模具CAD/CAE/CAM課程教學的有效性分析

王彥龍

摘 要： 作為一門應用性較強、實踐能力要求較高的重要課程，模具CAD/CAE/CAM的教學相對于其他課程有一定的差異性。從教學內容、教學手段和方法、考核方式等方面分析了教授的實用性，通過必要的改進有效強化課程教學效果。

關鍵詞： 模具AD/CAE/CAM 內容體系 工程案例 有效性

CAD/CAE/CAM技術在模具生產中迅速得到了普遍應用，模具CAD/CAE/CAM課程（即模具CAX）主要介紹模具的數字化設計制造及相關知識，包括模具CAD/CAE/CAM的基礎理論、系統的軟硬件構成、常用軟件的基本運作流程、特點及二次開發技術等。針對典型的工藝和模具，通過豐富的實例和詳盡的步驟說明對其進行深入淺出的講解，具有很強的實用性和可操作性。

1.課程內容分配

模具CAD/CAE/CAM課程作為材料成型與控制專業的主干課程，一般開設在專業課程的最后階段。考慮到學生已經在其他課程中掌握了CAD相關知識，同時在后續課程中還要進一步學習數控技術內容，對于CAD、CAE、CAM三部分內容予以針對性的重點強調并適當部分擴充。

即便是通用CAD的延伸，模具設計CAD相對于其他的CAD也有一定的特殊性，如模具構建方式、各機構設計較成熟、模塊化便于利用，等等，須利用模具設計中的相關知識并結合通用CAD系統的體系及內容予以闡述。而CAE相對于CAD更加復雜及深入，由于大部分學生以前并沒有接觸過CAE知識，且CAE所涉及的理論知識過于深奧，因此在CAE部分重點強調分析思想、解題思路及常見的一些問題，應用于模具方面的不外乎這幾個內容，如板、體的塑性成形，注塑成型模擬等。由于后續的數控技術課程詳細論述CAM方面內容，模具CAM教授過程相對簡化，因此僅僅介紹模具CAM的基本概念及自動編程內容。

2.應用軟件的輔助教學

作為計算機輔助設計、制造類課程，應用軟件的選擇及利用至關重要，不但要做到重點突出，而且要盡可能覆蓋全面。模具CAD部分的軟件應用在教學中突出模具特色，選取Solidwork的插件iMold，這樣不但照顧了學生已學的Solidwork基礎，而且利用iMold軟件使得學生熟悉了模具設計的主體思想及分析思路。為了使學生對CAE有初步認識，實驗課程中安排了ANSYS有限元軟件教學，幫助學生了解CAE分析中前處理、求解、后處理等結題步驟。之后的課程中考慮到模具應用，設置了Deform及Moldflow這類常用軟件的熟悉及應用。在CAM的實驗實訓過程中，選用了當前較為流行的軟件MasterCAM，由于是后續的數控技術課程，因此僅要求學生通過此軟件熟悉簡單模具構件的建模、加工工藝設計及自動編程下模擬加工的完成。

3.教學方式的多樣化

（1）理論講授與實驗實訓結合

模具CAD/CAE/CAM課程的特點主要體現在應用性較強，同時其依托的理論內容也在不斷更新。為了強化課堂教學效果，提高學生的理解能力及動手能力，課堂中結合當前比較流行的CAD/CAE/CAM應用軟件強化各部分應用。著重介紹這些軟件的特點、分析流程及其適用性，使得學生在以后的應用中有目的地選擇。同時在課程的每部分中設置專門的實驗實訓內容，進一步加強學生對各部分知識的掌握和理解。

（2）工程實例的應用

既然是工程應用性很強的課程，課程講授中必須結合實際工程實例進行具體分析。因此，在每部分內容的開始階段，通過工程實例引出需要解決的問題，結合以前的課程學習研究問題的解決方案，引出應用CAX軟件分析和解決此類問題，并通過相關軟件的演示開始每部分的教學。

（3）互動式啟迪教學

模具CAD/CAE/CAM課程所依據的其他課程內容包括模具設計、機械制圖、物理學、材料力學，等等，不同班級及學生在某些方面可能有所欠缺，因此課堂教學過程中須及時與學生加強溝通，進而對以前的知識體系進行簡單回顧，使得學生充分理解和掌握當前內容。另外，通過在教學回顧中所發現的相關問題，引導學生自己應用CAD/CAE/CAM知識進行解決，培養學生發現和解決實際問題的能力。

（4）強化課程的邏輯性

課程的講授既要具有系統性，又要注意過程中的邏輯性。系統性講究結構清晰、全盤掌握、重點突出，但各部分知識間的關聯性、因果性闡述不夠。邏輯性注重課程內容的循序漸進、脈絡清晰，但思路相對單一。模具CAD/CAE/CAM課程內容繁雜，但各部分之間的關聯及層次性較強。從邏輯性方面強調CAD/CAE/CAM相互之間的遞進關系，有助于它們之間的相互推衍及內容的連續性分析。如講到CAE內容時，通過圖1所示的邏輯圖，進一步明確CAE與CAD之間的關系及數據庫在CAE分析中的應用，也為學生的合理利用相關知識提供了較好思路。

4.綜合考核分析

模具CAD/CAE/CAM課程內容多，知識點繁雜，且大多數部分具有很強的實用性和實時性，作為應用性知識，提高學生的應用能力、調動學生的主動性可以進一步強化教授和學習效果。因此，在教授過程中始終強調課程內容結合計算機軟件的工程應用性，不再強求對概念理論的死記硬背。通過平時的實驗打分、考勤基本可以評估學生的掌握程度，最后結合開卷或大作業考試客觀評價學生成績。模具CAD/CAE/CAM課程考核中強調學生的動手和應用能力，通過大作業完成成績評估，主要是應用某種CAX軟件完成具體模具的設計、分析或制造。

通過幾年的實踐教學，學生對于模具CAD/CAE/CAM課程的興趣明顯提高，且在實驗課中的動手主動性顯著增強，將期末的考核分配至平時的嚴格要求，保持了學習的一致性及連貫性，顯著強化了教學效果，得到了一致好評。

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