藝單和G代碼的操作技能；孔、輪廓及腔槽類零件加工的工藝分析、刀具的選擇和切削用量的確定；刀具路徑的規(guī)劃及銑削加工工藝知識。

數(shù)控銑削操作技能：如使用尋邊器確定工件零點(diǎn)時采用碰雙邊法。精銑采用順銑，以提高表面加工質(zhì)量。用立銑刀銑削內(nèi)輪廓時，應(yīng)先用鍵槽銑刀在工件上預(yù)銑工藝孔，避免立銑刀中心垂直切削工件。加工建議總工時等加工效率要求。

2.3.3 運(yùn)動機(jī)構(gòu)裝配技能

裝配工作包括：清洗、連接、校正調(diào)整與配作、平衡、驗收試驗以及油漆、包裝等內(nèi)容。裝配精度包括：①距離精度；②相互位置精度；③相對運(yùn)動精度；④接觸精度。

生產(chǎn)中保證裝配精度的方法有：互換法、選配法、修配法和調(diào)整法。

裝配順序的確定：①選擇基準(zhǔn)件、零件或低一級的裝配單元；②安排順序規(guī)律：先下后上、先難后易、先重大后輕小、先精密后一般。

裝配工藝規(guī)程文件的編寫技能。

3 基于教學(xué)載體的考核方案

依據(jù)崗位工作要求，結(jié)合教學(xué)實際，運(yùn)用教學(xué)載體實施教學(xué)過程中制訂了職業(yè)能力目標(biāo)考核方案和職業(yè)素養(yǎng)目標(biāo)。職業(yè)能力目標(biāo)依據(jù)課程目標(biāo)制定了相應(yīng)的考核標(biāo)準(zhǔn)和考核方式，考核方式多為項目制作并有成果佐證材料。職業(yè)素養(yǎng)目標(biāo)依據(jù)企業(yè)工作崗位制定，基于載體加工流程進(jìn)

4 結(jié) 論

“CAM與數(shù)控加工”課程作為數(shù)控技術(shù)專業(yè)學(xué)生的核心技術(shù)課程，密切聯(lián)系著工作崗位的職業(yè)素質(zhì)要求和崗位能力，課程通過教學(xué)載體——運(yùn)動機(jī)構(gòu)典型零部件整合了CAM與數(shù)控編程、數(shù)控加工實訓(xùn)、數(shù)控加工工藝等課程的內(nèi)容，對多門課程的多個知識點(diǎn)和技能點(diǎn)進(jìn)行了融合，使學(xué)生在機(jī)構(gòu)零件的設(shè)計、加工和裝配中學(xué)習(xí)到專業(yè)CAM設(shè)計造型、數(shù)控車削和數(shù)控銑削的加工知識和技能。載體的設(shè)計可結(jié)合不同學(xué)生的實際情況和教學(xué)課時進(jìn)行合理的調(diào)整，進(jìn)行系列化的設(shè)計加工調(diào)整，通過教學(xué)實踐取得了很好的效果。

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