集成式數(shù)控技術(shù)與CAD/CAM實(shí)踐教學(xué)模式的研究

摘 要:針對機(jī)械類類專業(yè)人才培養(yǎng)的需求，提出一種數(shù)控技術(shù)與CAD/CAM集成式實(shí)踐教學(xué)模式，闡述了實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生提供數(shù)控與CAD/CAM的集成實(shí)踐環(huán)境，實(shí)現(xiàn)從實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容到教學(xué)過程的集成式培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞:實(shí)踐教學(xué)數(shù)控技術(shù)CAD/CAM

中圖分類號:G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(a)-0081-01

1 概述

“數(shù)控技術(shù)”、“CAD/CAM” (計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造)是機(jī)械類專業(yè)理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的主干課程，兩門課程的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣、不可分離。針對機(jī)械類專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)，需要加強(qiáng)計(jì)算機(jī)仿真、CAD/CAM、信息共享和知識結(jié)構(gòu)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容改革[1]。

發(fā)達(dá)國家在數(shù)控技術(shù)與CAD/CAM實(shí)踐教學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行了從硬件到軟件的改革。在數(shù)控技術(shù)與CAD/CAM教學(xué)組織和內(nèi)容設(shè)置中，需要把現(xiàn)代技術(shù)引入課程教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生面向工程的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。[2]

本文針對面向機(jī)械類專業(yè)人才培養(yǎng)需求，提出建立一種數(shù)控技術(shù)與CAD/CAM集成式實(shí)踐教學(xué)模式，搭建了實(shí)踐教學(xué)平臺，為學(xué)生提供在學(xué)校就能熟悉企業(yè)數(shù)控與CAD/CAM的真實(shí)工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)從實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容到教學(xué)過程的集成式培養(yǎng)。

2 集成式的數(shù)控技術(shù)與CAD/CAM實(shí)踐教學(xué)體系

集成式數(shù)控技術(shù)與CAD/CAM實(shí)踐教學(xué)是基于Internet技術(shù)，構(gòu)建信息流在制造裝備的底層之間及底層與設(shè)計(jì)端上層之間通信的網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)環(huán)境，形成環(huán)環(huán)相扣的教學(xué)集成。其集成式教學(xué)體系的框架如圖1所示。

該體系以理論課程為知識源，在理論教學(xué)中一方面以具體工程實(shí)例為背景展示理論知識的工程應(yīng)用;另一方面通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動手能力。建立先進(jìn)教學(xué)環(huán)境的內(nèi)聯(lián)網(wǎng)(Intranet)，實(shí)現(xiàn)各功能模塊之間的相關(guān)連接及模塊內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)化[3]。具體主要實(shí)現(xiàn)以下培養(yǎng)目標(biāo):

(1)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng):運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)與裝配體設(shè)計(jì)訓(xùn)練。

(2)工藝分析能力的培養(yǎng):運(yùn)用CAPP進(jìn)行工藝參數(shù)與流程規(guī)劃設(shè)計(jì)訓(xùn)練。

(3)數(shù)控文件編制能力的培養(yǎng):運(yùn)用MASTERCAM進(jìn)行數(shù)控代碼生成和編制訓(xùn)練。

(4)仿真與生產(chǎn)能力分析的培養(yǎng):應(yīng)用虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行加工過程的仿真與分析。

(5)加工制造實(shí)踐能力的培養(yǎng):通過加工中心進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練。

(6)信息傳輸與綜合管理能力的培養(yǎng):運(yùn)用網(wǎng)上信息交流模塊進(jìn)行動態(tài)管理。

3 集成式數(shù)控技術(shù)與CAD/CAM實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容

搭建集成式數(shù)控技術(shù)與CAD/CAM實(shí)踐平臺采用客戶機(jī)/服務(wù)器的模式，支持多種聯(lián)入方式，包括傳統(tǒng)的多串口卡聯(lián)入方式、機(jī)床自身具有以太網(wǎng)接口的聯(lián)入方式、機(jī)床為傳統(tǒng)RS232接口方式聯(lián)入、通過局域無線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)入。

在集成環(huán)境下，從設(shè)計(jì)、分析，到數(shù)控的全過程集成，鍛煉學(xué)生的綜合應(yīng)用能力[4]。集成式教學(xué)內(nèi)容為:(1)設(shè)計(jì)及幾何造型:設(shè)計(jì)是利用CAD圖形編輯功能進(jìn)行建模，用幾何定義語句定義零件幾何圖形。生成零件圖形數(shù)據(jù)庫，圖形數(shù)據(jù)將作為下一步刀位軌跡計(jì)算的依據(jù)。(2)工藝分析與規(guī)劃:采用CAPP分析加工工藝，將零件的圖形數(shù)據(jù)導(dǎo)入，進(jìn)行工藝參數(shù)與流程規(guī)劃設(shè)計(jì)，根據(jù)加工要求提取數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，生成工藝圖文檔。(3)刀具軌跡生成與仿真:動提取編程所需的信息，計(jì)算節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為刀具位置數(shù)據(jù)，存入指定的刀位文件中，同時在屏幕上模擬仿真顯示刀具運(yùn)動軌跡和加工。(4)后置處理:形成匹配不同機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控程序文件。通過后置處理的數(shù)控指令對照表和轉(zhuǎn)換文件，處理輸出符合數(shù)控加工格式要求的NC加工文件。(5)程序輸出:通過計(jì)算機(jī)外部設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)通信接口進(jìn)行制造裝備的控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)通訊，由計(jì)算機(jī)將加工程序直接送至機(jī)床控制系統(tǒng)。(6)數(shù)控加工:通過數(shù)控制造裝備進(jìn)行加工程序的實(shí)際加工等工序，完成集成式數(shù)控技術(shù)與CAD/CAM技術(shù)的實(shí)踐訓(xùn)練。

4 總結(jié)

通過集成式數(shù)控技術(shù)與CAD/CAM實(shí)踐教學(xué)模式的改革與實(shí)踐，為學(xué)生提供數(shù)控與CAD/CAM的集成實(shí)踐環(huán)境，實(shí)現(xiàn)從實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容到教學(xué)過程的集成式培養(yǎng);能更好的按各不同學(xué)科、不同專業(yè)班級、按各作業(yè)任務(wù)等進(jìn)行分類管理，按流程來實(shí)踐教學(xué)，模擬現(xiàn)代數(shù)控車間的工作、管理環(huán)境，更好地為學(xué)生提供在學(xué)校就能熟悉企業(yè)數(shù)控加工的真實(shí)工作環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1]袁逸萍，孫文磊，黃帥，穆塔里夫.計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)引入機(jī)械類專業(yè)教學(xué)的方法探討.裝備制造技術(shù)，2011(1):173～175.

[2]曹建樹，王殿君，代峰燕，楊曉宇，申愛明.應(yīng)用型本科“CAD/CAM”課程的教學(xué)改革與實(shí)踐.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010(5):110～113.

[3]盧紅，王三武，黃繼雄.數(shù)控技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[4]數(shù)控技術(shù)專業(yè)(UG應(yīng)用基礎(chǔ))教學(xué)模式改革探索.China s Foreign Trade，2010(22):303～305.