基于機械CAD軟件平臺的模具設計課程教學改革初探

機械CAD是當今機械行業里最重要的設計工具，應用于機械行業的每一個領域。每一名材料成型與控制工程專業的學生，都必須掌握使用機械CAD技術進行繪圖、空間想象和形體表達等實際技能。基于社會對高校培養高素質應用型人才的要求，如何在現有條件的基礎上探索出一條新的模具設計教學道路，以解決學生嚴重缺乏三維空間想象及模具設計能力的實際問題。培養其對模具設計原理的理解能力，提高其學習興趣，已成為高校模具設計課程教學改革中的重要課題。

在繼承中謀求創新，在創新中獲得發展。這是課程改革建設的共同特點與規律。隨著現代計算機技術的飛速發展，計算機輔助設計技術（CAD技術）也已成為現代模具設計的重要組成模塊。在內容上，傳統的模具設計完成了與全新的計算機輔助設計的融合；在教學方式和手段上，先進的計算機多媒體與網絡技術給予模具設計教學全新的方式。高等院校也敏銳地覺察到了機械CAD技術對模具設計課程教學改革的重要作用，并進行了積極探索。桂林電子科技大學信息科技學院機電工程系材料成型與控制工程教研室在研究現代模具設計及其發展趨勢的基礎上，對模具設計課程的內涵和外延、課程定位、教學體系、教學內容、教學手段、考試方式、教學質量評價體系等方面，進行了創新研究與大膽的改革實踐，構建了基于機械CAD軟件平臺的模具設計課程教學模式，使課程有利于學生綜合素質的培養，且具有廣泛性、交叉性和時代特征性。

一、教學環境的創建

根據實際條件和教學要求，創建先進的機械CAD模具設計教學環境是本項教學改革的前提。

根據現代模具行業的發展及區域特點，合理選用機械CAD軟件。機械CAD軟件應用廣泛，種類繁多。常見的機械CAD軟件如Pro/Engineer、UG、Catia、Solidworks等，都具有強大的三維建模能力及模具設計功能模塊。這種基于參數化設計的三維數字模型有助于改變傳統的實物模型教學模式，不僅節省了購置實物模型的成本，而且大大提高了教學效率。直觀、方便是利用這一平臺教學的最大優勢。高等院校在教學過程中應根據本地區企業的實際情況和學校預算對軟件進行合理選用。

構建校園多媒體環境下的CAD三維模型庫（模具標準零件庫）作為材料成型與控制工程專業的重要網絡資源。為專業教學及課外練習提供大量的教學模型，以增加學生的感性認識，最終達到培養專業能力的目的。傳統的實物教學模型制作成本高，易損壞，不易攜帶和存放，且不能修改，很難滿足現代模具設計教學需要。而選擇合適的機械CAD軟件，結合計算機多媒體技術創建學校的網絡模具標準件（CAD三維模型）庫，可以有效解決上述問題。隨著高等院校硬件條件的發展，多媒體教室、機房、校園網已經具備了支撐CAD三維模型庫的實際能力。師生可以隨時利用校內任意一臺連網計算機下載相應的CAD三維數字模型，從而優化教育資源，提高教學效率，最大限度激發學生的學習興趣，并為后續專業課程的開展奠定堅實的資源基礎。

二、教學思路革新

（一）加強機械CAD軟件教學

隨著現代模具制造技術迅猛的發展，特別是在國家科技部倡導制造業信息化以來，大部分模具制造企業都已引入三維CAD/CAM軟件。二維圖形在機械加工生產中的地位已經大大下降。模具制造業已經不需要圖紙來交流，用二維圖樣去解決三維空間問題的作用已經不是必要途徑。即使需要二維圖形，也不需要再用手工繪制，可直接從三維CAD軟件中直接繪制。為此，三維機械CAD軟件教學應設置為模具專業課程學習的前期必備基礎課程。

（二）培養現代設計的理念

利用機械CAD軟件設計三維產品及模具模型，通過局域網分組組建模具CAD三維零件庫、標準件庫，并進行虛擬預裝配。讓學生在體驗協同設計、并行設計、異地設計等先進設計思想的過程中逐步理解現代工程設計的特點，樹立整體協同設計意識，培養學生的現代模具設計理念。

（三）從整體出發優化專業課程教學

機械CAD軟件不僅涉及到模具專業課程一個領域，還涉及到機械設計、機械制造、傳熱學及金屬材料學等諸多學科。機械CAD軟件的學習有助于設計意識的培養。在進行機械CAD軟件課程學習的過程中，應從現代模具設計與產品開發的全局統籌考慮。重在講解原理，要增加造型分析、特征分析、結構分析、參數化設計等內容，重點培養學生現代模具設計與制造的全局觀念。即構思模具工程設計時，將其分解為多個零件，搞清各零件之間的聯系及其功能，最后在機械CAD軟件中建立零件的三維模型。在建立模具零件三維模型的過程中，讓同學們討論其結構和功能，將模具零件的結構和工程實際加工結合起來，拓寬他們的思路，豐富他們的視野，培養他們的現代模具設計意識。學生也可根據機械CAD軟件課程實踐活動所掌握的技能，大膽構思、想象并設計創新模具零件結構。因為用計算機進行工程設計省去了大量的手工繪圖工作，學生可馬上著到自己的設計成果，這無疑將大大激發學生對模具專業課程的學習興趣和創新意識。這不僅加深了他們對模具實物結構的了解，提高構圖能力。關鍵是培養了學生利用現代化工具進行工程設計的思維方式，加強學生創新能力的提升。

三、課程評價體系的革新

模具設計是一門實踐性很強的專業技術課程。既有理論、結構原理講授又有繪圖實踐。因此，單純的理論考試不能全面衡量學生的學習情況，應該在注重學習過程控制的基礎上，采用合理的考核方式，綜合客觀地評價學生的學習質量。

全面評價促使學生的工程素質全面發展。機械CAD技術引入模具設計教學之后，應降低理論考試部分考核的分值比例，增加機械CAD軟件模具零件圖繪制、虛擬裝配和平時作業的考核。

實踐性考查中，應注重學生實踐能力的培養。采用開放式考查，培養學生的CAD軟件技能及創新能力，在考核中允許學生利用機械CAD軟件平臺，在教師允許的范圍內針對某一課題進行創造性發揮。在得到相應的指導和完成課題后考查其創新指數，予以合理評價。

分層次考查不搞一卷制評價，在CAD三維模型庫的支撐下，有重點地合理分配考核項目，培養學生的強項，補足學生的短處，充分激發學生的學習興趣。

四、結束語

機械CAD軟件技術的廣泛應用對于高校模具設計課程改革而言，既是一個機遇，又是一個挑戰。如何充分利用先進CAD軟件技術，同時融入成熟的教育理念，構建一個全新的現代模具設計課程教學模式，已成為當今高校課程改革需要解決的重要問題。