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關鍵詞：ug CAD/CAM；數控教學；數控編程；模擬加工

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2012）04-0166-02

計算機輔助設計及制造（CAD/CAM）技術已經越來越多地應用在數控加工領域。數控機床品種多，價格昂貴，占地面積大，如果學生的數控機床操作訓練完全依賴數控機床進行，投入大、消耗多、成本高，一般高校都難以承擔相關投入。而計算機輔助設計及制造（CAD/CAM）技術恰好彌補了以上實訓缺陷，學生可用其對數控裝置進行仿真操作，滿足了教學需求，能使學生達到實際操作訓練的目的，并且安全可靠，收到了真實設備操作的教學效果。在實踐中，動態的仿真操作使教學過程易教、易學，學生課堂學習興趣倍增，教學效果顯著提高。

UG CAD/CAM的應用

Unigraphics NX（簡稱UG）是國際上應用最為普遍的集一流計算機輔助設計、輔助制造和輔助工程（CAD/CAM/CAE）為一體的大型軟件，是目前市場上功能最齊全的產品設計工具之一，廣泛應用于航空、車輛、機械、模具等行業的產品設計、分析和制造。

UG CAM模塊向用戶提供了當今世界上最好的數控自動編程技術，利用它可根據加工任務生成實用且經過優化的刀具路徑軌跡，通過后置處理生成數控程序，將程序輸入到數控機床即可用來加工各種零件。其強大的后置處理工具可實現與任何數控機床相結合，是一個高效率、高質量的制造解決方案。因此，我們選擇了UG CAD/CAM進行輔助數控教學。學生只需在自己的計算機上安裝某一版本的UG NX（如UG NX5.0），就可以完成任意零件的數控模擬加工。

UG CAD/CAM在數控理論教學中的應用

數控編程就是完成編輯數控代碼指令的過程?，F在的教學過程大多是利用多媒體課件結合黑板板書來給學生講解代碼指令。學生在初學編程時，由于無法理解數控機床在執行指令時的零件加工走刀情況，對代碼指令理解比較片面，甚至難以理解。因此，我們在現有數控教學中引入基于UG CAD/CAM的數控模擬仿真，通過形象逼真的三維數控模擬制造過程，使教學更貼近數控生產實際，幫助學生理解零件加工的走刀情況，掌握代碼指令。

我們結合學生感興趣并熟悉的實例展開教學，例如，編制圖1鼠標模型數控銑床加工程序。為了提高教學效率，在備課時可以先使用UG CAD完成零件的三維建模，課堂上再引入UG CAM三維數控模擬制造過程，形象地講解相關代碼指令。鼠標零件圖如圖1所示，鼠標三維模型圖如圖2所示。該鼠標的毛坯是個長方體，材料為ZL104，尺寸為100mm×50mm×40mm，其四周側面和底面已經加工好了，可以作為本次加工的安裝面，這樣可以對工件上需要加工的幾何形狀進行分解和統計，其中加工型面包括：頂面1、封閉小凹槽、4個沉頭孔、輪廓四周側面、上下臺階面。

由于篇幅有限，在此只給出鼠標頂面精加工刀軌圖和頂面精加工仿真圖，分別如圖3和圖4所示。

要結合模擬過程，將每個動作該用什么指令及其應用格式及應用時該注意的問題詳細地板書講解。最后通過UG CAM的后置處理，生成如圖5所示的NC加工程序。

通過上例完整的UG CAM鼠標模型的三維模擬加工過程，能使學生清楚程序的動作順序，該在什么位置，用什么指令，完成什么內容。經過反復練習，學生能真正掌握編程規律，加深對程序的理解。

UG CAD/CAM在數控

實踐教學中的應用

目前，我院有3臺數控車床，2臺數控銑床和1臺加工中心，遠遠不能滿足學生操作實訓的需求。因此，我們在有限的實機操作訓練外，采用UG CAD/CAM軟件讓學生進行仿真三維模擬加工。在UG CAD/CAM中，從零件設計圖開始，到最終加工程序的產生，可以用如圖6所示框圖描述。

通過UG CAD/CAM軟件讓學生進行仿真三維模擬加工訓練，能達到如下幾個教學目的：（1）增加學生對數控機床的感性認識，減少學生對數控機床的畏懼心理。（2）能使學生掌握數控加工的對刀方法。對刀是數控機床操作最基本也是最重要的操作，對刀不正確容易造成刀具或機床損壞，是學生操作訓練的難點。由于仿真操作不存在刀具或機床損壞的問題，學生可放心地反復操作，直至正確熟練地對刀。（3）培養學生數控機床實際操作能力。學生第一次操作機床時都會比較緊張，怕損壞刀具或機床而不敢下刀切削，或由于緊張而產生誤操作。通過模擬訓練，學生在輕松的環境中進行操作，容易掌握操作過程，熟練后再操作實際機床，就沒有緊張心理，操作過程不容易出錯。（4）使學生掌握自動編程。對于簡單的零件，只需通過手工編程，但對于復雜的零件，應借助計算機來自動編程。通過UG CAD/CAM軟件的三維模擬加工訓練，就能讓學生很好地掌握自動編程的全過程。

我院在數控教學中引入形象直觀的三維模擬加工，取得了以下良好的教學效果：（1）豐富了理論教學內容，提高了學生的學習興趣和效率，取得了立竿見影的效果。（2）對于實踐教學，不僅解決了我院日益增加的學生數和有限的數控機床之間的矛盾，而且讓學生掌握了零件的自動編程及整個加工過程，同時還讓學生掌握了數控機床操作?？傊?，在教學中引入UG CAD/CAM三維模擬加工，學生上課的興趣倍增，在理論教學和實踐教學中都取得了良好的效果。

參考文獻：

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關鍵詞：UG軟件；課程；教學；改革；

隨著科學技術的快速發展以及知識的快速更新，各個高校通過對社會的調查研究發現，對培養高端技術型人才起著重要的作用.UG軟件又簡稱NX，它是西門子旗下的核心軟件產品，NX是用業界最廣泛的CAD、CAE和CAM應用集成、強力創新整個數字化產品開發的下一代解決方案。NX致力于設計、工程和制造活動的全范圍去轉化產品開發過程。UG軟件針對整個制造與信息技術領域，在課程內容和教學方法上進一步深化了教育改革。NX 不僅是先進制造技術領域中強有力的工具，更是蘊含著先進制造技術與理論的載體。NX 系統提供了一組完整的 CAD、CAM 和 CAE 工具，不僅滿足了對學生持續培養的要求，而且由于其所涵蓋的范圍完整，也便于學生通過系統的學習，了解整個產品開發流程之間的關系，以培養起全局的工程師視角。

一、UG NX軟件的介紹

UG NX是計算機輔助設計、制造和工程（CAD/CAM/CAE）的系統軟件，其中CAD功能在UG軟件中是當今的制造業公司工程、設計及其制圖實現自動化，CAM功能采用了NX設計模型為機床提供NC編程，用來描述所完成的程序，CAE功能提供了部件性能的模擬能力等，總之涵蓋了產品開發的所有過程―設計、制造和仿真。同其他軟件相比，UG軟件功能齊全，每個模塊之間都相互聯系。

二、根據專業確定《UG設計與編程》課程教學目標

課程體系符合機電一體化高技能人才培養目標和專業相關技術領域職業崗位（群）的任職要求，是一門技術性、實踐性非常強的“雙證課程”。本課程將必要的知識點融于實踐技能培養的進程中，以“應用”為主旨和特征構建該課程體系，在完成學生任職崗位群所需要的綜合操作實踐技能訓練中具有核心性支撐作用，對學生職業能力培養和職業素質養成起主要支撐或明顯促進作用，并為進行后續相關專業知識的學習和實踐奠定良好的理論和實踐基礎。

《UG設計與編程》是我院機電一體化技術專業的主干核心課程，通過本課程的學習，使學生具備數控技術應用人才所必需的知識與技能。它以機械制圖、機械設計基礎、工程力學、機械制造基礎為前續課程，后續環節為頂崗實。根據行業經濟經濟發展需要，立足于“以服務為宗旨，以就業為導向，以學生為中心”的辦學定位，結合區域經濟社會發展和專業自身實際條件情況，依據培養目標的要求，積極采用教、學、做一體化的教學模式，體現工學結合的要求，課程各個環節突出應用為主線，學生為主體，教師為主導，提高學生的學習主動性，注重實際操作應用能力的培養，適應企業對數控技術應用人才的要求。

