CAD軟件在數(shù)控加工技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

沈曉燕

摘要：隨著計算機技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)軟件技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步，將計算機輔助設(shè)計（ CAD），數(shù)字制造技術(shù)（EMS），產(chǎn)品全生命周期管理（PIM）解決方案和工業(yè)云服務(wù)與機械制造相集成已經(jīng)成為機械加工。行業(yè)發(fā)展和日趨成熟的趨勢，對這些數(shù)字技術(shù)和CNC加工技術(shù)的融合進(jìn)行深入的討論和分析在國內(nèi)加工行業(yè)和軟件開發(fā)行業(yè)具有重要的現(xiàn)實意義。本文簡要介紹了CNC加工技術(shù)的相關(guān)問題以及某些CAXA軟件在CNC加工中的實際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：CAD軟件;職業(yè)教育;CNC加工;輔助制造

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）18-0175-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

隨著我國制造業(yè)的飛速發(fā)展，CNC加工技術(shù)在生產(chǎn)加工領(lǐng)域中的優(yōu)勢得到了充分體現(xiàn)。數(shù)字輔助設(shè)計（CAD）和輔助制造（ CAM）技術(shù)，在數(shù)控加工領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)普及并發(fā)展成熟。數(shù)字輔助設(shè)計（CAD）和輔助制造（CAM）技術(shù)的使用，極大地提升了我國在機械加工和基礎(chǔ)制造行業(yè)的水平。雖然CNC技術(shù)在我國基礎(chǔ)加工行業(yè)推廣應(yīng)用的歷史不長。與歐美洲發(fā)達(dá)國家相比還是相對落后。目前我國基礎(chǔ)加工生產(chǎn)相關(guān)行業(yè)企業(yè)從業(yè)技術(shù)人員，將數(shù)字輔助設(shè)計（CAD）和輔助制造（CAM）技術(shù)應(yīng)用在數(shù)控技術(shù)的能力水平還不高。

1 CNC技術(shù)概況

目前，將CNC技術(shù)的引進(jìn)，使得我國基礎(chǔ)加工制造水平已得到了大幅度的提升，不論是加工制造產(chǎn)業(yè)設(shè)計生產(chǎn)周期效率，還是基礎(chǔ)加工制造精度都得到了大幅度的提升。產(chǎn)品從設(shè)計、試驗到投產(chǎn)的總周期時間大幅度下降。生產(chǎn)加工過程的中間輔助工作時間大幅降低。比如加工中的換刀動作，產(chǎn)品夾具定位夾緊和對刀等動作及由這些中間環(huán)節(jié)而引起的加工誤差。

由于CNC技術(shù)的加工高精度和加工高效率，對加工制造業(yè)的提升產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度和提升加工管理水平具備非常重要的意義。CNC技術(shù)的使用使得零件在加工過程中，可以隨時對零件的程序和加工過程及時進(jìn)行糾偏，確保加工過程能夠被準(zhǔn)確地調(diào)整。這大幅度提升了加工產(chǎn)品的質(zhì)量，縮短了新產(chǎn)品開發(fā)周期。與傳統(tǒng)的加工技術(shù)相比，CNC加工技術(shù)的最大優(yōu)勢是對復(fù)雜面的高精度加工。

CNC加工技術(shù)實質(zhì)上是將計算機控制技術(shù)引入機械加工和制造過程中，以實現(xiàn)對機械加工整個過程的有效控制。

2 生產(chǎn)應(yīng)用現(xiàn)狀

在使用CAD軟件配合CNC進(jìn)行加工制造的過程中有效提升了加工質(zhì)量和加工效率。企業(yè)內(nèi)多數(shù)技術(shù)人員對于獨立編寫加工程序倍感困難。準(zhǔn)備的工藝流程不合理，這種準(zhǔn)備方法不僅效率低，準(zhǔn)確性差，而且難以修改，而且零件復(fù)雜?；蚰＞吡慵?，手動編程和過程設(shè)計不僅困難，甚至難以實現(xiàn)。目前，突出了數(shù)字設(shè)計（CAD）和數(shù)字制造（EMS）軟件的優(yōu)勢。與普通的處理方法相比。在這一階段，機械制造從業(yè)者正在逐步加強計算機技術(shù)和機械加工制造技術(shù)的集成

3 CAD軟件在機械CNC加工中的教學(xué)應(yīng)用

CAXA是我國常用的一款CAD軟件，由我國自主研發(fā)的一套輔助加工軟件。在該軟件中可實現(xiàn)零件2D和3D的計算機輔助設(shè)計過程。因為是國產(chǎn)軟件，軟件界面與國人操作習(xí)慣較友好，風(fēng)格簡潔，便于使用。CAXA的各種繪圖指令簡單，格式易懂。功能強大，加工操作的過程中易于修改。

