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摘要:从教学计划、学习主体、教师水平、教学设施和教学方法等方面对应用CAD/CAM技术开展教学,提高教学质量进行了探讨。
关键词:CAD/CAM技术;职业教育;教学质量
CAD/CAM技术即计算机辅助设计与制造技术,作为一种教学手段已广泛应用于职业教育领域。它提供了新颖的教学方法,能够很好地解决实际教学中的问题,从而提高职业教育的教学质量。
教学计划
职业教育具有区域性的特点,应根据本地区经济发展水平制定相应的教学计划。
教学计划与本地区企业的技术现状相适应珠江三角洲地区乡镇企业异军突起,这些制造企业多采用高科技的CAD/CAM技术进行生产。这就要求职业学校培养相应的人才,在促进本地区经济发展的同时,也使学校的发展充满活力。
专业结构与产业结构相适应制定教学计划时,应清楚本地区经济发展有哪些产业部门及其隶属关系,每种产业在本地区经济发展中占有多大比重,哪些是优势主体产业。这样,才能搞好人才需求预测,进而合理进行专业设置。
学习主体
进行CAD/CAM教学,学习主体应具有一定的基本理论和基础技能。
在教学中,应将理论课与实习课有机结合,反复强化。以机电类教学为例,首先,在课堂上讲授机制工艺方面的基本知识;然后让学生在工厂实习,同时对机电类所涉及的工种如车、铣、刨、磨、焊、电等进行实习教学;再回到课堂中,应用CAD/CAM技术对各工种的专业知识进行详细讲解。学生较系统地学习了专业知识后,再到工厂实习,根据各人爱好专门学习车工、铣工或钳工等工种,从而掌握一门较熟练的专业技能操作。最后,学生要凭着良好的专业基本功,利用CAD/CAM技术,自己设计制造出优秀的产品课件。
教师水平
教师是保证教学质量的关键,是职业技术教育三个基本条件(师资、教材、设备)的首要条件。这就要求教师本身要具备良好的综合素质。首先,应具有较高的文化素质,精通本专业的基本理论,熟练掌握本专业的技术技能。其次,要具有应用CAD/CAM技术解决实际问题和推广科学技术的能力,能够应用CAD/CAM技术开展教学。
教学设施
在硬件方面,将电脑室的网络与车间数控机床的网络连成一体。学生在电脑上设计好产品,仿真加工,通过反复模拟认证,直至确认正确无误。这时,由教师或专业管理人员监控,将设计好的程序和加工工艺流程发向网络终端的数控机床,进行产品生产。如果数控机床配备先进的机器手和送料小车,基本可以实现无人化操作。
教学方法
无纸化教学以往设计人员总是离不开笔和纸。随着电脑的出现和软件的更新,设计者可以将设计理念通过电脑、网络,直接应用到生产中去。在教学中,可采用同样的方法,将学生的设计理念,通过电脑软件设计,经由网络系统,最后制造出模型。在此过程中的无纸化教学,可以节省大量的教学资源,降低教学成本。同时,可以及时调整学生的设计理念,从设计到加工,保证教学过程的流畅性。
模拟教学在《机械基础》课程“连杆机构”和《机械制图》课程“设备装配”的教学中,模拟教学得到了充分的应用。过去,教师为了体现教学的真实性,要准备大量的教具,花费一定的时间和经费,既增加了备课量,又增加了教学成本,还不一定会达到很好的教学效果。而利用CAD/CAM教学,只需花费较少的时间和精力,就可以达到很好的教学效果。如在电脑中设计一个四连杆机构,使其进行连动,进而分析它们之间的运动模式,从而较好地完成教学任务。模拟教学另一个优越性表现在对设计出来的产品进行仿真加工。学生设计出来的产品如果在结构、力学、可行性等方面均无问题,就可以直接生产加工了。设计与加工是否存在缺陷,缺乏设计经验的初学者无法辨别清楚。如圆弧槽底,就不能用立铣刀直接加工出来。在加工之前,可以利用CAD/CAM软件进行仿真加工,从而发现许多问题。如立铣刀在加工时能否避让夹具;加工凹模时,是否为螺旋下刀;刀具能否承受加工时所选切削深度的切削力;机床主轴转速和进给量是否适合加工;最后加工出来的产品在质量上是否存在缺陷等。
