淺談以數(shù)控加工一體化典型工作任務(wù)為載體實(shí)施CAD教學(xué)

蔡傳方

摘要：在數(shù)控專業(yè)的CAD教學(xué)過程中，傳統(tǒng)教學(xué)方法學(xué)生參與度不高，學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握不是特別深刻，尤其是在需要靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行自主設(shè)計(jì)繪制圖紙時(shí)，學(xué)生創(chuàng)造力和自主力明顯不夠，怎樣解決這個(gè)困局，經(jīng)過多年教學(xué)實(shí)踐探索，發(fā)現(xiàn)通過數(shù)控加工一體化典型工作任務(wù)作為載體實(shí)施CAD教學(xué)，效果顯著。如何讓學(xué)生在進(jìn)行一體化典型任務(wù)的實(shí)踐加工過程中高效掌握并運(yùn)用CAD繪圖技術(shù)就是本文研究和探討的目標(biāo)和方向。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工;CAD教學(xué);工作任務(wù)

引言：數(shù)控專業(yè)學(xué)生需要通過機(jī)械制圖課程來提升自身的空間構(gòu)造、制圖、讀圖能力，而CAD則是有效的輔助教學(xué)手段，以計(jì)算機(jī)為媒介，組織學(xué)生完成各類圖紙的設(shè)計(jì)。在現(xiàn)代工業(yè)背景下，各大職業(yè)院校需巧妙融合數(shù)控與CAD教學(xué)，創(chuàng)建一體化教學(xué)機(jī)制，確保學(xué)生深入學(xué)習(xí)，掌握基礎(chǔ)的專業(yè)知識(shí)與技能，從而適應(yīng)當(dāng)下的社會(huì)環(huán)境。另外，為了提高教學(xué)效率，教師需要積極創(chuàng)新教學(xué)形式，開展多類實(shí)訓(xùn)課程，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

一、數(shù)控加工一體化典型工作任務(wù)與CAD繪圖教學(xué)融合分析

數(shù)控加工技術(shù)主要包含了自動(dòng)控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)，工作任務(wù)是研發(fā)機(jī)械加工系統(tǒng)，而CAD繪圖則是輔助數(shù)控加工的一種手段，以制圖為媒介，將基本的加工零件與產(chǎn)品以空間圖示來展現(xiàn)，提高機(jī)械加工的效率，保證生產(chǎn)質(zhì)量。在數(shù)控加工任務(wù)導(dǎo)向教學(xué)中，教師必須巧妙滲透CAD，教導(dǎo)學(xué)生掌握制圖方法，培養(yǎng)開發(fā)制圖與空間思維能力。在目前的課程教學(xué)中，有很多學(xué)生不能真正的將數(shù)控與CAD知識(shí)完全理解，難以跟上教師授課進(jìn)程，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果低下。所以，教師需要以數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生在不同的機(jī)械加工過程中建立立體幾何模型，并生成二維工程圖，強(qiáng)化對(duì)機(jī)械加工與制圖的認(rèn)識(shí)與運(yùn)用。通過綜合分析發(fā)現(xiàn)，這兩門課程具有一定的共性，在知識(shí)講解過程中需要緊密連接，設(shè)置大量的實(shí)踐操作活動(dòng)，減少重復(fù)性理論講解，充分利用教學(xué)資源，幫助學(xué)生高度掌握CAD制圖技術(shù)。在現(xiàn)代化教學(xué)視域下，教師要深度融合理論與實(shí)踐，構(gòu)建完整的教學(xué)結(jié)構(gòu)，做到講、學(xué)、做緊密相連，提高教學(xué)效果和質(zhì)量。

二、明確教學(xué)目標(biāo)，加強(qiáng)CAD與數(shù)控加工的有機(jī)融合

數(shù)控加工與CAD是職業(yè)院校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)課程，也是必須掌握的知識(shí)技能。就目前的技術(shù)發(fā)展形式來看，機(jī)械行業(yè)設(shè)計(jì)與繪圖的要求變得越來越高。因此，相關(guān)技術(shù)人才必須著力提升自身對(duì)軟件的運(yùn)用能力，提升數(shù)控技術(shù)專業(yè)水平。例如，在零件加工生產(chǎn)中，為了有效控制各種工件材料的切削加工，需要先進(jìn)行CAD繪圖，明確各個(gè)圖紙加工的環(huán)節(jié)步驟。在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師主要是采取板書教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性不高。為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與程度，教師需不斷優(yōu)化教學(xué)方法，將CAD與數(shù)控加工融為一門課程。如在進(jìn)行零部件加工和裝配時(shí)，教師可以組織學(xué)生統(tǒng)一到計(jì)算機(jī)教室，先繪制出相關(guān)零部件平面圖和三維圖，然后根據(jù)平面圖進(jìn)行切削加工，根據(jù)三維圖進(jìn)行裝配，這樣，工作起來既直觀簡單，也便于理解和掌握。