三、《UG設計與編程》課程教學過程改革

教學過程是老師根據整個學期指定的教學進度來安排學生每一節課所學習的知識是教學關鍵環節，老師必須按照教學進度表調整學習進度主要體現在下面幾個方面：

1.教學方式：高職院校目前數控課程的教學方法較為單一，許多還停留在學生以聽為主。而《UG設計與編程》這門課程的是講授和實訓相結合的課程，主要是以學生上機實訓為主，在教學的過程中來引導學生慢慢融入軟件的使用當中。主要是該軟件的在教學過程中軟件中的菜單中的命令太多，而教學進度中所制定的學時有限，講解占去了大部分時間，留給學生自己上機實操演練的時間就很少，學生還可能對所學的命令來不及了解和實踐練習，再加上把所有的命令進行三維建模操作，學生的思維還停留在學習菜單命令上，這樣時間一長老師講解命令太多，學生消化不了，容易造成學生對軟件學習的積極性下降。建議參考高職國家級數控精品課程，學習先進的教學理念，豐富自身的教學手段和教學資源，并運用到實際教學中來，提高學生學習的積極性，增強學生學習的主動性，改善教學效果的同時，也加強了學生上級指導和實訓實踐的應用能力。

2.教材選用：

缺乏實踐，選用的教材沒有聯系企業的實際工作情況。停留在理論知識這一環節較多，缺乏機械企業的實踐經驗內容的教材，因此，筆者希望在選擇教材時，注意教材中是否將提及該門課程先進的方法技巧，是否重視實踐工具的應用。隨著軟件的不更新，教材里的知識點也跟著更新，在選教材時，要根據學生的學習能力和學習方式選擇最適合他們的教材，最好選一些帶視頻的教材，學生可以通過教材光盤中所帶的視頻進行練習操作。

3.教學手段

按照UG課程的設置要求，學生通過教學模擬軟件實訓或者直接參與網上現實數控環境來驗證所學知識，提高數控職業技能。目前，許多高校購買了數控課程的模擬仿真實驗系統，與數控專業職業資格考證相結合，開展實訓項目的教學，但很多系統缺乏現實環境的不確定性，只是一個虛擬的實訓平臺，因此，建議讓學生在實際的環境中開展實訓操作練習。由于一些學校的教學設備不足，給教學帶來了諸多不便，不能滿足學生一人一機，這樣幾個學生在同一電腦上聽講，注意力不集中，實訓時間大大減少。在教學的硬件設備上學校應增加更多的設備投入，使學生實現現實的實際操作，從實際環境中提高學生的問題解決能力。

4.提高教師業務水平

加強教師的教學能力，主要彌補數控實踐經驗我院開展教師下企業學習，使教師掌握更多的實踐經驗，因為在高職院校中，許多數控專業教師沒有企業工作經歷，也很少參與到企業的實踐工作，因此數控專任教師在自身的知識和技能建設上需加大力度，提高實戰經驗，才能解決教學活動中出現的實際問題。

5.提升學生學習能力

為了提高學生的學習能力和學習的積極性，學校還建立了精品網絡課程，方便學生和老師之間的交流和互動。教師可以對自己所負責的精品課程進行管理，可以上傳與自己精品課程相關的教學資料，如教學課件，電子教案，復綱等資料。教師之能在自己的已經審核精品課程和待審核精品課程中上傳資料，上傳資料時要選擇資料所屬的精品課程，并選擇所要上傳的資料，然后對上傳的資料進行描述。進入課程主頁，可以查看該課程的所有信息，也可以對該課程進行評論，系統默認用戶名為匿用戶名，學生也可自行設置用戶名。學生可以自行下載還可以對其上傳的資料進行評論，學生評論后，教師在后臺也路勁圖評論區，對學生多評論的一些信息進行相應的回復，以便于學生和教師的交流。

四、考核方式及成績評定方法改革

本課程將必要的知識點融于實踐技能培養的進程中，以“應用”為主旨和特征構建該課程體系，在完成學生任職崗位群所需要的綜合操作實踐技能訓練中具有核心性支撐作用，對學生職業能力培養和職業素質養成起主要支撐或明顯促進作用，并為進行后續相關專業知識的學習和實踐奠定良好的理論和實踐基礎。

學習過程考核（20%）― ― 引導學生積極參與學習過程學習過程考核的目的是引導學生積極參與平時的學習過程。該項考核中，學生平時的到課情況和上課表現占10%，平時作業完成情況占10%。平時作業能幫助學生在學習過程中加深對基本概念和知識的理解。

實訓能力考核（20%）― ― 引導學生學會應用知識、提高實驗動手能力是學生學習的重中之重。該項考核中，學生需要完成繪圖操作和上機練習，為進一步完成后續綜合項目的訓練以及分析、解決將來的工程實際問題打下基礎。

期末理論知識考核（60%）― ― 引導學生學習必要的基礎理論與專業知識是非常必要的。對基礎理論與專業知識的考核以上機的方式在學期末進行。考試涉及教學大綱全部內容，題型多樣，題量適中，難度適中。不要求學生死記硬背.不出偏題、怪題，注重知識應用。（作者單位：惠州經濟職業技術學院）

參考文獻：

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[2]張麗萍.UG NX5.0基礎教程與上機指導[J].清華大學出版，2007.8.

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關鍵詞：數控機床 計算機輔助設計與制造（CAD/CAM） 自動編程

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.13.154

計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）是機械系所有專業必修的一門專業課，也是從事機械設計與制造的高級技術應用型人才必須掌握的一門課程。計算機輔助設計與制造課程是利用計算機軟件（CAD）設計出機械模型，再通過計算機軟件（CAM）模擬加工出零件模型的過程，在設計與加工的過程中還可以通過軟件分析模型的結構合理性，考慮加工過程中的工藝問題等，再通過后處理生成數控加工程序，傳到數控機床直接加工零件。因此學好這門課對從事機械加工與設計人員是非常重要的。

Unigraphics NX簡稱UG，是當今工程應用中最普遍使用的計算機輔助設計與制造軟件之一。該軟件不僅具有強大的實體建模、曲面造型、虛擬裝配、生成工程圖等設計功能，還具有設計過程中的有限元分析、機構運動分析、加工仿真模擬等功能。本文以UG為設計軟件，講述一種“講練實操相結合”的計算機輔助設計與制造專業課程的教學實施的方法。

1 為什么要學這門課，這門課與手工編程有何關系

當今社會科技迅速發展，在機械加工中，由于普通機床不能完全滿足生產的需要，因此數控機床到了廣泛應用，從而數控編程是操作人員必須掌握的內容。數控編程分為手工編程和自動編程。所謂手工編程，就是先分析零件圖，確定加工方案和加工路線和工藝參數，通過手工編寫程序清單后輸入數控系統，再經程序校驗后方可加工出零件的過程。對于由直線圓弧構成的簡單輪廓圖形，由手工編程，效率高且節約生產成本。但對于復雜零件，手工編程的程序段很容易出錯，或者是由一些空間曲面組成的零件，如果采用手工編程，數據計算量很大且很繁瑣困難，這種情況下，必須采用計算機自動編程。計算機自動編程不需人工計算一些中間數據，只需按照一定的操作步驟，通過電腦軟件分析加工過程，最后由軟件生成加工程序。手工編程和自動編程各有優缺點，操作人員在加工過程中應根據零件的特點，采用經濟高效率的編程方法。但是，不管是手工編程還是自動編程，設計與操作人員都需要掌握數控編程和機床操作知識。

2 “教好”和“學好”這門課的方法

2.1 “死記硬背”操作步驟

由于現在高職類學生的學習自主性相對較差且學習不用心，不能把知識靈活應用，如果總結出一些操作的關鍵步驟，讓學生背下來，再通過做幾個同類型零件加工的練習，直到學生能熟練掌握為止。比如對于平面類零件的加工步驟。

2.1.1 設置加工環境

此操作是確定所使用的數控機床類型和讓系統調入適合本項加工操作可能用到的各種設計操作模版。

2.1.2 創建幾何體

創建幾何體的操作主要包括三部分。分別是設置加工坐標系、設置工件幾何體和設置毛坯（簡稱三個設置）。

2.1.3 創建刀具

編程之前應該分析零件的工藝分析，確定加工過程中所使用的刀具，事先將刀具設定好，在加工操作時就能直接調用。

2.1.4 創建加工操作

創建的加工操作內容有，設定銑削邊界、設定切削方式、設定切削參數、設定避讓參數、生成刀具軌跡和模擬加工。

2.1.5 生成數控加工程序

加工程序是應用后處理命令，將創建的加工操作生成程序段，其中包括選擇機床類型，再經過必要的修改和編輯，傳輸到數控機床。

2.2 “活用”加工操作

通過幾個相似實例的練習后，能熟練背誦上面步驟后，接下來再通過幾個實例操作，領悟每一操作步驟的含義，多想幾個“為什么”，當輪廓線形狀修改后，操作的方法是否改變，切實做到“活學活用”。

