“機械CAD/CAM”創新課堂教法研究

蘇元多

摘要： 隨著我國汽車工業的快速發展，汽車設計領域對掌握機械CAD/CAW的技術人才需求缺口日益增大。在此背景下，機械CAD/CAW課程也要與時俱進，積極適應汽車行業的快速發展，創新教學模式，提升教學質量。基于此，文章以汽車零部件設計領域的機械CAD/CAW課程為例，結合汽車零部件設計實例，對該課程課堂教學創新策略展開積極探索，旨在通過理論與實踐的相互結合，全面提升機械CAD/CAW課程教學質量。

Abstract： With the rapid development of China's automobile industry， there is an increasing demand for technical personnel who master mechanical CAD/CAW in the field of automobile design. In this context， mechanical CAD/CAW courses should also keep pace with the times， actively adapt to the rapid development of the automotive industry， innovate teaching models， and improve teaching quality. Based on this， the article takes the mechanical CAD/CAW course in the field of auto parts design as an example， combined with auto parts design examples， and actively explores the classroom teaching innovation strategies of this course， aiming to comprehensively improve the teaching quality of mechanical CAD/CAW courses through the combination of theory and practice.

關鍵詞： 機械CAD/CAM;教法創新;汽車零部件設計

Key words： mechanical CAD/CAM;teaching method innovation;auto parts design

中圖分類號：G642.421? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?   ? ? 文章編號：1674-957X（2021）18-0253-02

0? 引言

一直以來，汽車工業都被理解為機械工業、傳統工業，其實隨著汽車產品的更新換代，汽車早已成為高新技術的密集結晶。特別是進入新世紀以來，數字化設計逐漸成為各大汽車制造商在技術開發領域的核心競爭力。機械CAD/CAW技術在汽車零部件設計、制造中的應用，實現了汽車零部件數字化研發、設計、試制以及工業化生產，不僅能夠降低汽車零部件設計、制造等環節的人力、物力成本，還可有效縮短汽車零部件研發周期。此外，在汽車零部件數字化設計、制造過程中，所積累的數據還可反復用于其他車型零部件設計、制造過程中，為汽車工業的不斷發展奠定數據基礎。而隨著數字化汽車設計與制造技術的快速發展與廣泛應用，汽車設計、制造領域對掌握機械CAD/CAM的技術技能人才，以更好地滿足我國產業自主研發需求。對此，本文在分析機械CAD/CAM課程現存問題的基礎上，對汽車零部件CAD/CAM課堂教學創新策略提出相應建議。

1? 機械CAD/CAM課程教學現存問題

1.1 形式單一，資源缺乏? 機械CAD/CAM課程在傳統教學模式下，通常由教師講解相關知識點，然后進行CAD/CAM軟件的操作演示，隨后安排學生進行上機實踐。但是在教學實踐中，受課時數量的限制，學生能夠上機實踐的時間少之又少，很多學生在學習了專業理論知識后由于得不到及時練習而導致對專業知識的掌握缺乏系統性、全面性。此外，由于部分學生都是首次基礎CAD/CAM軟件的學習，對該軟件中每個模塊的具體功能以及操作方式缺乏了解，特別是模具設計以及模具制造，此為CAD/CAM軟件學習的兩大重點，更加需要教師給予重點指導，為學生提供更多實踐機會。但是這種傳統教學模式顯然無法滿足CAD/CAM軟件的實際教學需求，不僅教師教得累，學生的學習也更加被動。而且在學習過程中，由于學生缺乏對CAD/CAM軟件操作技巧、汽車零部件產品與模具設計思想的思考與探究，導致其在汽車零部件設計、制造過程中難以做到舉一反三，更談不上專業知識的融會貫通。而且，受教學條件限制，該課程網絡教學資源始終相對匱乏，沒有及時更新與補充。隨著汽車零部件設計、制造技術的不斷更新、升級，那些相對陳舊、過時的課程資源顯然已經無法滿足新時代機械CAD/CAM教學需求。

1.2 專業知識與軟件應用脫節? 在講授基于汽車零部件設計、制造的機械CAD/CAM件課程時，教師需要將其與汽車零部件模具設計專業知識相結合來進行。但是就以往機械CAD/CAM課程的教學情況來看，學生對機械CAD/CAM軟件的應用與汽車零部件模具設計專業知識之間的脫節問題較為嚴重。歸根到底，還是在于受限于傳統教學模式，學生對機械CAD/CAM軟件各個模塊的功能、操作方式不了解、不熟練。在實踐操作過程中，學生往往將更多的時間用于軟件操作的探索方面，再加上學生對汽車零部件模具設計專業知識的掌握也不夠扎實，在有限的學時中，無法靈活地將機械CAD/CAM軟件的應用與汽車零部件模具設計專業知識進行有效結合。學習過程更側重于對軟件操作的練習，而難以將汽車零部件相關產品的建模工藝結合起來進行模具設計。

