基于激光加工的CAD制圖教學方法的研究

劉云志　張燕琴

【摘 要】針對目前在機械制圖教學中的2D軟件繪圖的教學現(xiàn)狀，提出了結(jié)合激光加工進行CAD制圖教學的教學方法。不僅可以增加學生的學習興趣，也能提高學生的動手能力。尤其重要的是，通過該方法的教學，可以促進學生對機械制圖課程的理解與實際運用。

【關鍵詞】激光加工;CAD制圖;教學方法

中圖分類號： G434;TU238.2-4? 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）29-0172-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.29.081

0 前言

CAD制圖的教學主要是結(jié)合2D軟件來進一步加強機械制圖的教學，該方法不僅可以讓學生掌握繪圖軟件的運用，同時也能通過CAD繪圖加強識圖技能。但如果在該基礎上，結(jié)合激光加工的方法進行教學，效果會更加明顯。

結(jié)合激光加工的CAD制圖，就是在CAD制圖教學的過程中，融入激光加工，使虛擬的圖形變成一個具體的實物。從而來加強學生的理論學習和實際加工技能，進一步使學生對機械制圖的課程有具體的認識和理解。

1 教學過程

圖1 孫悟空圖形繪制

首先可以選擇合適的素材，進行2D圖形的繪制，基本可以從兩方面入手，一是要提高學習的趣味性，二是圖形要有一定的繪圖難度，繪制完成后可以提高繪圖技能。鑒于以上原因，可以選擇一些動畫人物類的圖形。在此，以孫悟空的動畫形象為素材，要求學生進行CAD繪圖，并用激光切割機加工成實物。

其次，分析該圖形，線條復雜，輪廓曲折，繪制有一定的難度。在實際繪圖中，學生采用了諸多方法進行繪制。而在CAD繪制過程中，不自覺的用到了許多命令、圖層等，最后繪制圖形如圖1所示。

圖2 孫悟空加工排版圖

繪制完2D圖形，就轉(zhuǎn)成相應的dxf的格式，導入到激光加工的軟件中，進行排版，設置參數(shù)，調(diào)整速度與功率，如圖2所示。在該圖中，至少要設置三個圖層，第一層為加工外輪廓，取加工速度值為10，功率為30，第二層為圖案陰影，取加工速度值為20，功率為20，第三層要進行分離切割，功率要大些，所以取加工速度值為5，功率為85。參數(shù)設置完成后，可以先進行模擬加工，然后選擇亞克力板材，進行激光切割。最后加工實物圖與CAD圖，如圖3所示。

圖3 孫悟空CAD圖形和激光加工實物圖

2 教學拓展

對于激光切割加工，主要是加工線條，雖然可以根據(jù)情況進行線條深度切割的調(diào)節(jié)，但對圖案陰影，如剖面，在加工中是不能夠識別的。在CAD繪圖軟件里，可以進行剖面的表達，但轉(zhuǎn)成dxf文件導入到激光加工軟件中，卻是失去圖形元素，使圖形的表達只剩下孤立的線條，填充的剖面圖形特征已經(jīng)丟失。如此一來，就意味著激光加工出來的圖案不夠豐富，層次不夠鮮明，圖形表達單調(diào)，且不完整。為了解決這一問題，進行了多種嘗試，最后在原有的激光加工機器的情況下，預先在CAD設置中，將剖面圖形的比例和角度設置到一個合適的值，并單獨放置到一個剖面圖層，再打散成線條，然后轉(zhuǎn)成dxf，導入到激光切割軟件中，就可以進行剖面圖案的加工了。

在CAD的學習與激光加工的過程中，學生不僅克服了CAD操作的困難，也在激光加工的過程中，不斷地探索一些新的加工方法。學生每完成一個產(chǎn)品，學習上就會有一個大的進步。而且在加工過程中，還需要進行材料的選擇，針對不同的材料，不同的厚度，要設置不同的參數(shù)，而且激光的焦距也要進行調(diào)節(jié)，這些需要具備一個綜合的知識。總之，通過激光加工與CAD相結(jié)合的方法，不僅加強了學生CAD的繪圖技能，還能加強學生對材料的認識，另外通過對激光切割機參數(shù)的調(diào)試與機器的操作及保養(yǎng)，也具備了激光切割機器操作的技能。

通過一整套的包含CAD制圖，材料選擇，激光加工，最后做成實物的過程，學生不僅在2D軟件操作上，得到了很大進步，同時也對機械制圖的理解和運用也有了一個具體的認識。學生也意識到學好CAD制圖的重要性與實用性，尤其在在機械制造與加工中所起到的關鍵作用，學生的學習興趣濃厚，學習效果顯著增強。

因為有了上述基礎，學生后續(xù)又根據(jù)各自的興趣愛好，選擇了其它的一些有趣素材，獨立完成CAD繪圖，并加工成實物。

3 結(jié)語

本文以CAD繪圖與激光加工的實例進行了過程分析，提出了CAD軟件繪圖與激光加工相結(jié)合的方法，不僅能提升學生的繪圖技能，又能加強學生激光加工的動手能力。該教學方法的改進，提高了教學效率，增強了CAD制圖的教學效果，推動了學生對機械制圖課程的理解與運用，有效地促進了教學方法的改革。

【參考文獻】

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