参数化设计参数化设计是CAD/CAM技术的创新。设计者可以对物体一些关键性的参数进行修改,从而改变物体原来的形状、位置、结构等,进而判断结构的合理性并进行刚性受力分析,使其更符合设计理念。对于光滑曲面,可采取不同光源,通过反射取得高斯曲线数据来分析、修改它的柔顺度;通过曲面上曲线的曲率梳来修改它的曲率;利用双色纹理图、曲面缝隙/角度图、点/曲线和曲面偏差图识别曲面的缺陷或其他不良视觉效果,不断完善产品设计。此种教学方法常用于空间自由度较大的曲面设计和复杂多变的模型设计。
工业设计由于CAD/CAM技术功能强大,在工艺美术领域也被广泛应用。利用CAD/CAM软件,可以设计出高保真的图片,既省时又省力,而且具有较好的亲和力。加上多变的光源和绚丽的色彩,在工业设计和广告画的应用上效果更好。CAD/CAM技术可以将设计所蕴涵的美学和工程信息可视化。这样,产品的功能、价值以及制造者的要求就可以从美学的角度得以更好地完善。
数控加工加工需要学生将所学过的知识组合到一起,也是对学生学习能力和学习效果的最终检验。高端产品可以充分体现CAD/CAM技术的优越性。数控加工是CAD/CAM技术最后的关键环节,利用它可以加工出各种高精度的产品。利用高新技术加工出的产品,外表的精湛可以在感观上激发学生的学习热情。掌握数控加工技术可为学生今后更好地适应工作环境打下了良好的基础。
模具设计过去,模具设计者需要考虑很多方面的问题,如分模、流道、模架、导柱、顶出机构等;而设计中的一些缺陷又往往无法察觉,一旦出现了不合格产品,就会造成很大的损失。利用CAD/CAM技术就可以很好地解决这些问题。在软件上先设计好产品,然后利用专门的模具设计模块进行设计,直接调用标准模架,进行整个模具制造流程的模拟,最后对生成产品进行质量分析,从而较好地完成整个模具设计过程,最大限度地降低出现废品的几率。
笔者经过多年的教学实践,在应用多种教学方法的基础上,进行项目教学。在CAD/CAM软件的讲授中,就设计、制图、装配、加工、渲染等知识综合地给学生讲述,使他们从产品设计到生产加工有一个完整的流程概念。培养他们在开发产品时并行作业:当某一小组学生进行模型设计和绘制图纸时,另一小组进行工艺的编制和可行性分析,而另外一组就加工过程和程序进行验证。如果哪一组出现了问题,要及时汇报给教师,教师分析、汇总,并对相关小组的内容及时进行调整,从而大大缩减一个产品从开发到生产的时间,提高了教学效率。从另外一个方面看,这也是对学生团结协作精神的培养。日前,各种形式的计算机辅助设计、分析和加工技术已为多数行业广泛采用。只有掌握尖端的技术,才能在行业中处于领先的地位。对于教育事业,CAD/CAM技术在教学中的应用更应推广,这对高新技术后备力量的培养,对提升我国工业现代化水平都有很大的帮助。
参考文献:
[1]黄志东.提高CAD/CAM技术实践教学质量初探[J].辽宁科技学院学报,2009,(1).
[2]廖友军,余金伟.高职计算机辅助设计与制造专业课程设置的研究[J].职业技术教育(教学版),2006,27(32).
[3]何友义.CAD/CAM技术与应用[M].
北京:机械工业出版社,2002.
[4]赵国增.机械CAD/CAM[M].北京:机械工业出版社,2005.