2.3 階段性考核

學完一單元或一章節后，需要及時考核學生?？己说姆椒ㄊ亲寣W生“當老師”，讓每個學生在“教師機”上邊操作邊講解，這樣不但能鞏固所學知識，也能增強他們的自信心，鍛煉他們的處事能力，同時也避免了“抄襲”的作弊現象，使學生的學習從被動變主動。

3 機床實訓

學習這門課的最終目的是讓學生能夠在數控機床上加工出圖紙要求的零件。把程序傳輸到數控系統后，首先要根據工件坐標系位置對刀；其次是安裝所需的刀具，啟動機床后加工工件。

4 證書鑒定

高等院校是提供給科研院所、現代化企業人才的搖籃，學生具有扎實的理論基礎和較強的實踐技能，再通過相關的職業資格培訓，獲取職業資格認證證書是達到實用型、科技型人才的重要保證。與計算機輔助設計與制造課程相關證書主要有數控機床和加工中心操作員資格證書以及CAD/CAM證書等。

5 結論

計算機輔助設計與制造是一門多學科交叉課程，即軟件/硬件知識和理論/實踐內容相結合。教與學的方法也具有靈活多樣性，教學方法不僅要考慮學生的實際情況又要考慮社會發展的需要。本文討論的“死記硬背到活學活用”和“機床實操演練”相結合的教與學方法，提高了教學效果和教學質量，增強了學生的學習積極性和主動性，達到了預期的教學目的。

參考文獻：

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數控技術在現代制造技術中的應用，最具代表性的是數控機床，所以數控機床的實訓應是整個機械工程實訓的重點內容之一，數控機床的實訓時間占訓練時間的比例應大一些。常見的數控機床有數控車床、數控銑床和數控加工中心，這3種機床的數量多，具有代表性。對于一臺數控機床來說，包括4方面的內容:制造、操作、編程和維修。實訓的主要內容以操作、編程和加工簡單的零件為主，增加學生的感性認識為主要目的。

1.1合理安排數控機床實訓的時間

由于機械工程實訓總學時的限制，青島農業大學機械專業學生共實習4周。數控機床實訓的內容較多，在訓練時間的安排上，數控車床2天、數控銑床和加工中心2天、其他數控機床1天，這樣既重點突出又全面。數控機床應用了先進的數控技術，和普通機床的實訓相比，講解的時間會多一些。一般操作講解、黑板上指令講解的時間約占1/2，讓學生能較深刻地理解數控機床是如何加工零件的;學生操作機床加工零件的時間約占1/2，使學生有較充足的時間增強對數控機床加工零件的感性認識?？傊?，實訓的重點雖為實踐，數控機床訓練的特點又決定了講解占了約一半的時間。

1.2合理安排數控機床實訓的內容和方法

在數控機床實訓中，操作、編程和加工零件是主要內容。首先對照機床講解基本的操作;然后學習數控的編程知識;最后加工出零件。編程方法的講解，只能在黑板上講解組成程序的指令字、程序的格式等，然后編寫一個簡單的程序。數控機床的坐標系是主要內容之一，機械坐標系、工件坐標系(編程坐標系)的概念，它們的作用是什么，必須結合編程才能講清楚。數控機床是按程序自動加工零件的，刀具沿程序指令的刀路運動切削工件，刀路的位置必須使用坐標系描述。所以，首先講清各種坐標系的概念，進而才能講清對刀等關鍵的概念，才能理解為什么在編程坐標系下編寫的程序可以在機床上加工出零件等問題。數控機床的實訓內容應與數控機床理論課的內容相輔相成，各有側重，通過數控機床的實訓為下一步學習數控機床理論課打下良好的基礎。數控機床實訓應以機床操作、編程、日常保養和安全使用為基本內容，重點應放在編程和操作上。通過基本編程知識和操作的學習，學生可具備基本的編程和操作能力，為了提高學生的實訓興趣和創新意識，可以讓學生自己設計一個簡單的零件，自己編程，經指導教師檢查無誤后上機加工;或者編程加工一些有趣的零件。如:數控車床上可以加工仿真子彈、仿真酒瓶等;數控銑床上可以加工一些漢字，如“歡迎實習”等。

1.3手工編程和自動編程

數控編程分手工編程和自動編程，形狀復雜的零件加工程序只能由計算機自動編程來完成。在實訓內容上，應手工編程和計算機自動編程并重。手工編程是數控車床實習的基本內容，通過手工編程加工簡單的小零件，是普遍采用的訓練方法。但隨著計算機技術的發展，CAD/CAM在機械加工中的廣泛應用，計算機自動編程也應是數控機床特別是數控銑床實習必講內容之一。由于實訓時間的限制，這部分的內容較多。所以，可以精簡為由實習指導教師通過一個例子演示給學生看，邊演示邊講解，講明形狀復雜及包含曲面的零件或模具的加工必須用計算機自動編程的方法編程，然后加工成所需的零件或模具。自動編程是通過計算機軟件完成的，常用的具有計算機編程功能的軟件有:CAXA、UG、Cimatron、Pro/E等。1.4數控機床仿真軟件的應用機械工程實訓場地往往有限，數控機床價格較貴，配備的數控機床的種類和數量有限，平均到每一名學生的上機操作時間較少。為了解決這個矛盾，可以安排一定的時間，讓學生在機房使用數控機床仿真軟件練習數控機床的操作、編程和加工仿真。也可以不做統一安排，讓學生課后根據自己的情況自由上機練習。數控機床實訓的內容多，時間相對較少，一定要制訂詳細可行的實訓計劃，明確每天的訓練任務、訓練目的、訓練方法和訓練設備。這樣學生面對從未見過的設備就不會感到茫然，教師指導學生也會有條不紊，順利完成實訓任務［5］。

2演示教學法的應用

2.1什么是演示教學法

由于機械工程實訓總學時的限制，學生不可能自己動手操作每一種機床，特別是一些比較危險、貴重和精密的設備，比如高壓水切割機床、三坐標測量機以及電火花線切割、電火花成型等機床。為了解決這個矛盾，基于學校的實際情況，采用了演示教學的實訓方法。所謂演示教學法即指導教師講解機床的加工原理、操作方法、編程方法，然后自己操作機床加工一個零件演示給學生看。通過演示教學的實訓方法，解決了實訓內容多時間少、機床有限及教師有限的矛盾，還可以給學生打下進一步學習研究的基礎。

2.2以電火花線切割為例

電火花線切割屬于特種加工，特種加工是利用電能、化學能、光能或聲能等能量對工程材料進行加工的工藝方法。在特種加工中，加工工具(廣義的刀具)、加工工件與傳統的機加工不同，一般不是采用機械力加工，在實習時學生首先會想到加工工具是怎樣加工工件的。所以實習指導教師在實習的開始，應首先講明電火花線切割的加工原理。實習步驟如下:(1)指導教師啟動機床，用薄鋼板切割一個小五角星演示給學生看。學生發現一根很長的光滑的金屬鉬絲可以切割鋼板時，一定會感到吃驚，想知道它的加工原理是什么。(2)在切割小五角星的過程中指導教師講解加工的原理，舉一個日常生活中簡單的電火花放電的例子:我們平時開關電器或插拔插頭時，會發現有時有電火花放電，嚴重時開關或插頭的導電部位有被燒的痕跡，甚至掉渣。電火花線切割的加工原理就是利用電火花放電產生的熱量使金屬被燒腐蝕而起到切割的作用。講完這個常見的現象后，再講電火花線切割的加工原理，學生就感到易于理解了。(3)指導教師再講解機床的操作方法。(4)簡單講解編程的方法，整個過程大約45min。

3多媒體技術在機械工程實訓中的應用

隨著計算機技術的飛速發展，計算機的多媒體技術和仿真技術已經應用于各行各業。機械工程實訓是一種實踐教學活動，但是計算機的多媒體技術和仿真技術在機械工程實訓中也能發揮重要的作用。由于實訓的內容不可能面面俱到，在學生實習完基本的內容后，可利用多媒體技術補充和總結，會起到良好的教學效果。