三、構(gòu)建課程教學(xué)結(jié)構(gòu)，高效有序?qū)嵤┙虒W(xué)過程

CAD隸屬于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，與工程技術(shù)相輔相成，能夠最大化提高工作效率。為了提升教學(xué)效果，教師要構(gòu)建完善的課程教學(xué)結(jié)構(gòu)，布置適當(dāng)?shù)难菥毴蝿?wù)，進(jìn)一步提高學(xué)生綜合素質(zhì)。例如，在教學(xué)機(jī)械操控臺(tái)設(shè)計(jì)與制作中，教師可以讓學(xué)生以小組形式展開實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，團(tuán)隊(duì)合作構(gòu)建立體模型，并通過CAD來輸出具體的圖樣。教師需要設(shè)立考核的標(biāo)準(zhǔn)，如實(shí)踐操作工具正確度、模型圖紙完整與精確度、零件圖劃分等。在機(jī)械建模過程中，需要先在圖示上標(biāo)明零部件的功能，并合理選擇模型樣式，如線框、表面、實(shí)體等，初步操作完成后，學(xué)生需要調(diào)整基本參數(shù)，并對(duì)任意部位進(jìn)行修改，提高設(shè)計(jì)工作進(jìn)度。其中，還可以利用CAD來標(biāo)注線形和尺寸大小，并將主視圖、剖視圖以及局部放大圖等，加深理解數(shù)控加工技術(shù)。所以，把CAD滲透于數(shù)控加工技術(shù)中，能夠引領(lǐng)學(xué)生高效率學(xué)習(xí)零件圖與轉(zhuǎn)配圖知識(shí)，并快捷完成制圖任務(wù)，提高工作質(zhì)量。

四、簡化傳統(tǒng)繪圖工序，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行計(jì)算機(jī)繪圖

在傳統(tǒng)機(jī)械繪圖的教授過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生們擺脫肉眼直觀可見的東西，形成抽象的思考。因此，學(xué)習(xí)活動(dòng)完成后，不能直接轉(zhuǎn)入常規(guī)教學(xué)環(huán)節(jié)，可以通過課堂回憶以及實(shí)際操作的方式，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)數(shù)控加工與CAD繪圖技術(shù)形成認(rèn)知深化的過程和能力，并引導(dǎo)學(xué)生對(duì)CAD繪圖過程進(jìn)行抽象地概括與歸納。老師應(yīng)從學(xué)生感興趣的數(shù)控加工器件著手，通過生動(dòng)形象的繪圖實(shí)踐，讓學(xué)生體驗(yàn)在學(xué)中做，在做中感悟，在感悟中升華繪圖技能的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)CAD繪圖的理解和應(yīng)用學(xué)習(xí)的目的。繪制出的抽象圖紙完美地結(jié)合了數(shù)控加工技術(shù)和CAD繪圖技能，通過圖紙揭示和反映了定量關(guān)系，并幫助學(xué)生快速強(qiáng)化繪圖技能的理解與深度學(xué)習(xí)。

例如，在知道學(xué)生利用CAD設(shè)計(jì)并繪制一款健身器材時(shí)，這個(gè)過程屬于利用CAD進(jìn)行高級(jí)繪圖，這其中涉及到的CAD繪圖技能主要有：利用多線繪制與編輯圖形、利用多線段繪圖、利用樣條曲線繪圖以及繪制曲線與參照幾何圖形命令。由于數(shù)控加工與CAD繪圖密不可分，這是以理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的形式進(jìn)行教學(xué)，注重CAD繪圖的優(yōu)勢特性，讓學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)際繪圖參數(shù)來強(qiáng)化CAD繪圖的學(xué)習(xí)，經(jīng)過觀察、比較、分析、實(shí)踐繪制出健身器材加工圖紙，逐漸強(qiáng)化自己的繪圖技能，完成CAD繪圖技能的深度學(xué)習(xí)。在具體實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題，化被動(dòng)為主動(dòng)，充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性，提升實(shí)踐動(dòng)手能力。除此之外，教師可以將其他數(shù)控加工器件與CAD繪圖技能相結(jié)合，教師在教學(xué)過程中，可以讓學(xué)生利用CAD進(jìn)行其他加工圖紙的繪制，將器件加工圖紙以立體圖的形式表現(xiàn)出來，讓學(xué)生通過圖紙，對(duì)CAD繪圖與數(shù)控加工有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，將抽象的知識(shí)利用CAD繪圖的方法變得比較靈活，從而更好地掌握CAD繪圖技能。

湖南省教育科學(xué)數(shù)控加工專業(yè)—體化課程體系構(gòu)建與實(shí)踐研究（數(shù)控車工方向）規(guī)劃課題成果??? XJK016BZXX063

參考文獻(xiàn)

[1]來旭輝， 魏正英. 面向數(shù)控加工系統(tǒng)的3D打印切片算法與分區(qū)掃描策略[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2019， 35（12）：58-64.