在機械加工過程中，計算機輔助設(shè)計軟件有效地提高設(shè)計產(chǎn)品的2D和3D出圖速度，并能快速地對產(chǎn)品進(jìn)行渲染有助于在生產(chǎn)加工過程中對各種參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，也方便在生產(chǎn)加工前的模擬加工生產(chǎn)。CAXA的輔助設(shè)計和輔助制造部分可以完成絕大部分通用零部件的設(shè)計，3D建模和產(chǎn)品代碼的處理。對于復(fù)雜曲面的設(shè)計、建模和后處理功能也非常的強大。

輔助制造（CAM）軟件，應(yīng)用于CNC機械加工主要由以下四個步驟來實現(xiàn)。首先，通過對圖紙的深度分析（充分掌握待加工零件的幾何形狀，結(jié)構(gòu)特征，尺寸，幾何公差和表面粗糙度等的要求）為零部件的后期繪制和建模做好基礎(chǔ)工作;第二部在第一部設(shè)計圖紙充分分析的基礎(chǔ)上，對產(chǎn)品生產(chǎn)加工工藝進(jìn)行有效的生產(chǎn)設(shè)計。根據(jù)加工工藝確定加工設(shè)備的參數(shù)，有效地提高了設(shè)計優(yōu)化流程。它是根據(jù)已開發(fā)的工藝設(shè)計來優(yōu)化機床相關(guān)參數(shù)的設(shè)計，加工方法和刀具等;第四是根據(jù)開發(fā)的工藝設(shè)計和所生成的程序進(jìn)行試制。最后，根據(jù)測試結(jié)果的分析，進(jìn)一步優(yōu)化流程和程序設(shè)計以及處理參數(shù)，以進(jìn)行后續(xù)的正式處理。

4 行業(yè)應(yīng)用在職業(yè)教育教學(xué)中的轉(zhuǎn)化

職業(yè)教育的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)是為了使學(xué)生能夠滿足相關(guān)行業(yè)企業(yè)的技術(shù)需求，培養(yǎng)具備生產(chǎn)技能的高素質(zhì)技術(shù)型人才。所以對于職業(yè)教育要將生產(chǎn)中的技術(shù)要求轉(zhuǎn)化為學(xué)校的教學(xué)要點，使得教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)崗位需求相對接。以實現(xiàn)學(xué)到的知識和技能更接近企業(yè)的技術(shù)要求。

筆者就各種CAD軟件在CNC加工和模具制造企業(yè)的應(yīng)用情況進(jìn)行了深入而全面的調(diào)研，其中包括國有工業(yè)企業(yè)，合資企業(yè)和民營企業(yè)，對企業(yè)的實際情況生產(chǎn)應(yīng)用情況也有了更明確的了解，從而確認(rèn)如何將CAD軟件應(yīng)用技術(shù)融人數(shù)控教學(xué)的課程內(nèi)容中。

4.1 工作崗位技能

通過深入地對生產(chǎn)企業(yè)的研究，總結(jié)了模具專業(yè)的學(xué)生和CAD/CAM技術(shù)在數(shù)控加工中的應(yīng)用，分析相關(guān)的課程包內(nèi)容適用于產(chǎn)品設(shè)計師，CNC程序員，機械制圖員和數(shù)控機床操作員等的教學(xué)。主要工作能力為：圖紙識別能力（零部件圖紙和裝配圖）;模具加工技術(shù)分析能力;模具造型設(shè)計，三維造型能夠轉(zhuǎn)換工程圖;能夠編譯數(shù)控加工程序;數(shù)控機床加工模具的操作能。

4.2 課程內(nèi)容

在企業(yè)調(diào)研中，許多公司建議學(xué)校將重點放在專業(yè)基礎(chǔ)知識的培養(yǎng)上，如專業(yè)的機械制圖基礎(chǔ)知識，機械設(shè)計基礎(chǔ)、CAD/CAM軟件的使用等。他們認(rèn)為這些基礎(chǔ)知識扎實的學(xué)生是未來發(fā)展的首要條件。對于“CAD/CAM軟件使用技術(shù)”的課程內(nèi)容，企業(yè)人員建議：