4結束語

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關鍵詞：生產過程；模具專業；ug；教學內容；優化設計

隨著社會經濟技術的發展，現代模具企業的用人標準也發生了較大的變化。高職模具設計與制造專業培養的高技能人才要適應用人單位的要求，就必須不斷調整與改進。課程設置是學校進行教育活動的基礎，體現了學校的辦學方向、培養目標及教育的組織手段和方法。目前的職業教育課程結構仍然不能彰顯技能型人才培養的特點，課程內容也不能適應區域和地方經濟發展的需要，教學過程不能有效地促進學生職業能力的形成，專業課程改革迫在眉睫。基于此，我院模具專業基于生產過程，針對專業課程的教學內容的優化設計進行了有益的探索和實踐。

課程教學內容和方法優化設計的基本思路與方法

課程始終處在人才培養的核心地位。高職教育培養的人才主要面向生產單位一線需要，由于現代模具生產方式總是隨著社會經濟技術的發展而變化，職業院校就應當基于生產過程，動態地構建專業課程體系。這種基于生產過程開發與改革專業課程，就是以生產過程為參照系整合陳述性知識與過程性知識，著眼于隱含在生產動態行動體系之中的、整合了實踐知識與理論知識的生產過程知識的生成與構建。我院模具專業基于生產過程的課程教學內容的優化設計基本思路與方法如下：（1）以市場和就業為導向，把握行業的人才需求現狀，在總體上確定專業課程教學內容、方法的優化設計方向。（2）基于模具產品的生產線式工作流程進行課程體系構建，將生產過程融合到課程結構中。（3）采取以職業能力為核心，以職業實踐活動為主線，以項目化為主體的模塊化教學方法構建專業課程。（4）基于模具產品生產過程，擬訂工作崗位與能力結構，結合我院模具專業培養人才與之對應關系確定課程內容。（5）以典型模具產品為載體，以層次漸進式項目教學內容為主線進行課程的開發。（6）依照就業崗位技術能力要求進行課程內容的整合與優化，形成專業特色。

其主要思路和方法如圖1所示。

課程教學內容和方法的優化設計實現過程

我院模具專業基于生產過程，開發了《模具cad/cam（ug）》這門專業課程，并實現了本門課程教學內容的優化設計。其開發過程如下。

（一）市場調研，確定課程設計理念與思路

市場調研的主要對象是與學生就業相關性較大的典型企業（如宜賓普什模具公司、一汽大眾等）以及部分已就業的該專業畢業生，市場調研的主要內容為企業的崗位情況、崗位工作任務情況及企業對人才規格的要求等。通過調研，發現ug軟件自從1990年進入我國后，以其強大的功能和工程背景，在機械制造領域，特別是模具制造工業中得到了廣泛的應用。在沿海的大、中、小型機械制造（特別是模具制造）企業中，廣泛采用ug軟件完成從產品造型、模具設計及制造的全過程，因此，需要大量的從業人員。掌握ug軟件的基本功能，熟練地在模具設計與制造中應用，是模具專業學生適應社會、適應工作需求的基本技能。為此，我們確定了工業產品設計、模具cad、模具cam（數控編程加工）、模具裝配與調試四大模塊為本門課程的專門化方向，同時確定了本門課程的設計理念和思路。

設計理念本課程以培養高技能人才為目標，重視學生實踐能力的培養，重構和優化教學內容，形成了基于生產過程導向的任務驅動的工業產品設計與裝配、模具設計、數控編程、模具制造、模具裝配等五個主任務模塊，采用教、學、做一體化等多種教學方法，構建了知識、技能和綜合素質“三位一體化”的培養方案，使學生不僅具有完成職業任務所必需的知識、基本技能和動手能力，還提高了學生的綜合素質，為學生后續能力的提升和可持續發展打下了基礎。

設計思路（1）以職業能力為目標，組織課程內容。（2）以模具產品為載體，設計教學活動。（3）以工作過程為中心，推進課程融合。（4）以學生為主體，采用多種教學方法與教學模式。（5）注重過程評價，促進學生全面發展。

（二）通過職業崗位與能力結構分析，構建課程內容框架

根據市場調查，模具專業職業范圍與能力層次如圖2所示。

參照圖2，將專業崗位所涉及的職業活動細化成具體的工作任務，整理歸類形成典型工作任務分析表，形成課程內容分析的主要依據。表1為ug課程部分典型任務分析表。

（三）通過生產過程解構與課程結構的重構，搭建課程內容的組織框架

為培養有較強綜合職業能力的操作技能型人才，課程結構要對應于工作崗位的工作體系，與企業“工作項目”為目標的工作結構相對應，課程內容的組織結構形式主要以“項目”為主體。按照具體的模具產品從“模具成品、模具裝配（檢驗）與調試、數控加工、選材、設計”這一生產流程進行逆向推演，將生產過程解構成相應的專業知識與技能，重構于課程內容的組織框架中。

根據上述ug課程典型任務分析表，本課程采用了如圖3所示的以項目為主體的模塊化課程內容組織形式。

（四）課程內容的最終擬定

在課程組織結構分析的基礎上，為能夠負載本課程整合的工作任務所對應的職業知識與技能，我們將ug課程內容整合為“產品造型、模具設計、數控編程（模具制造）、模具裝配與調試”四個主任務模塊，重點培養實體建模技術、曲面建構能力、復雜造型設計、裝備功能、2d出圖功能、模具加工功能等專業能力，將理論與實踐合成一體，以典型模具產品為載體，由低到高“層進式”安排教學內容，并以任務驅動的方式進行項目實訓（圖4為ug課程部分項目）。

我院模具專業基于生產過程，進行了專業課程教學內容的優化設計的探索與實踐，探討了專業課程改革的思路和方法，有效地促進了學生職業能力的形成。新課程于2009年實施以來，取得了較明顯的效果，學生的學習熱情大為增加，學生的滿意度也大幅提高，我院學生在2009年全國3d創新設計大賽及2010年的全國機械創新設計大賽中均取得了榮獲四川省一等獎的好成績。同時，一汽大眾、宜賓普什模具公司等用人單位也均反映新課程體系培養的我專業的學生在工作崗位上更容易上手。

參考文獻：

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[2]蔣慶斌，徐國慶.基于工作任務的職業教育項目課程研究[j].職業技術教育，2005，（22）.

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論文摘要:數控實習教學質量的好壞直接關系到學生將來的就業，關系到他們將來的工作技能水平及個人發展。文章結合數控銑實習教學經驗，總結出六類教學模式。

21世紀是高科技、經濟飛速發展的時代，傳統的師傅帶徒弟做法，已經遠不能滿足數控行業發展對人才數量的需求。當前數控行業需要大量有知識、懂技術的工人，而中等職業學校恰恰是培養此類人才的。這就要求實習指導教師不僅要傳授基本操作技能知識，為學生在日后提升知識層次打基礎，而且要在技能應用或社會崗位實際操作上指導學生做好準備。筆者結合自身的數控銑實習教學經驗，總結出以下幾點數控銑實習教學模式。

先做后學，為學生創造自主探索的機會先做后學，即在實習課上教師根據教學目標創設問題情境，提出問題讓學生自主探索解決進而學到知識。它改變了傳統的教師講、學生聽的刻板教學模式，變為少灌輸，讓學生多活動、多練習，讓學生主動探索，參與知識的形成過程，并通過獨立學習或小組合作學習，在觀察、思考、實踐、討論等過程中自己去探索、去交流，從而激活學生的思維，增強實習訓練的有效性，使課堂充滿生機活力，使學生學會學習。我校立足本校實際，深刻認識現行教學現狀與時展要求和肩負輸送“合格+特長”專門人才重任的差距，積極尋求理論支撐，深入研究論證，大膽改革實踐，努力探索“先做后學”的教學模式，取得了較為理想的效果。教師有目的地根據教學目標創設一定的實習環境，學生通過實踐活動熟記教學內容，并提出實踐中發現的問題。教師通過課堂教學，將學生在實踐活動中掌握的知識連貫起來，并解決學生不懂的問題。其操作程序主要分為:創設情境實踐探索發現問題概括疏導鞏固應用。在數控銑程序編寫第一行用到的G54G40G49G80G90G17指令，不必要求學生開始學編程時就詳細理解各個指令的具體含義，只需讓學生記住這個固定模式直接寫程序，在以后的練習操作中再慢慢理解掌握。通過這樣的實踐教學，教師在進行理論教學時，就能在實踐的基礎上輕而易舉地使學生理解?！跋茸龊髮W”教學模式是認真貫徹“以就業為導向，以能力為本位”職業教育教學理念的一條有效途徑。

