CAD/CAM一體化在數控技術教學中的應用

周興蒽

【摘要】現代高等職業教育的人才培養效果與市場需求脫節，培養出來的人才無法滿足社會和企業的需求，企業招不到合適的人，學生就業競爭越來越激烈，導致這一問題的根本原因在于課程建設。本文研究構建一條CAD/CAM一體化教學體系，把職業工作過程中的對象、方式、內容、方法、組織等融合到課程體系和教學內容中，體現工作過程結構的完整性，創建基于知識應用的課程體系。

【關鍵詞】CAD/CAM一體化 數控技術教學 應用

一、CAD/CAM技術簡介

CAD即計算機輔助設計，CAM即計算機輔助制造，CAD/CAM一體化技術是先進制造技術的重要組成部分，是工程技術與計算機技術緊密結合、相互滲透而發展起來的一項綜合性應用技術，它使傳統的產品設計、制造等都發生了根本性的變化，已成為衡量一個國家科學技術和工業現代化的重要標志之一，在一定程度上反映一個國家的綜合實力。

得益于CAD/CAM技術的不斷完善，近十幾年來，數控技術取得了突飛猛進的發展，數控機床在機械工業的應用越來越普遍，但數控機床操作難度大，加工程序編制較復雜，復雜工件和單件小批量生產時不方便使用，致使數控機床使用效益比較低。CAD/CAM設計和編程逐漸取代了手工編程，特別是在復雜零部件三維曲面的編程方面處于不可替代的地位。

二、CAD/CAM一體化教學的必要性

隨著科學技術的迅猛發展，CAD/CAM一體化作為先進制造手段之一在企業中得到普遍應用，許多大專院校也將該門課程列入專業課程中。數控技術屬于一門綜合性技術類課程， 綜合應用CAD/CAM、機械加工工藝、機械制造等相關內容，教學時不僅講授編程指令的應用， 而且要重視零件工藝分析和CAD/CAM 技術的應用。在教學內容方面，讓學生盡可能多的熟悉CAD/CAM 軟件和CNC操作系統，以適應社會對人才多樣化的需求；但由于課時的限制，學生往往無法做到既全面又專一。因此需要進行一系列教學改革，包括教學目標的修訂、教學內容的整合、實驗實訓的設置以及教學方法的改進。CAD/CAM一體化教學將理論與實踐有機結合起來，通過各個項目教學環節的設置， 從產品設計到零件加工一體化訓練，使學生模擬企業的生產制造流程，體會到成就感和責任感，在很大程度上調動學生積極性，提高了教學質量。

三、CAD/CAM一體化教學體系的構建

本文結合山東商務職業學院數控技術專業進行研討，數控技術專業制定的人才培養目標是能熟練運用 CAD/CAM 軟件進行產品的簡單設計，進行較復雜零件的手工編程和運用 CAD/CAM 軟件自動編程，并具備一定的數控機床操作能力。在制定教學內容時，以企業和社會對人才的需求為立足點，通過企業調研和校企合作，根據企業崗位需求優化教學內容，注重知識的應用性和先進性，使學生在有限的學習時間內掌握必要的職業所需技能。教學內容通過對一種典型數控系統的學習，涵蓋手工編程與自動編程，掌握數控編程的一般方法及數控機床的操作方法。

學校配備專用機房五個，電腦250臺，并能夠進行網絡化教學，數控車床8臺，加工中心5臺（五軸聯動加工中心1臺），三維激光掃描儀1臺，線切割機床、鉆床和磨床等。根據現有的硬件條件，以典型零件為主線，本文研究構建一條CAD/CAM一體化教學體系，把職業工作過程中的對象、方式、內容、方法、組織等融合到課程體系和教學內容中，體現工作過程結構的完整性，創建基于知識應用的課程體系。CAD/CAM一體化教學的基本思路為：零件圖樣分析——三維造型——工藝分析——自動編程及仿真加工——DNC在線加工。在設置教學內容時，通過設置一條主線以完成項目的形式將相關課程內容聯系起來，在此過程中綜合運用機械制圖、機械制造基礎、機械制造技術、公差與技術測量、數控加工技術等專業知識，構成知識體系，所有相關課程的教學圍繞主線展開。從而使學生學習目標帶有明確的目的性，知識已不再是多門課程的零散拼湊， 而是為滿足職業崗位需求進行的有效綜合。

以零件為主線， 選擇實際生產中幾個具有代表性的典型零件， 要求學生通過機械制圖、機械制造技術、數控車編程與加工和數控銑編程與加工等課程的學習以分組的形式分階段完成一個零件的加工。在進行一體化課程教學前，將要完成的項目要求以書面形式分配給學生， 并針對項目具體涉及的課程內容向學生做詳細說明，使學生在學習之初就有明確的學習目標。在機械制圖軟件教學時，指導學生建立指定零件的三維模型。在機械制造技術課程設計時，指導學生進行零件的加工工藝分析，并擬定詳細的工藝規程。數控車編程與加工和數控銑編程與加工教學中，結合工藝設計擬定的加工方案進行手工編程，并運用CAD/CAM一體化結合前期建立的三維模型自動或交互地完成零件數控加工工藝的制定，包括對各特征進行加工方法、機床、夾具、刀具、量具、切削參數、裝夾方案選擇以及加工余量分配及工序尺寸的自動求解等，CAM軟件會自動生成刀具軌跡，輸出數控機床使用源程序，完成零件的自動編程及仿真加工。在數控實訓教學時使用數控機床進行實際加工，并對加工過程中出現的有關問題進行分析。

以典型零件為主線將相關課程內容串聯，一方面讓學生了掌握CAD/CAM軟件在數控加工中的應用及零件數控加工的過程，為今后工作打下基礎；另一方面，通過實踐對理論知識進行檢驗，比如機械制造技術課程設計中制定的加工路線是否合理、工藝參數設置的是否合適、擬定的加工方案能否達到技術要求等，提高學生的理解能力，改變機械制造技術課程設計紙上談兵的現狀。

四、結論

隨著CAD/CAM技術和數控技術的不斷發展，企業需要大量掌握這些技術的技能型人才，根據當前的就業形勢和制造業的發展趨勢，積極探索新的人才培養方案，培養滿足企業和社會需求的技術技能型人才，已成為目前高校研究的重要課題。在制定新的人才培養方案過程中，以滿足企業需求為目標，通過開展企業調研、校企合作，以企業實際加工的典型零件為主線，將機械制圖、機械制造技術、數控技術課程及其它相關課程進行有效串聯，構成數控技術專業的課程體系，不僅使學生能夠帶著明確的目標學習，提高了學習的積極性和主動性，而且還可以在培養學生分析問題、解決問題能力的同時，有效的改善了教學效果，提高了教學質量。

基金項目：本文系山東商務職業學院教研項目“數控技術專業課程體系開發與重構”階段性研究成果之一 項目編號：2015JY17。