CAM技术与实训课程的开发

1、CAD/CAE/CAM技术与实训课程的开发摘要：以培养学生的应用能力为目的，将CAD、CAE、CAM三个模块内容有序地衔接、有机地融合在一起，开发了CAD/CAE/CAM技术与实训课程。文中详细介绍了课程的培养目标、内容设置、教学方法和组织形式。在本课程中以产品的生产过程为导向，以任务驱动贯穿整个教学过程，培养学生应用当前大型主流CAD/CAE/CAM软件进行产品开发的能力，同时培养学生综合职业能力。关键词：任务驱动；课程开发；CAD/CAE/CAM；工程教学当前，随着制造业的飞速开展，积极开展高新技术研究，培养特色鲜明的应用型人才已成为理工科院校开展的重要趋势。CAD/CAE/CAM技术的开

2、展推动了几乎一切领域的设计、制造技术革命，从根本上改变了传统的设计、生产、管理模式。目前，CAD/CAE/CAM技术已广泛应用于航空、航天、军工、汽车、船舶、机械、模具、电子、轻工、装备等各个领域，为企业在剧烈的市场竞争中发挥着越来越重要的作用。CAD/CAE/CAM技术的开展与应用程度已成为衡量一个国家科技开展水平和工业现代化水平的重要标志之一。作为机械设计与制造工程人员掌握现代化的CAD/CAE/CAM一体化技术是十分必要的。一、CAD/CAE/CAM技术与实训课程的内涵CAD/CAE/CAM涉及计算机图形学、数控加工技术、有限单元分析法、计算机仿真、最优化设计、计算机信息集成技术等多门课

3、程，是理论性和实践性都很强的综合性课程，具体教学内容应表达知识的系统性、完整性、先进性和实用性。二、CAD/CAE/CAM技术与实训课程的开发一课程的培养目标CAD/CAE/CAM技术与实训课程的培养目标是培养学生的应用能力，使在掌握CAD/CAE/CAM技术的根底上，能够熟练应用当前大型通用CAD/CAE/CAM软件，进行装备制造业、汽车行业或模具产业产品的三维设计、有限元分析、结构优化、工艺分析与设计以及数控编程与加工仿真等工作。二课程内容的设置以产品的生产过程作为导向，将课程结构划分为CAD、CAE和CAM三个主模块。CAD模块包括几何建模、零件装配、运动仿真和工程图四个子模块；CAE包

4、括有限元分析和优化两个子模块；CAM模块包括工艺设计、自动编程、加工仿真和车间加工四个子模块。CAD，CAE模块采用法国达索公司的SolidWorks软件；CAM模块采用美国CNCSoftware，Inc公司的MasterCAM软件。1.SolidWorks软件概述SolidWorks软件功能强大、易学易用，是目前领先的、主流的三维CAD解决方案。使用SolidWorks软件，机械设计工程师能快速按照其设计思想绘制出草图，并运用特征与尺寸，绘制模型实体、装配及详细的工程图。整个产品在设计过程中是百分之百可编辑的，即模型实体、装配体和工程图之间是全相关的。除了产品设计，SolidWorks还可以

5、对设计的产品进行运动模拟、碰撞检查、运动学分析、有限元分析及优化设计等功能。SolidWorksSimulation是SolidWorks家庭最热销的分析解决方案，集功能强大、计算精确和简单好用三大特点于一身，能够进行应力分析、应变分析、变形分析、热分析、设计优化、线性和非线性分析。使用SolodWorksSimulation，工程师可以最大限度地缩短设计周期、降低测试本钱、提高产品质量，加大利润空间。SolidWorksMotion是基于ADAMS解决方案引擎创立的，可以在CAD系统构建的原型机上查看其工作情况，从而检测设计结果，如电机尺寸、压力过载、齿轮转动率运动零件干预等设计中可能出现的

6、问题，进而修改设计，得到进一步优化的结果。在本课程中，学生不仅可以熟练掌握利用SolidWorks软件进行草图设计、零件造型、装配、将三维实体转化成符合国标的二维工程图等根本建模技术，而且深入学习SolidWorksSimulation的静力学分析、失稳分析、疲劳分析、优化及SolidworksMotion的虚拟样机分析等高级分析功能。2.MasterCAM软件概述MasterCAM是美国CNCSoftware，Inc公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件。该软件自1984年问世以来，就以其强大的加工功能闻名于世。它集二维绘图、三维实体造型、数控编程、刀具路径模拟及真实感模拟等到功能于一身

7、。对系统运行环境要求较低，而且价位适中，对广阔的中小企业来说是最理想的选择，是最经济有效的全方位的软件系统。本课程中主要学习MasterCAM的CAM功能，除了常用的数控车削加工、二维铣削加工之外，还深入学习多轴铣削加工、车铣复合加工等高级功能。结合SolidWork的CAD/CAE和MasterCAM的CAM功能，将软件的学习与产品的设计制造过程融合到一起，将产品设计制造理论与软件操作实践相结合，提升学生利用软件进行产品开发的能力。三任务驱动模式教学方法在教学方法上，秉承“以企业需求为导向，以提高职业能力为核心的理念，充分表达“教、学、做合一思想，采用任务驱动模式，让学生在完成任务的过程中完

8、成理论与实践的学生，做到“学中做，做中学。以二级圆柱齿轮减速器为例，任务分解为：减速器零件建模与装配，运动仿真，工程图的生成，有限元分析及优化，自动编程与加工仿真五个任务模块，每个任务模块按减速器结构与零件类型分为假设干子模块，每个子模块中包含假设干个工程，每个工程结束，根据软件功能增加1-2个工程拓展任务，以进一步熟悉和深化软件的使用。在任务实施过程中，以工程教学法的形式实现。每个工程由七局部組成，包括工程任务描述、工程目标、知识链接、工程规划、工程实施、工程拓展，使学生在任务的完成过程中既学到了产品相关理论知识又掌握了实践操作技能。四教学的组织在教学过程中，采用工程教学的形式，以学生操作为

9、主，教师指导为辅，下面以直齿圆柱齿轮的建模为例进行说明。1.工程任务：任务零件图略2.工程目标：掌握直齿圆柱齿轮建模方法；掌握渐开线生成的不同方法；掌握转换实体引用、放样特征、阵列特征、镜向特征等命令的使用。3.知识链接：渐开线的绘制方法内容略4.工程规划：方案1：齿轮辐板旋转凸台轴孔与键槽拉伸切除齿形草图单齿齿形草图草图阵列拉伸。方案2：齿根圆柱拉伸凸台辐板拉伸切除板孔拉伸切除，阵列轴孔与键槽拉伸切除单齿拉伸轮齿阵列。方案3：齿轮端面草图包含所有齿齿形，板孔，轴孔与键槽截面拉伸辐板凹槽拉伸切除或旋转切除。其他方案。5.工程实施：分组选择不同方案详细过程略6.工程评价：各组介绍不同方案实施过程，讨论不同方案的优缺点。7.工程拓展：略三、结论在应用型大学建设过程中，对CAD/CAE/CAM技术与实训课程进行开发与探讨，采用任务驱动的教学模式，与工程教学法相结合，将CAD、CAE、CAM三局部内容与产品的设计制造过程相融合，强调根底知识与实例相结合，突出设计理念和设计思路，使学生能够轻松掌握所学软件进行产品开发的能力，同时