基本的設(shè)計和建模應(yīng)該非常熟練，可以在企業(yè)中建模，能夠滿足企業(yè)的崗位需求。先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)熟練使用CAXA＼UG等表面設(shè)計命令進(jìn)行表面構(gòu)造設(shè)計，一些高級命令，您可以在進(jìn)入企業(yè)后從實際情況中學(xué)習(xí);模具設(shè)計的軟件應(yīng)用課程能夠使學(xué)生簡單地了解模具結(jié)構(gòu)，企業(yè)中會有一線設(shè)計師的指導(dǎo)軟件建模流程;將使用3D建模和工程圖轉(zhuǎn)換，可以將3D設(shè)計轉(zhuǎn)換為2D圖紙和規(guī)格并要求符合企業(yè)和行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化要求。根據(jù)模具制造的典型職位，專業(yè)能力和核心能力，核算設(shè)計制造成本。

5 教學(xué)改革實踐

5.1教學(xué)內(nèi)容

5.1.1課程內(nèi)容體系

傳統(tǒng)教學(xué)往往課程更多，案例更少，針對性不強，加之授課時間有限，學(xué)生很難在課堂上學(xué)習(xí)相關(guān)的技術(shù)和技能，并且隨著時間的流逝，學(xué)生會忘記所學(xué)內(nèi)容，失去學(xué)習(xí)興趣。因此，我們應(yīng)該關(guān)注工作的崗位特點，企業(yè)的實際情況，并動員同學(xué)們按照企業(yè)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)技能。針對學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、崗位技能和專業(yè)基礎(chǔ)知識3個方面的開始建立課程內(nèi)容體系。在教學(xué)中引入很多企業(yè)實際案例和崗位技術(shù)要求，例如固定座的設(shè)計，飲料罐的設(shè)計，柜子的設(shè)計，泵蓋的設(shè)計，特種夾具的設(shè)計，繪圖的情況，鼠標(biāo)打孔的處理等，涉及實體建模，曲面建模，工程建模等教學(xué)內(nèi)容，例如過程設(shè)計，工程圖，加工和制造等相關(guān)行業(yè)崗位所涉及的軟件使用基礎(chǔ)。

5.1.2 教材內(nèi)容

傳統(tǒng)職業(yè)教育的教科書都來自高校相關(guān)教材，只是淡化了部分理論概念，功能開發(fā)，命令和應(yīng)用程序的深層學(xué)習(xí)。缺乏針對性，不適用于現(xiàn)代職業(yè)教育，特別是對于CNC加工軟件的使用，缺乏實際生產(chǎn)案例的，脫離實例去單純的講解命令，并要求學(xué)生掌握，這使得學(xué)生漸漸對學(xué)習(xí)軟件失去了興趣，使得學(xué)習(xí)逐漸變得被動，造成課程教學(xué)目標(biāo)無法完成。

通過調(diào)研，本課程使用基于企業(yè)實際生產(chǎn)項目的案例編輯教科書，通過引入大量示例來推導(dǎo)問題的學(xué)習(xí)方法和軟件的使用，可以很好地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)各種知識點，從而訓(xùn)練學(xué)生解決實際問題能力。

5.2 教學(xué)方法與方法

5.2.1 使用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)

職業(yè)教育學(xué)生的知識水平有線，學(xué)習(xí)積極性不高，教學(xué)效果往往被忽略?！癈AD/CAM軟件使用技術(shù)”采用目前最新的翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，大大調(diào)動了他們的學(xué)習(xí)興趣。在“CAD/CAM技術(shù)”課程的教學(xué)設(shè)計中，上課前，教師需要首先將教學(xué)任務(wù)中對應(yīng)的知識點分解為學(xué)生喜歡看的，易于學(xué)習(xí)和易于理解的小知識點，再根據(jù)項目任務(wù)的需要使用微視頻制作軟件、屏幕錄制軟件和其他多媒體軟件，將這些知識點制作成短視頻和PPT課件上傳到在線教學(xué)平臺，提前讓學(xué)生學(xué)習(xí)觀看并指導(dǎo)學(xué)生上課前學(xué)習(xí)。在課堂中，授課教師只專注于知識的深度解釋和指導(dǎo)，保證學(xué)生合理操作。課后進(jìn)行教學(xué)反思，針對性的總結(jié)在課堂上出現(xiàn)的問題，然后制作并記錄相關(guān)的補充資料，豐富課程內(nèi)容，課件和動畫視頻。經(jīng)過探索和實踐，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和課堂參與度大大提高，教學(xué)效果顯著提升。

6 結(jié)論

總之，本文重點介紹在CAXA軟件的機械CNC加工中數(shù)字設(shè)計（ CAD）和輔助制造（CAM）的基本應(yīng)用。其他CAXA軟件的應(yīng)用范圍更廣，難度更大，如何更好地轉(zhuǎn)化為教學(xué)模式，教授學(xué)生掌握學(xué)習(xí)，需要進(jìn)一步的研究、討論和實踐。

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