指令講解做小實驗，效果事半功倍一切自然科學都來源于實踐，都是在對自然現象進行觀察的基礎上從生產實踐和科學實驗總結發展起來的。尤其是當今時代的高科技，無一不是通過實驗得到的。實驗作為理科教學的重要內容、重要方法，對學生的知識掌握和科學研究方法、實驗技能以及創新精神的培養，都具有重要的地位和作用。由于實習時間短，內容多，對于一些理論性、概念性較強的問題，教師不可能有足夠時間講透。在講課時巧妙地引入一些小實驗，將會更加有效果，如講刀具半徑補償G41、G42指令時，以銑削孔做實驗，在同一工件平面上，先逆時針走刀用G41左補償銑第一個孔，然后把補償取消再銑第二個孔，最后用G42右補償逆時針走刀銑第三個孔。讓學生觀察測量出三個圓孔的尺寸異同，通過比較得出的結論，再讓學生先總結兩個補償的區別，最后由教師進一步講解補償的概念及使用方法。還可帶領學生利用半徑補償指令銑削方形工件外輪廓，進行補償實驗測試，分析補償所加的位置不當造成產品有缺陷、機床報警、輪廓尺寸變小、走刀走到一半停止等產生的原因，使學生容易理解、印象深刻。

啟發性教學——“八卦”銑削與學生能動性發揮蘇霍姆林斯基說過:“真正的學校乃是一個積極思考的王國。”《禮記·學記》對教學啟發方法與技巧有過精辟的論述。所謂“君子之教”，喻也:“道而弗牽;強而弗抑;開而弗達。道而弗牽則和;強而弗抑則易;開而弗達則思。和易以思，可謂善喻矣”。意即:優秀教師教學總是注重啟發誘導學生，使之曉明事理:引導學生而不牽著學生走;鼓勵學生而不強迫學生走;啟發學生而不代替學生達成結論。在指導學生數控銑實習過程中，教師應竭盡全力去挖掘學生的思維潛力，千方百計地調動學生的主觀能動性，想方設法去激發學生對鑄造的興趣。筆者在指導銑削實習時發現，學生最喜歡銑削“八卦”，通過精心設計，學生愉快地自選刀具，裝刀及安裝工件，了解“八卦”的加工特點和工藝，自己編制工藝，成功地加工出表面光潔、精細的產品，能使每個學生都深刻認識到數控銑削的重要性，從而樂于動腦思考加工工藝，鍛煉實踐操作能力。

注重學校實習教學與工廠生產實踐緊密結合在數控銑實習教學過程中，要與工廠生產實際緊密聯系，使學生能盡快將所學技能和生產實際相結合。這樣能在一定程度上提高教學效果和教學效率，特別是一些常用零件和零件上的一些工藝結構不易講清楚，但在現場講解則一目了然。也可利用課外時間帶領學生到工廠參觀，對學生進行生產認識教育，使學生不僅會編程還知道在加工過程中應該注意什么及操作目的是什么。為更好地幫助學生搭建實踐平臺，為學生提供學習條件和實習設備，我校通過校企合作，促進數控專業向以基于項目學習的創新訓練為中心的教學模式轉變，并發揮學校教學、科研優勢，為企業提供研發場所，實現雙贏。我校與鹽城液壓機械廠的校企合作項目是“有熱再生空氣干燥凈化裝置控制器”，與鹽城精藝網絡機柜廠的合作項目是“網絡機柜”，與鹽城第五機床廠的合作項目是“X5035電氣控制”。在項目教學中，將課堂教學、企業設計項目、專利發明創造等貫穿于教學環節之中，就構成了一個學?！髽I——社會貫通的現代教學鏈，形成培養學生創造力和應用性設計能力的課程體系。通過這種校企間的全方位合作模式，不僅讓學生拓展了視野，豐富了專業知識，培養了獨立思考能力、團隊合作精神、將理論運用于實際的素質和能力，而且還讓他們在解決實際問題過程中不斷創新，取得了較好的成績。同時，不僅推動了項目本身的研究進程，而且促進了校企交流，提高了學生的崗位競爭能力。

課堂內外結合，營造學習數控技術的良好氛圍在保證正常課堂實習教學的前提下，為了拓展學生的視野，將課堂實習教學和課外訓練相結合，實現了實習課堂內外的統一與協調。學校免費為有電腦的學生安裝數控仿真軟件，供他們在業余時間學習、復習和研究。數控仿真室課余時間免費向學生開放，方便學生學習和做作業。有計劃地組織學生參與技能競賽，給學習扎實、操作能力強的學生搭建展示自我的平臺，達到以點帶面、全員提高的目的。

在學生中組織數控銑研究小組，激發學生的求知欲望把各班動手能力較強的優秀學生組織起來，打造成若干攻關小組，由數控專業教師帶隊進行常規指導，并給每組下達任務進行數控研究課題的開發，及時總結研究成果，有計劃地制成VCD教學光碟，以多媒體教學方式供學生學習，并將之裝入數控實訓中心的計算機，供學生自主學習。這給學生創造了更廣泛的學習空間、更便利的學習條件，學生可以戴上耳機，邊看邊聽，同步學習制圖、編程和仿真加工。比如，UG數控銑自動編程教學片、UG數控銑鼠標加工數控自動編程教學片、Master CAM數控加工中心自動編程教學片、西門子數控銑操作VCD教學片等課題的錄制和安裝，以學生為主體，讓他們參與其中，使數控教學收到了事半功倍的效果。

綜上所述，數控銑編程與操作實習應用性很強，能夠讓學生扎實地掌握這門課程中的技能，并能夠使用這些技能為生產制造服務，成為一名合格的現代產業工人。數控技術是一門新興的技術學科，我們所要做的就是在教學中研究教學，在搞好各相關課程教學的基礎上優化本課程的教學效果，培養出合格的數控加工技術工人。

參考文獻

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[2]蘇宏志，王彥宏.從數控技能大賽看數控專業教學改革[J].中國職業技術教育，2007，(33).

[3]王衛兵.數控編程[M].北京:機械工業出版社，2003.

篇7

關鍵詞：項目驅動 教學模式 計算機輔助制造

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（b）-0174-01

隨著計算機技術的快速發展，應用計算機技術進行產品的設計、分析、制造已是目前工程技術人員必須掌握的基本技能。廣義的計算機輔助制造是指在機械制造業中，利用電子數字計算機通過各種數值控制機床和設備，自動完成離散產品的加工、裝配、檢測和包裝等制造過程。在工程實踐中具體涉及的技術流程包括計算機輔助工藝過程設計、計算機輔助數控程序編制、計算機輔助工裝設計、計算機輔助作業計劃編制與調度、計算機輔助質量控制等。狹義的計算機輔助制造是指計算機輔助數控程序編制[1]。該文主要針對計算機輔助數控程序編制課程的教學模式開展研究。

1 計算機輔助制造課程特點

計算機輔助制造課程主要學習應用現有計算機輔助制造類軟件（如Master CAM、Pro/E、UG等）進行工藝規劃、刀具路徑計算、加工仿真、后置處理等。其主要教學目標是能夠應用軟件編制出符合工程應用實際的數控加工程序。因此，主要具有以下特點：（1）知識體系的內在聯系較松散，能夠以相對獨立的模塊化形式組織教學；（2）以綜合應用技術訓練為主，涉及的基礎理論知識較少；（3）是理論知識與實踐應用的橋梁，具有明顯的工程應用背景，可將先修課程中的理論知識與后續工作目標崗位間進行有機銜接。

2 開展項目驅動教學模式的必要性

本課程屬于工程技術類軟件應用技能技巧型課程。如果采用傳統的教學模式，則是先講軟件具有哪些功能、如何使用菜單或工具欄進行操作、軟件對話框中各種參數的含義，然后講應用實例。這種教學模式沒有考慮本課程的工程應用特性，故存在以下弊端[2]：（1）與工程實踐中數控加工程序編制的流程不一致，使實際應用能力的培養大打折扣；（2）過多的強調軟件功能的介紹、操作方法以及術語的解釋，而忽略了工程實踐中對知識綜合應用能力的需求；（3）不利于開展體驗性學習和團隊學習。

該文提出的項目驅動教學模式，擬將課程教學內容以若干并行的工程實踐項目為載體進行組織。這種教學模式弱化了知識的關聯性，突出了項目實施流程的系統性；弱化了知識的全面性，突出了知識的應用性。從教學活動開始之初，就直達實踐應用的目標，激發學生的學習興趣，進行體驗式、團隊式學習，真正實現應用型工程技術人才的培養目標。

3 教學項目設計與實施方法

本課程的教學目標是在學生具備數控加工工藝分析、手工程序編制能力的基礎上，掌握應用計算機輔助制造軟件編制數控車削、數控銑削、數控電火花線切割加工程序的方法。為達到理想的教學效果，擬以完整、獨立的工程項目為載體，以項目實施流程為線索組織教學內容。教學項目設計如下。