2? 機械CAD/CAM課程教學創新路徑探

2.1 實施項目教學，創新課程設計? 在機械CAD/CAM課程教學過程中，教師可引入典型的、具有代表性的現代設計方法，引導學生通過對經典案例、經典項目的探索、分析，歸納出解決汽車零部件設計、制造過程中實際問題的一般技術與方法。在此基礎上，教師可引導學生進一步學習汽車CAD/CAM建模技術、有限元分析、動態設計等現代設計理念，讓學生不僅知其然，更知其所以然。在課堂教學結束后，教師還可通過布置若干個汽車零部件設計任務，引導學生以小組合作的形式，自主選擇感興趣的課題，并自行制定設計方案、進行角色分工，合作完成教師布置的設計任務，從而在項目探究中獲得CAD/CAM操作技能的發展。以機械CAD/CAM在汽車車門鎖扣模具設計與加工中的應用為例。汽車車門鎖扣是一種車門鎖緊機構的零部件，其工作原理在于，當關閉車門時，車門鎖扣會與汽車門鎖的卡板、止動爪咬合，以有效保障駕駛員與乘客在汽車行駛與停車過程中的人身、財產安全。車門鎖扣作為車門鎖緊結構中的一種受力元件，在設計過程中，需要從結構、選材、表面處理等多方面進行綜合考慮。在教學過程中，教師便可將此項目作為機械CAD/CAM為案例，引導學生探索機械CAD/CAM的操作方式。首先，利用CAD/CAM創建實體模型。利用車門鎖實體零件進行結構分析以及數據測定。明確參考面，在此基礎上利用Pro/E軟件進行造型，做出圓角、孔以及U型圓柱、底面凸臺，然后通過拉伸、鏡像命令拉出底面、底面凸臺、倒圓角、圓柱、圓孔，至此完成模型創建，如圖1所示。

其次，模具設計。①分析模具結構。分析圖1，我們可以將汽車車門鎖扣模具建立2個分型面、3個模具塊。其中，底面為一塊模具塊，圓柱的中心軸向兩端分為兩個模具塊。②創建分型面。利用PRO/E分型面面的拉伸命令從水平、豎直兩個方向分別創建分型面。③生成模具工作部分。按照“編輯-分割-完成-水平主分型面-確定”的步驟創建體積快。然后使用系統默認名為亮的體積塊命名;選擇豎直分型面，完成操作，返回;按照“模具元件-抽取-選擇所有體積快-確定”的步驟創建磨具元件。通過上述操作生成汽車門鎖的3個體積快。④模具分解。利用CAD/CAM軟件完成開模的操作過程，具體流程如下“鑄模-輸入名稱，隱蔽相關模塊。”最后開模定義：“模具進料孔-定義間距-選取要移動的部分-確定-選擇移動方向-輸入移動間距，最后生成如圖2所示的模具爆炸圖。”通過探索、完成該項目，學生不僅能夠掌握利用CAD/CAM制作汽車零部件模型的操作方法，還可在項目實踐過程中，提升實踐操作技能，獲得專業能力的提升。

2.2 科研項目反哺，豐富教學素材? 利用科研項目反哺機械CAD/CAM課程教學，對于教師的專業能力、科研能力等各方面都提出了更高要求。教師應不斷提升自身的科研能力，推動科研成果的轉化，并將其作為基于汽車零部件設計、制作的機械CAD/CAM課程教學的重要素材，以促進機械CAD/CAM課程教學內容與汽車工業設計、制造領域前沿科技的緊密結合。對此，還需要高校進一步完善汽車工業CAD/CAM實訓室功能與配置，引導學生在實訓中完成汽車零部件設計、制作的理論驗證、試件測試、成品裝配等一系列實踐操作，促使學生在實踐操作中，接觸到汽車設計、制作領域的前沿科技，提升實踐操作技能。

2.3 依托科技競賽，培養創新能力? 在基于汽車零部件設計、制造的機械CAD/CAM課程教學中，教師可依托職業技能大賽、大學生汽車設計大賽等科技競賽，通過組織學生參加相關競賽或者將往屆職業技能競賽中的經典案例引入機械CAD/CAM教學，以更好地培養學生的實踐創新能力。在具體的教學實踐中，教師應積極鼓勵學生參加各級、各類科技競賽，并將學生在技能競賽中的成果引入機械CAD/CAM教學，并通過對學生在科技競賽中的表現、成果的科學判定，給予學生相應的學習獎勵，以進一步激發學生參與職業技能競賽的積極性，促進學生綜合素質的不斷提升。

2.4 借助慕課資源，創新課程教學? 機械CAD/CAM技術課程教學的突出特點在于適用于學生大規模地集中學習。近年來，隨著各類教學平臺功能的日益完善，慕課資源的豐富與完善，在機械CAD/CAM課程教學中，教師可充分借助各種慕課資源，以豐富機械CAD/CAM教學內容，拓展學生的專業視野，促使學在利用慕課資源學習機械CAD/CAM操作技能的過程中，獲得專業能力的不斷提升。將慕課資源引入機械CAD/CAM課程教學，教師可將汽車零部件設計、制造的CAD/CAM操作方式，分割成若干個細小知識點，并分別以視頻片段的形式進行呈現，將汽車零部件設計過程中存在的一些問題以課堂互動、課堂討論的方式穿插于課堂教學過程中，引導學生在問題的解決過程中推動課程教學的深入實施，從而在激發學生學習興趣的同時，提升學習成效，促進學生探究能力、問題解決能力的提升。

3? 結語

基于汽車零部件設計、制作的機械CAD/CAM課程是近年來隨著汽車工業的發展而逐漸興起的車輛工程專業課程。該課程不僅對學生的實踐能力有著較高要求，同時還要求學生具備一定的機械專業知識。隨著汽車器部件設計、制造水平的不斷提升，汽車制造領域對汽車零部件設計、制造人才的要求也會更加細致、具體。鑒于此，機械CAD/CAM課程教學應緊隨進汽車工業發展趨勢，與時俱進，積極改革與探索，不斷完善、改進機械CAD/CAM課程教學質量，以培養更多高素質、復合型汽車設計人才。

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