CAD/CAM一体化在数控技术教学中的应用

【摘要】现代高等职业教育的人才培养效果与市场需求脱节，培养出来的人才无法满足社会和企业的需求，企业招不到合适的人，学生就业竞争越来越激烈，导致这一问题的根本原因在于课程建设。本文研究构建一条CAD/CAM一体化教学体系，把职业工作过程中的对象、方式、内容、方法、组织等融合到课程体系和教学内容中，体现工作过程结构的完整性，创建基于知识应用的课程体系。

【关键词】CAD/CAM一体化 数控技术教学 应用

一、CAD/CAM技术简介

CAD即计算机辅助设计，CAM即计算机辅助制造，CAD/CAM一体化技术是先进制造技术的重要组成部分，是工程技术与计算机技术紧密结合、相互渗透而发展起来的一项综合性应用技术，它使传统的产品设计、制造等都发生了根本性的变化，已成为衡量一个国家科学技术和工业现代化的重要标志之一，在一定程度上反映一个国家的综合实力。

得益于CAD/CAM技术的不断完善，近十几年来，数控技术取得了突飞猛进的发展，数控机床在机械工业的应用越来越普遍，但数控机床操作难度大，加工程序编制较复杂，复杂工件和单件小批量生产时不方便使用，致使数控机床使用效益比较低。CAD/CAM设计和编程逐渐取代了手工编程，特别是在复杂零部件三维曲面的编程方面处于不可替代的地位。

二、CAD/CAM一体化教学的必要性

随着科学技术的迅猛发展，CAD/CAM一体化作为先进制造手段之一在企业中得到普遍应用，许多大专院校也将该门课程列入专业课程中。数控技术属于一门综合性技术类课程， 综合应用CAD/CAM、机械加工工艺、机械制造等相关内容，教学时不仅讲授编程指令的应用， 而且要重视零件工艺分析和CAD/CAM 技术的应用。在教学内容方面，让学生尽可能多的熟悉CAD/CAM 软件和CNC操作系统，以适应社会对人才多样化的需求；但由于课时的限制，学生往往无法做到既全面又专一。因此需要进行一系列教学改革，包括教学目标的修订、教学内容的整合、实验实训的设置以及教学方法的改进。CAD/CAM一体化教学将理论与实践有机结合起来，通过各个项目教学环节的设置， 从产品设计到零件加工一体化训练，使学生模拟企业的生产制造流程，体会到成就感和责任感，在很大程度上调动学生积极性，提高了教学质量。

三、CAD/CAM一体化教学体系的构建

本文结合山东商务职业学院数控技术专业进行研讨，数控技术专业制定的人才培养目标是能熟练运用 CAD/CAM 软件进行产品的简单设计，进行较复杂零件的手工编程和运用 CAD/CAM 软件自动编程，并具备一定的数控机床操作能力。在制定教学内容时，以企业和社会对人才的需求为立足点，通过企业调研和校企合作，根据企业岗位需求优化教学内容，注重知识的应用性和先进性，使学生在有限的学习时间内掌握必要的职业所需技能。教学内容通过对一种典型数控系统的学习，涵盖手工编程与自动编程，掌握数控编程的一般方法及数控机床的操作方法。

学校配备专用机房五个，电脑250台，并能够进行网络化教学，数控车床8台，加工中心5台（五轴联动加工中心1台），三维激光扫描仪1台，线切割机床、钻床和磨床等。根据现有的硬件条件，以典型零件为主线，本文研究构建一条CAD/CAM一体化教学体系，把职业工作过程中的对象、方式、内容、方法、组织等融合到课程体系和教学内容中，体现工作过程结构的完整性，创建基于知识应用的课程体系。CAD/CAM一体化教学的基本思路为：零件图样分析——三维造型——工艺分析——自动编程及仿真加工——DNC在线加工。在设置教学内容时，通过设置一条主线以完成项目的形式将相关课程内容联系起来，在此过程中综合运用机械制图、机械制造基础、机械制造技术、公差与技术测量、数控加工技术等专业知识，构成知识体系，所有相关课程的教学围绕主线展开。从而使学生学习目标带有明确的目的性，知识已不再是多门课程的零散拼凑， 而是为满足职业岗位需求进行的有效综合。

以零件为主线， 选择实际生产中几个具有代表性的典型零件， 要求学生通过机械制图、机械制造技术、数控车编程与加工和数控铣编程与加工等课程的学习以分组的形式分阶段完成一个零件的加工。在进行一体化课程教学前，将要完成的项目要求以书面形式分配给学生， 并针对项目具体涉及的课程内容向学生做详细说明，使学生在学习之初就有明确的学习目标。在机械制图软件教学时，指导学生建立指定零件的三维模型。在机械制造技术课程设计时，指导学生进行零件的加工工艺分析，并拟定详细的工艺规程。数控车编程与加工和数控铣编程与加工教学中，结合工艺设计拟定的加工方案进行手工编程，并运用CAD/CAM一体化结合前期建立的三维模型自动或交互地完成零件数控加工工艺的制定，包括对各特征进行加工方法、机床、夹具、刀具、量具、切削参数、装夹方案选择以及加工余量分配及工序尺寸的自动求解等，CAM软件会自动生成刀具轨迹，输出数控机床使用源程序，完成零件的自动编程及仿真加工。在数控实训教学时使用数控机床进行实际加工，并对加工过程中出现的有关问题进行分析。

以典型零件为主线将相关课程内容串联，一方面让学生了掌握CAD/CAM软件在数控加工中的应用及零件数控加工的过程，为今后工作打下基础；另一方面，通过实践对理论知识进行检验，比如机械制造技术课程设计中制定的加工路线是否合理、工艺参数设置的是否合适、拟定的加工方案能否达到技术要求等，提高学生的理解能力，改变机械制造技术课程设计纸上谈兵的现状。

四、结论

随着CAD/CAM技术和数控技术的不断发展，企业需要大量掌握这些技术的技能型人才，根据当前的就业形势和制造业的发展趋势，积极探索新的人才培养方案，培养满足企业和社会需求的技术技能型人才，已成为目前高校研究的重要课题。在制定新的人才培养方案过程中，以满足企业需求为目标，通过开展企业调研、校企合作，以企业实际加工的典型零件为主线，将机械制图、机械制造技术、数控技术课程及其它相关课程进行有效串联，构成数控技术专业的课程体系，不仅使学生能够带着明确的目标学习，提高了学习的积极性和主动性，而且还可以在培养学生分析问题、解决问题能力的同时，有效的改善了教学效果，提高了教学质量。

基金项目：本文系山东商务职业学院教研项目“数控技术专业课程体系开发与重构”阶段性研究成果之一 项目编号：2015JY17。