（1）計算機輔助數控車削編程。

教學目標：①能進行車削零件工藝編排；②能正確編制刀具及工序卡片；③能夠應用MasterCAM軟件編制車削零件的加工程序，掌握工藝參數設定、刀具路徑生成、加工仿真及后處理方法。

項目設計：①外圓車削編程；②內孔車削編程；③掉頭件車削編程。

（2）計算機輔助數控銑削編程。

教學目標：①能進行銑削零件工藝編排；②能正確編制刀具及工序卡片；③能夠應用MasterCAM軟件編制銑削零件的加工程序，掌握工藝參數設定、刀具路徑生成、加工仿真及后處理方法。

項目設計：①二維零件銑削編程；②平行銑削（含陡斜面）三維零件編程；③流線銑削三維零件編程；④等高外形三維零件編程；⑤挖槽與淺平面組合加工。

（3）數控電火花線切割加工編程。

教學目標：①能進行線切割加工工藝編排；②能夠應用MasterCAM/CAXA XP軟件編制線切割加工程序，掌握工藝參數設定、刀具路徑生成、加工仿真及后處理方法。

項目設計：①凸模零件線切割編程；②凹模線切割編程。

教學實施：課堂講解，模仿訓練，團隊討論，提高訓練，過程考核。

4 團隊學習及其實施方法

學習絕不僅僅是孤立的個體行為，而且是人與人之間的交流與協作活動。在一個運作良好、學習氛圍濃厚的學習團隊中，大家能夠取長補短、相互協作地開展學習，相互交流思想、碰撞觀點，共同進步。在本課程中，團隊學習的目標為：①課堂學習過程中，團隊成員相互協作開展學習，共同進步；②課后自主學習過程中，團隊成員相互交流、取長補短、互幫互助；③互相監督、相互測評。在自主學習考核和期末綜合作業考核中，發揮學習團隊的作用。

具體實施方式是以5～6人為單位，尊重學生的意愿，自我組建學習團隊，必要時教師參與協調學習團隊的組建。上課時，將每個學習團隊安排在同一個區域，以方便進行交流、討論。

5 課程考核方法

通過過程應用能力考核、團隊學習效果考核、團隊自我評價等手段，提高考核評價的科學性和全面性。具體方案如下：①過程考核。針對每個項目中的一個或兩個案例，在課堂上根據完成情況進行現場打分。每學期考核5～6次。占總評成績的60%。②團隊學習效果考核。每次過程考核結束后，成績按學習團隊合計并按從低到高進行排序，最低不加分，后面位次高一位每人加1分，上限為100分。③課后作業團隊自我評價與教師評價相結合的考核。對于自主學習部分的考核、期末綜合作業的考核采用團隊自我評價和教師評價相結合的方式，分數各占該部分分數的50%。自主學習部分的成績按10%，期末綜合作業按20%計入總評成績。④團隊學習參與度自我評價與學習記錄教師評價考核。團隊組長在期末結束時，根據學習參與度、團隊學習貢獻情況，對每位成員評分，按5%的比例計入總成績。教師根據學習記錄對整個團隊評分，按5%的比例計入總成績。

6 結語

通過項目驅動的教學模式，能夠大大提高學生的學習興趣和工程實踐能力的培養；通過團隊學習方式，提高了學生的交流、協作能力和共同學習能力；通過科學合理的課程考核評價方式，提高了考核評價的科學性及全面性。

參考文獻

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關鍵詞 中職數控 三維造型 職業素養 專業技能

隨著信息技術的發展，CAD/CAM技術在機械制造加工行業得到廣泛應用，CAD/CAM 軟件應用成為中職數控專業的核心課程。本課程分為三大塊：二維繪圖、三維造型和自動編程（CAM）。目前二維繪圖正與機械制圖整合，自動編程要求高、一般中職學校開設難以取得效果，三維造型很多學校立足學校實際嘗試教學改革。

筆者近年來承擔CAD/CAM 課程教學，從三維造型的教學內容、教學方法、評價方式等方面探討學生職業能力和職業素養的培養。

一、教學內容與教學方法相適宜

（一）基本造型命令，培養學生學習能力溫州機械行業流行多個造型軟件，有UG、Solidworks、Inventor 等軟件，本校限于“2+1”學制，課時緊張，只開設UG 造型，當學生走上工作崗位，很可能面臨自學其他軟件。三維造型在高二開設，學生已經有二維繪圖基礎，比如掌握了AutoCAD 軟件命令的應用，而CAD 軟件操作都具有一定相似性，教師以任務驅動學生自學UG 基本造型命令。每一次課設計任務書，任務書有本次課的學習目標，使學生明確地知道本次課應該掌握的造型命令，課后可以自我反思是否達成了預期的學習目標；每個子任務都有多個幫助提示，供不同層次的學生選擇，其中以閱讀教材為主要方法。正因為如此，首先要選擇一本以“任務驅動、案例教學”的方式編寫的教材，這類教材在內容的組織上突出了易懂和夠用，通過一個個小案例都有詳細操作步驟的講解、引導，降低難度、樹立學習信心、提高學生的學習興趣，使學生在完成任務的過程中掌握繪圖技巧的同時，也增強了學生軟件自學能力。雖然以自學為主，絕非放任，而是先練后講，學生先演示，教師再補充，從而引導學生通過實踐比較AutoCAD 與UG 的異同，掌握CAD 軟件的特點。

（二）零件造型，培養學生先思考再操作的良好習慣學生掌握了基本造型命令后，需要一定量的根據零件圖紙繪制實體來強化技能，培養學生應用能力。由于中職學生個體差異大，沒有實踐經驗，空間想象能力、空間分析能力比較薄弱，，難以在頭腦里形成零件的空間概念，阻礙他們零件圖的識讀，可以通過多媒體課件，讓學生先看零件實體，增強他們的直觀認識。復雜零件，還可以借助多媒體課件的三維動畫，從多角度展示零件三維形體結構，并將其與三視圖對照，能產生直觀易學的效果。了解零件形狀之后，請學生闡述零件的幾何特征、造型思路以及所運用的軟件命令，教師給予必要的引導與補充，久而久之學生會養成遇到問題先分析的習慣。每個零件都有造型視頻，供幫助需要的學生觀看，軟件本身只是一個工具，軟件應用能力的培養，不在于繪制了多少個零件，而是同一個零件，思考不同的造型方法，確定優化方案。

（三）逆向造型，貼近崗位實際 企業造型崗位主要工作內容是測量實物繪制實體，結合本地特色產業開發教學項目。比如溫州是中國鞋都，有許多鞋跟廠家。通過實施鞋跟逆向造型的項目，激發學生職業興趣，使學生通過主動探究實踐操作中應用已有的專業知識技能，真正感受到實際產品的生產過程，從而培養學生的職業能力，獲取新知識的能力，解決工程實際問題的能力，團隊合作的能力、管理，創新性思維能力等。

每一個模塊都提供幫助，逆向造型以網絡搜索為主?，F在很多學生使用智能手機，可以充分發揮這一手持設備的功能，在機房架設無線路由器，或者將機房局域網接入互聯網，引導學生搜索有用信息。

教師可以事先把相關內容在自己博客上，當有學生搜索到時，又是一個教育的契機。

（四）出工程圖， 機械制圖實戰二維繪圖，以抄畫圖紙為主，訓練的是學生軟件命令的熟練運用程度，涉及應用機械制圖知識甚少。針對中職學生，機床加工零件都較為簡單，又有很多相似，識圖較易。三維實體，零件繁多，變化各異，通過對這些實體出工程圖，學生選擇視圖、標注尺寸時候即應用機械制圖于實踐。

（五）零件裝配，模擬裝配

學生根據自己出的工程圖，繪制零件實體，不僅檢驗他們所出工程圖是否正確，也感受到企業不同崗位銜接的重要性。通過裝配這些零件，感受各零件的實際作用，形成初步裝配工藝。

二、評價，兼顧技能與職業素養

中職數控專業學生絕大多數從事生產一線的操作崗位，隨著新工藝、新設備的發展，更要求他們的規范的操作技能、良好的工作態度和強烈的質量意識。通過過程評價，每次課采用五分制：兩分考核學生職業素養，包括學習態度、課堂紀律、工位整潔（7S）；三分分解到各造型任務，正確完成才能得分，否則不得分，使學生意識到合格的才是零件，差一點的就是廢品。當然為激勵學生多發言、多展示、多造型，課堂分上不封頂，如“多勞多酬”。

三、結束語

三維造型軟件已從機械設計、機械裝配、機械加工、加工工藝、實體渲染、動畫效果、仿真運動、材料結構分析，發展到具有企業管理的綜合軟件，在為企業提供強大技術支持的同時，降低了對員工的技術要求，為我們中職學生提供了新的崗位，也為三維造型課程創造綜合職業能力和職業素養的實踐的平臺。

參考文獻

[1] 陳崇， 陳小茹， 來華.UG 與數控加工---CAD 篇[M]. 北京: 清華大學出版社，2012.

