CAM技術(shù)與實(shí)訓(xùn)課程的開發(fā)

1、CAD/CAE/CAM技術(shù)與實(shí)訓(xùn)課程的開發(fā)摘要：以培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力為目的，將CAD、CAE、CAM三個(gè)模塊內(nèi)容有序地銜接、有機(jī)地融合在一起，開發(fā)了CAD/CAE/CAM技術(shù)與實(shí)訓(xùn)課程。文中詳細(xì)介紹了課程的培養(yǎng)目標(biāo)、內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)方法和組織形式。在本課程中以產(chǎn)品的生產(chǎn)過程為導(dǎo)向，以任務(wù)驅(qū)動貫穿整個(gè)教學(xué)過程，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用當(dāng)前大型主流CAD/CAE/CAM軟件進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)的能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生綜合職業(yè)能力。關(guān)鍵詞：任務(wù)驅(qū)動；課程開發(fā)；CAD/CAE/CAM；工程教學(xué)當(dāng)前，隨著制造業(yè)的飛速開展，積極開展高新技術(shù)研究，培養(yǎng)特色鮮明的應(yīng)用型人才已成為理工科院校開展的重要趨勢。CAD/CAE/CAM技術(shù)的開

2、展推動了幾乎一切領(lǐng)域的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)革命，從根本上改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理模式。目前，CAD/CAE/CAM技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航空、航天、軍工、汽車、船舶、機(jī)械、模具、電子、輕工、裝備等各個(gè)領(lǐng)域，為企業(yè)在劇烈的市場競爭中發(fā)揮著越來越重要的作用。CAD/CAE/CAM技術(shù)的開展與應(yīng)用程度已成為衡量一個(gè)國家科技開展水平和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。作為機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程人員掌握現(xiàn)代化的CAD/CAE/CAM一體化技術(shù)是十分必要的。一、CAD/CAE/CAM技術(shù)與實(shí)訓(xùn)課程的內(nèi)涵CAD/CAE/CAM涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)控加工技術(shù)、有限單元分析法、計(jì)算機(jī)仿真、最優(yōu)化設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)信息集成技術(shù)等多門課

3、程，是理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的綜合性課程，具體教學(xué)內(nèi)容應(yīng)表達(dá)知識的系統(tǒng)性、完整性、先進(jìn)性和實(shí)用性。二、CAD/CAE/CAM技術(shù)與實(shí)訓(xùn)課程的開發(fā)一課程的培養(yǎng)目標(biāo)CAD/CAE/CAM技術(shù)與實(shí)訓(xùn)課程的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，使在掌握CAD/CAE/CAM技術(shù)的根底上，能夠熟練應(yīng)用當(dāng)前大型通用CAD/CAE/CAM軟件，進(jìn)行裝備制造業(yè)、汽車行業(yè)或模具產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品的三維設(shè)計(jì)、有限元分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、工藝分析與設(shè)計(jì)以及數(shù)控編程與加工仿真等工作。二課程內(nèi)容的設(shè)置以產(chǎn)品的生產(chǎn)過程作為導(dǎo)向，將課程結(jié)構(gòu)劃分為CAD、CAE和CAM三個(gè)主模塊。CAD模塊包括幾何建模、零件裝配、運(yùn)動仿真和工程圖四個(gè)子模塊；CAE包

4、括有限元分析和優(yōu)化兩個(gè)子模塊；CAM模塊包括工藝設(shè)計(jì)、自動編程、加工仿真和車間加工四個(gè)子模塊。CAD，CAE模塊采用法國達(dá)索公司的SolidWorks軟件；CAM模塊采用美國CNCSoftware，Inc公司的MasterCAM軟件。1.SolidWorks軟件概述SolidWorks軟件功能強(qiáng)大、易學(xué)易用，是目前領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案。使用SolidWorks軟件，機(jī)械設(shè)計(jì)工程師能快速按照其設(shè)計(jì)思想繪制出草圖，并運(yùn)用特征與尺寸，繪制模型實(shí)體、裝配及詳細(xì)的工程圖。整個(gè)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過程中是百分之百可編輯的，即模型實(shí)體、裝配體和工程圖之間是全相關(guān)的。除了產(chǎn)品設(shè)計(jì)，SolidWorks還可以

5、對設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行運(yùn)動模擬、碰撞檢查、運(yùn)動學(xué)分析、有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)等功能。SolidWorksSimulation是SolidWorks家庭最熱銷的分析解決方案，集功能強(qiáng)大、計(jì)算精確和簡單好用三大特點(diǎn)于一身，能夠進(jìn)行應(yīng)力分析、應(yīng)變分析、變形分析、熱分析、設(shè)計(jì)優(yōu)化、線性和非線性分析。使用SolodWorksSimulation，工程師可以最大限度地縮短設(shè)計(jì)周期、降低測試本錢、提高產(chǎn)品質(zhì)量，加大利潤空間。SolidWorksMotion是基于ADAMS解決方案引擎創(chuàng)立的，可以在CAD系統(tǒng)構(gòu)建的原型機(jī)上查看其工作情況，從而檢測設(shè)計(jì)結(jié)果，如電機(jī)尺寸、壓力過載、齒輪轉(zhuǎn)動率運(yùn)動零件干預(yù)等設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的