作者简介:
张方阳(1975—),男,吉林镇赉人,硕士,广东省佛山市顺德梁銶琚职业技术学校机械一级教师,研究方向为CAD/CAM技术、数控加工。
陈小燕(1975—),女,广西玉林人,德国马格德堡大学访问学者,研究方向为数控技能和设计软件。
(本文责任编辑:洪雁)
关键词:CAD/CAM技术;职业教育;教学质量
CAD/CAM技术即计算机辅助设计与制造技术,作为一种教学手段已广泛应用于职业教育领域。它提供了新颖的教学方法,能够很好地解决实际教学中的问题,从而提高职业教育的教学质量。
教学计划
职业教育具有区域性的特点,应根据本地区经济发展水平制定相应的教学计划。
教学计划与本地区企业的技术现状相适应珠江三角洲地区乡镇企业异军突起,这些制造企业多采用高科技的CAD/CAM技术进行生产。这就要求职业学校培养相应的人才,在促进本地区经济发展的同时,也使学校的发展充满活力。
专业结构与产业结构相适应制定教学计划时,应清楚本地区经济发展有哪些产业部门及其隶属关系,每种产业在本地区经济发展中占有多大比重,哪些是优势主体产业。这样,才能搞好人才需求预测,进而合理进行专业设置。
学习主体
进行CAD/CAM教学,学习主体应具有一定的基本理论和基础技能。
在教学中,应将理论课与实习课有机结合,反复强化。以机电类教学为例,首先,在课堂上讲授机制工艺方面的基本知识;然后让学生在工厂实习,同时对机电类所涉及的工种如车、铣、刨、磨、焊、电等进行实习教学;再回到课堂中,应用CAD/CAM技术对各工种的专业知识进行详细讲解。学生较系统地学习了专业知识后,再到工厂实习,根据各人爱好专门学习车工、铣工或钳工等工种,从而掌握一门较熟练的专业技能操作。最后,学生要凭着良好的专业基本功,利用CAD/CAM技术,自己设计制造出优秀的产品课件。
教师水平
教师是保证教学质量的关键,是职业技术教育三个基本条件(师资、教材、设备)的首要条件。这就要求教师本身要具备良好的综合素质。首先,应具有较高的文化素质,精通本专业的基本理论,熟练掌握本专业的技术技能。其次,要具有应用CAD/CAM技术解决实际问题和推广科学技术的能力,能够应用CAD/CAM技术开展教学。
教学设施
在硬件方面,将电脑室的网络与车间数控机床的网络连成一体。学生在电脑上设计好产品,仿真加工,通过反复模拟认证,直至确认正确无误。这时,由教师或专业管理人员监控,将设计好的程序和加工工艺流程发向网络终端的数控机床,进行产品生产。如果数控机床配备先进的机器手和送料小车,基本可以实现无人化操作。
教学方法
无纸化教学以往设计人员总是离不开笔和纸。随着电脑的出现和软件的更新,设计者可以将设计理念通过电脑、网络,直接应用到生产中去。在教学中,可采用同样的方法,将学生的设计理念,通过电脑软件设计,经由网络系统,最后制造出模型。在此过程中的无纸化教学,可以节省大量的教学资源,降低教学成本。同时,可以及时调整学生的设计理念,从设计到加工,保证教学过程的流畅性。
模拟教学在《机械基础》课程“连杆机构”和《机械制图》课程“设备装配”的教学中,模拟教学得到了充分的应用。过去,教师为了体现教学的真实性,要准备大量的教具,花费一定的时间和经费,既增加了备课量,又增加了教学成本,还不一定会达到很好的教学效果。而利用CAD/CAM教学,只需花费较少的时间和精力,就可以达到很好的教学效果。如在电脑中设计一个四连杆机构,使其进行连动,进而分析它们之间的运动模式,从而较好地完成教学任务。模拟教学另一个优越性表现在对设计出来的产品进行仿真加工。学生设计出来的产品如果在结构、力学、可行性等方面均无问题,就可以直接生产加工了。设计与加工是否存在缺陷,缺乏设计经验的初学者无法辨别清楚。如圆弧槽底,就不能用立铣刀直接加工出来。在加工之前,可以利用CAD/CAM软件进行仿真加工,从而发现许多问题。如立铣刀在加工时能否避让夹具;加工凹模时,是否为螺旋下刀;刀具能否承受加工时所选切削深度的切削力;机床主轴转速和进给量是否适合加工;最后加工出来的产品在质量上是否存在缺陷等。