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針對應用型人才培養，立項報告區別于研究型大學科研型項目，立項報告需要闡述研究意義和國內外研究現狀，塑料模具類畢業設計項目立項報告主要闡述項目設計內容、同類模具國內外技術現狀并附主要參考文獻；設計目標及關鍵技術難點，擬采取的設計方案及可行性分析，設計方案的特色與創新；進度安排及預期成果，設計基礎與工作條件，項目組成員簡介，經費預算等，突出項目的設計性和工程實踐性。畢業設計項目中期進展報告：階段計劃要點和調整情況，設計工作主要進展和階段性成果，下一階段工作計劃，經費使用情況與下一階段經費預算，項目執行過程中存在的問題、建議。畢業設計項目總結報告：項目背景，項目研究過程及研究重點，項目關鍵技術的解決，經濟技術指標分析，項目的使用范圍，本設計項目的優缺點。通過基于項目的塑料模具類畢業設計，使學生在以下幾方面能力上得到培養和鍛煉：塑料制品的設計及成型工藝的制定，一般塑料制品成型模具的設計能力，塑料制品質量分析及工藝改進、模具結構改進設計能力，了解模具設計的常用商業軟件并能正確應用，能夠正確分析所設計模具零件加工工藝性并制定加工工藝路線。

2計算機輔助技術在塑料模具類項目教學中的應用

來源于企業實際工程項目的塑料模具類畢業設計項目，從工藝方案設計到模具結構設計，到模具制造工藝性評價，再到功能零部件結構設計計算，再到零件圖繪制，到模具零件制造工藝設計是一個十分復雜的過程，需要大量的知識和經驗。傳統的手工設計和制造無法滿足市場激烈競爭的需要。CAD/CAE/CAM技術的運用，在設計和制造上取代傳統的手工設計方式，并取得了顯著的經濟效益。如圖2所示CAD/CAE/CAM技術在注射模中的應用主要表現在以下幾個方面［4］：第一，塑料制品的設計：三維CAD軟件的實體和曲面造型功能，為塑料制品的結構設計和設計改進提供了強大的功能，使設計過程直觀、準確。所獲得的三維數據模型，為后續模具設計和成型工藝分析提供了良好數據來源。第二，塑料制品成型工藝性分析：采用CAE可以模擬塑料熔體在型腔中的流動、保壓、冷卻、收縮過程，其結果可事前評價制品的質量及成型工藝性，提高模具設計制造成功率。第三，模具結構設計：三維模具設計CAD軟件系統，可以根據制件材料收縮率自動計算制件三維數據模型的收縮量，經放大獲得成型零部件工作部分尺寸，通過布爾運算獲得模具型腔形狀，還可輔助獲得需電火花成型零件的電極實體數模，并提供了將三維數模轉為二維工程圖的功能，輔助完成工程圖繪制［4］。第四，模具運動功能結構檢查：可對已裝配好的模具按照預定運動方向和位置，實現模具開合模運動及制品被推出的模具工作過程，輔助檢驗模具開合模和制件脫模功能設計是否正確，并及時糾正，減少修模時間。第五，數控加工：利用CAM數控自動編程軟件，讀取模具結構設計結果，以模具零件三維數模為輸入，自動編制數控加工工藝過程，可模擬刀具在三維曲面上的實時加工過程并顯示有關曲面的形狀數據，同時還可以自動生成數控機床加工程序代碼。圖2基于項目塑料模具類畢業設計流程將先進CAD/CAE/CAM技術應用于材料成型及控制工程專業模具方向學生基于項目的塑料模具類畢業設計實踐教學，使學生通過畢業設計實踐教學環節的訓練，掌握并提高模具先進CAD/CAE/CAM技術，提高畢業生專業技能，能利用其獨立完成制件的工藝分析、模具的結構設計、模具制造數控程序生成，基本達到模具設計師及模具工藝員的技術水平。如圖3所示，為2014屆畢業生以MINTH集團企業課題立項的項目式塑料模具設計類畢業設計項目［5］。在項目實施過程中由于制件造型的需要，該學生自學了UG實體造型計算機輔助設計軟件，根據委托方提供的圖紙，完成了制件實體造型。為了設計制件成型方案，該學生又學習了塑料成型模擬軟件MOLDFLOW，分析并制定了該制件成型方案。為了完成模具結構設計，該學生系統學習了UG裝配及工程圖繪制軟件。為了編制模具制件數控加工程序，該學生又認真學習了UG數控編程軟件。通過該項目的畢業設計，該學生詳細地掌握了塑料模具設計流程，系統實踐了塑料模具設計制造相關先進計算機輔助設計軟件，使學生到企業工作半年即成為技術骨干。

3結語

篇10

關鍵詞:拐角減速 螺旋線加工 余擺線加工 NURBS插補 Z軸分層銑削 等高外型加工

中圖分類號: 文獻標識碼:A文章編號:1007-9416(2010)05-0000-00

Study of UG-CAM High Speed Process Technology

Liu Jianyuan

(Machinery & Electric Department,Dongguan Nanbo Polytechnic,Dongguan523083,China)

Abstract:It is important for high Speed Machining to choose relevant CAM software and generate correct Numerical Machining Program which is profitable to high speed Machining.The UG-CAM high calculation measure speed, automatic interference check on avoiding over cutting, wonderfull feeding optimization capability, more abundant optimizing strategy of high speed , various kinds of toolpath planning method, UG-CAM can generate correct toolpath efficiently on the place where part can not be cut by former tool , super strongly supervision function of toolpath to be processed, preferable corner and sharp edge process technology, better Shock absorption function, powerful Interpolation property,all the above aspects determine the popularity of UG-CAM in the high speed Machining.

Key Words:Coner decelerate Helical machining Trchoidal machiningNurbs Interpolation Z-axis Layered millingZlevel_profile_milling

引言

使用CAM系統編程,一方面要選擇合適的刀具、切削用量及加工參數;另一方面采用恰當的走刀方式(加工方法)也是數控編程的關鍵。而UG-CAM豐富多樣的刀軌規劃方法及適合高速加工的各種關鍵控制技術正逐漸隨著高速加工在我國的興起為人們所了解。

1 UG-CAM較好的拐角處理工藝,可保持路徑順暢且自動加減速時減少震動

(1)圓滑的拐角與刀具路徑拐角處理:通過Corner and Feed Rate Control對話框對刀軌的拐角處進行圓倒角、還可以用對話框中的Fillet選項來指定圓角半徑。確保在拐角處形成光滑連續的圓弧過渡刀軌;可以通過設定Slowdowns的相關參數選項來指定拐角減速的相關參數。其中Length設置減速長度;slowdown設定減速比例;Corner Angle減速角度范圍設置。這些設置都大大起到了減振的效果。

(2)高速切削加工的拐角加工工件為內銳角時,刀具路徑可采用圓角或圓弧走刀,并相應減小進給速度,這樣在加工拐角時可以得到光滑的刀具軌跡,并可保持連續的高進給速度及加工過程的平穩性,拐角的殘余量可通過再加工工序去除。

2 在豎直向的層間及較平坦曲面的步距間光滑過渡、保證持續切割最大限度減少振動

(1)UG-CAM在加工陡峭的外形時,通常采用zlevel輪廓銑,在垂直于刀具方向的平面切削層上沿著零件去除材料,在高速加工時,雖然可以用zlevel輪廓銑加工出來,但在層和層過渡時,刀具切削轉向,而且垂直下刀會引起刀具振動加大,刀具易折斷且加工表面質量不高,會出現明顯的刀具痕跡,此時可采用曲面區域驅動,改分層切削法為螺旋切削法。這樣刀具在加工過程中在被加工面上沿螺旋線切削,沒有突然的層間過渡,從而減少振動。層間采用光滑的螺旋線過渡刀路軌跡如圖2所示

(2)UG-CAM在加工較平坦的曲面時,通常用曲面驅域方式(Contour-area),該驅動方式通過指定曲面作為驅動幾何體,這些驅動點沿著指定的投影矢量方向投影到零件表面上,以生成投影點,從而生成刀具軌跡,但在高速加工時,刀具軌跡圖樣無論選擇跟隨周邊還是同心圓等,在步進時都容易產生刀具振動,這時如果加工的曲面比較簡單接近于圓形,可采用固定軸輪廓銑Spiral(螺旋)的驅動方式,按Sprial Drive Method頁簽中對話框設定的步距生成曲面上的從中心點展開螺旋線驅動軌跡。步距間采用螺旋線光滑過渡刀路軌跡如圖1所示。