6、問題，進(jìn)而修改設(shè)計(jì)，得到進(jìn)一步優(yōu)化的結(jié)果。在本課程中，學(xué)生不僅可以熟練掌握利用SolidWorks軟件進(jìn)行草圖設(shè)計(jì)、零件造型、裝配、將三維實(shí)體轉(zhuǎn)化成符合國標(biāo)的二維工程圖等根本建模技術(shù)，而且深入學(xué)習(xí)SolidWorksSimulation的靜力學(xué)分析、失穩(wěn)分析、疲勞分析、優(yōu)化及SolidworksMotion的虛擬樣機(jī)分析等高級分析功能。2.MasterCAM軟件概述MasterCAM是美國CNCSoftware，Inc公司開發(fā)的基于PC平臺的CAD/CAM軟件。該軟件自1984年問世以來，就以其強(qiáng)大的加工功能聞名于世。它集二維繪圖、三維實(shí)體造型、數(shù)控編程、刀具路徑模擬及真實(shí)感模擬等到功能于一身

7、。對系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境要求較低，而且價(jià)位適中，對廣闊的中小企業(yè)來說是最理想的選擇，是最經(jīng)濟(jì)有效的全方位的軟件系統(tǒng)。本課程中主要學(xué)習(xí)MasterCAM的CAM功能，除了常用的數(shù)控車削加工、二維銑削加工之外，還深入學(xué)習(xí)多軸銑削加工、車銑復(fù)合加工等高級功能。結(jié)合SolidWork的CAD/CAE和MasterCAM的CAM功能，將軟件的學(xué)習(xí)與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造過程融合到一起，將產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造理論與軟件操作實(shí)踐相結(jié)合，提升學(xué)生利用軟件進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)的能力。三任務(wù)驅(qū)動模式教學(xué)方法在教學(xué)方法上，秉承“以企業(yè)需求為導(dǎo)向，以提高職業(yè)能力為核心的理念，充分表達(dá)“教、學(xué)、做合一思想，采用任務(wù)驅(qū)動模式，讓學(xué)生在完成任務(wù)的過程中完

8、成理論與實(shí)踐的學(xué)生，做到“學(xué)中做，做中學(xué)。以二級圓柱齒輪減速器為例，任務(wù)分解為：減速器零件建模與裝配，運(yùn)動仿真，工程圖的生成，有限元分析及優(yōu)化，自動編程與加工仿真五個(gè)任務(wù)模塊，每個(gè)任務(wù)模塊按減速器結(jié)構(gòu)與零件類型分為假設(shè)干子模塊，每個(gè)子模塊中包含假設(shè)干個(gè)工程，每個(gè)工程結(jié)束，根據(jù)軟件功能增加1-2個(gè)工程拓展任務(wù)，以進(jìn)一步熟悉和深化軟件的使用。在任務(wù)實(shí)施過程中，以工程教學(xué)法的形式實(shí)現(xiàn)。每個(gè)工程由七局部組成，包括工程任務(wù)描述、工程目標(biāo)、知識鏈接、工程規(guī)劃、工程實(shí)施、工程拓展，使學(xué)生在任務(wù)的完成過程中既學(xué)到了產(chǎn)品相關(guān)理論知識又掌握了實(shí)踐操作技能。四教學(xué)的組織在教學(xué)過程中，采用工程教學(xué)的形式，以學(xué)生操作為

9、主，教師指導(dǎo)為輔，下面以直齒圓柱齒輪的建模為例進(jìn)行說明。1.工程任務(wù)：任務(wù)零件圖略2.工程目標(biāo)：掌握直齒圓柱齒輪建模方法；掌握漸開線生成的不同方法；掌握轉(zhuǎn)換實(shí)體引用、放樣特征、陣列特征、鏡向特征等命令的使用。3.知識鏈接：漸開線的繪制方法內(nèi)容略4.工程規(guī)劃：方案1：齒輪輻板旋轉(zhuǎn)凸臺軸孔與鍵槽拉伸切除齒形草圖單齒齒形草圖草圖陣列拉伸。方案2：齒根圓柱拉伸凸臺輻板拉伸切除板孔拉伸切除，陣列軸孔與鍵槽拉伸切除單齒拉伸輪齒陣列。方案3：齒輪端面草圖包含所有齒齒形，板孔，軸孔與鍵槽截面拉伸輻板凹槽拉伸切除或旋轉(zhuǎn)切除。其他方案。5.工程實(shí)施：分組選擇不同方案詳細(xì)過程略6.工程評價(jià)：各組介紹不同方案實(shí)施過程，討論不同方案的優(yōu)缺點(diǎn)。7.工程拓展：略三、結(jié)論在應(yīng)用型大學(xué)建設(shè)過程中，對CAD/CAE/CAM技術(shù)與實(shí)訓(xùn)課程進(jìn)行開發(fā)與探討，采用任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)模式，與工程教學(xué)法相結(jié)合，將CAD、CAE、CAM三局部內(nèi)容與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造過程相融合，強(qiáng)調(diào)根底知識與實(shí)例相結(jié)合，突出設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)思路，使學(xué)生能夠輕松掌握所學(xué)軟件進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)的能力，同時(shí)