参数化设计参数化设计是CAD/CAM技术的创新。设计者可以对物体一些关键性的参数进行修改,从而改变物体原来的形状、位置、结构等,进而判断结构的合理性并进行刚性受力分析,使其更符合设计理念。对于光滑曲面,可采取不同光源,通过反射取得高斯曲线数据来分析、修改它的柔顺度;通过曲面上曲线的曲率梳来修改它的曲率;利用双色纹理图、曲面缝隙/角度图、点/曲线和曲面偏差图识别曲面的缺陷或其他不良视觉效果,不断完善产品设计。此种教学方法常用于空间自由度较大的曲面设计和复杂多变的模型设计。
工业设计由于CAD/CAM技术功能强大,在工艺美术领域也被广泛应用。利用CAD/CAM软件,可以设计出高保真的图片,既省时又省力,而且具有较好的亲和力。加上多变的光源和绚丽的色彩,在工业设计和广告画的应用上效果更好。CAD/CAM技术可以将设计所蕴涵的美学和工程信息可视化。这样,产品的功能、价值以及制造者的要求就可以从美学的角度得以更好地完善。
数控加工加工需要学生将所学过的知识组合到一起,也是对学生学习能力和学习效果的最终检验。高端产品可以充分体现CAD/CAM技术的优越性。数控加工是CAD/CAM技术最后的关键环节,利用它可以加工出各种高精度的产品。利用高新技术加工出的产品,外表的精湛可以在感观上激发学生的学习热情。掌握数控加工技术可为学生今后更好地适应工作环境打下了良好的基础。
模具设计过去,模具设计者需要考虑很多方面的问题,如分模、流道、模架、导柱、顶出机构等;而设计中的一些缺陷又往往无法察觉,一旦出现了不合格产品,就会造成很大的损失。利用CAD/CAM技术就可以很好地解决这些问题。在软件上先设计好产品,然后利用专门的模具设计模块进行设计,直接调用标准模架,进行整个模具制造流程的模拟,最后对生成产品进行质量分析,从而较好地完成整个模具设计过程,最大限度地降低出现废品的几率。
笔者经过多年的教学实践,在应用多种教学方法的基础上,进行项目教学。在CAD/CAM软件的讲授中,就设计、制图、装配、加工、渲染等知识综合地给学生讲述,使他们从产品设计到生产加工有一个完整的流程概念。培养他们在开发产品时并行作业:当某一小组学生进行模型设计和绘制图纸时,另一小组进行工艺的编制和可行性分析,而另外一组就加工过程和程序进行验证。如果哪一组出现了问题,要及时汇报给教师,教师分析、汇总,并对相关小组的内容及时进行调整,从而大大缩减一个产品从开发到生产的时间,提高了教学效率。从另外一个方面看,这也是对学生团结协作精神的培养。日前,各种形式的计算机辅助设计、分析和加工技术已为多数行业广泛采用。只有掌握尖端的技术,才能在行业中处于领先的地位。对于教育事业,CAD/CAM技术在教学中的应用更应推广,这对高新技术后备力量的培养,对提升我国工业现代化水平都有很大的帮助。
参考文献:
[1]黄志东.提高CAD/CAM技术实践教学质量初探[J].辽宁科技学院学报,2009,(1).
[2]廖友军,余金伟.高职计算机辅助设计与制造专业课程设置的研究[J].职业技术教育(教学版),2006,27(32).
[3]何友义.CAD/CAM技术与应用[M].
北京:机械工业出版社,2002.
[4]赵国增.机械CAD/CAM[M].北京:机械工业出版社,2005.
作者简介:
张方阳(1975—),男,吉林镇赉人,硕士,广东省佛山市顺德梁銶琚职业技术学校机械一级教师,研究方向为CAD/CAM技术、数控加工。
陈小燕(1975—),女,广西玉林人,德国马格德堡大学访问学者,研究方向为数控技能和设计软件。
(本文责任编辑:洪雁)