3 UG-CAM較好的進退刀處理工藝

(1)圓滑過渡所有進刀、退刀、步距(stepover)和非切削運動(Non¬-cutting moves);在自動進刀/退刀運動,也就是平面銑,使用螺旋或斜式(Helical or Raming)的垂直進退刀運動;曲面輪廓銑使用切圓弧(tangent arc)的進退刀運動;Traverse運動設置為Smooth;通過將Corner and Feed Rate Control)對話框中的Fillet選項指定為All Passes來圓滑過渡拐角和步距。

(2)高速切削的進退刀加工工藝、高速切削加工時、刀具切入工件的方式、不僅影響加工質量、同時也直接關系到加工的安全。刀具高速切削工件時、工件將對刀具產生一定的作用力。此外、刀具以全切深和滿進給速度切入工件將會縮短刀具的壽命。通過較平緩的增加載荷,可以達到保護刀具的目地。刀具切入工件時應盡量沿輪廓切向切入的方式緩緩的增加切削載荷,并保持恒定的載荷,直線式切入和螺旋式切入,以保持刀具軌跡光滑平順。斜線式和螺旋式切入方式適用于簡單型腔的粗加工。加工表面質量和精度要求高的復雜曲面時,采用沿曲面的切矢量方向或螺旋式進退刀,這樣刀具將不會在工件的進退刀處留下駐刀痕跡,從而獲得高的表面加工質量。對于深腔件的加工,螺旋式切入是一種比較理想的進刀方式,采用相同或不同半徑的螺旋路徑,自內向外依次切除型腔材料。

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4 UG-CAM高速加工的重復加工方式

重復加工是對零件的殘余量進行針對性加工的方法。在高速切削加工主要用于二次粗加工以及筆式銑削和殘余銑削。

(1)采用二次粗加時,先進行初始粗加工,然后根據加工后的形狀計算二次粗加工的加工余量。在等高線粗加工粗加工中,由于零件上存在斜面,加工后會在斜面上留下臺階,從而導致殘留余量不均勻,并因此引起刀具載荷不均勻。采用二次粗加工時,可使用不同于初始粗加工方法(平行線法、螺旋線法等)以獲得均勻的余量,這樣可更有效地保持刀具進行連續切削,減少空走刀,并提高加工的效率。

(2)清根銑削(Flow-cut)主要應用于半精加工的清根操作(只在拐角處自動生成加工拐角的刀具路徑),它通過找到前道工序大尺寸刀具加工殘留部份的所有拐角和凹槽,自動驅動刀具與加工曲面相切,并沿其交線方向運動來加工這些拐角,清根銑削允許使用半徑與3D拐角或凹槽相匹配的小尺寸刀具一次性完成所有的清根操作,可以極大的減少退刀次數。此外,清根銑削可以采用相對恒定的切削切除率,這對于高速切削加工特別重要。精加工帶有壁面和底面的零件時,如果沒有清根銑削,刀具到達拐角時,將要去除相當多的材料,采用清根銑削時,拐角已被預先進行清根處理,因此減少精加工拐角時刀具的偏斜和噪聲。UG-CAM比較有特點的地方在于陡峭角(Angle)設定、最大凹角設定:設定后只在小于或等于指定的最大凹角的位置生成清根切削刀軌,(Max-Concavity)設定清根切削的最大凹角、(Multiple Offsets)設定走刀次數及偏移。

5 UG-CAM適應高速切削加工的移刀工藝

高速切削加工的移刀工藝是指在高進給速度時,相鄰刀具路徑間有效過渡的連接方式。平行線掃描加工是精加工復雜型面的一種手段。但是這種方法容易在每條刀具路徑的未端造成進給量的突然變化。在掃描路徑之間采用簡單的環型刀具路徑可以適當緩解拐角處進給量的變化。但是,進給速度較高時,這種簡單的環型運動仍然太突然。在這種情況下,UG¬-CAM在掃描路徑間采用“高爾夫球棒”式移刀則更為有效。

6 UG-CAM高速切削加工的余擺線式切削加工工藝

余擺線加工是利用高速切削加工刀具側刃去余材料來提高粗加工速度的新技術。采用余擺線加工時,刀具始終沿著具有連續半徑的曲線運動。采用圓弧運動方式逐次切削材料,對零件表面進行高速小切深加工。有效的避免了以全寬度切入工件生成刀具路徑。每環圓弧運動中,向前運動時刀具切削工件,向后運動時進行刀具冷卻,并允許自由切削材料。當加工高硬度材料或采用較大切削用量時,刀具路徑中刀具向后運動的冷卻或自由去除材料圓弧段與向前運動加工的圓弧段相平衡,實現了刀具切削條件的優化。此外,余擺線加工的刀具路徑全部由圓弧運動組成,走刀方向上沒有突然的變化,是有利于實現高速切削加工的粗、精加工的一種理想狀況。所以,余擺線加工特別適用于加工高硬度材料和高速加工的各種粗加工工序(比如腔體加工),不僅能夠使機床在整個加工過程中保持連續的進給速度,獲得高的材料去除率,并且可延長刀具壽命。

7 UG-CAM強大的高速高精度控制技術,這些關鍵控技術包括殘余分析,待加工軌跡監控,自動防過切保護,尖點控制、高精度輪廓控制技術,NURBS插補輸出等。

(1)加工殘余分析:加工殘余分析功能可以分析功能可以分析出每次切削后加工殘余的準確位置,允許刀具創建在上道工序中工件材料沒有完全去除的區域。后續加工的刀具路徑可在前道工序刀具路徑的基礎上利用加工殘余分析進行優化得到,通過對工件某些復雜部位(如曲面相交處的圓角)進行加工殘余分析,可盡量保持穩定的切削參數,包括保持切削厚度,進給量和切削線速度的一致性。當遇到背吃刀量有增加時,就可以降低進給速度,從而避免負載變化引起刀具偏斜以及降低加工精度和表面質量。因此加工殘余分析可實現高速切削加工參數的最佳化,使刀具走刀路適應工件余量的變化,減少加工時間,避免刀具破損及過切和殘留現象,從而實現刀具路徑的優化。

(2)待加工軌跡監控:待加工軌跡監控功能是用于監控刀具路徑中由于路徑曲率引起的進給速度引起的不規則過渡,以及軸向加速過大等不利于高速切削加工的各種加工條件的變化,實現動態調節進給速度的一種控制方法。CNC控制系統在進行加工控制時通過掃描待加工程序的數控代碼,預覽刀具路徑上是否有方向變化,并相應的調節進給速度。比如,在高速給速度下,待加工軌跡監控功能監測到拐角時,將自動減小進給速度,以防止刀具過切或或出現殘留現象。在加工軌跡的平滑段,再將進給速度迅速提高到最大,就這樣通過動態調節進給速度,可以優化機床控制系統的動態性能,并獲得最高的加工精度和表面質量。

(3)尖點控制:高速加工控制器待加工軌跡監控功能雖然可以預先了解待刀加工段NC程序的刀具軌跡,預覽刀具軌跡及其走刀方向是否有變化,即是否存在拐角,但對于3D零件上的每個具體的走刀步距和切削余量是無法預知的,加工復雜的3D型面時,可根據尖點高度來計算NC精加工刀具路徑的加工步距,而不是采用恒定的加工步距。

(4)防過切處理:高速切削加工時,前道工序遺留的余量將會導致刀具切削負載突然加大,甚至出現刀具過切或破損現象。過切對于工件的損壞是不可修復的,對于刀具的破壞也是災難性的。通過自動防過切處理功能,可以在切削過程中保護刀具,實現高速加工的安全操作。

8 UG-CAM科學合理的Z軸分層銑削

(1)在較淺區域的Z層自動添加中間刀具路徑,使半精加工的坯料深度保持恒定不變,確保精加工操作中的均勻切割。粗加工快速去除工件材料時這一點是必須的。在加工陡峭度基本一致的曲面時,采用相同的層間切削深度,確保加工效率及較好的表面質量。

(2)在型腔銑(Cavity-mill)粗加工刀具路徑中在不同的加工深度范圍內針對零件不同部位的陡峭度可使用不同的Z軸的下刀量,點擊Cut-levels按鈕進行相關參數設置及層的設定:Rang Depth表示加工層的范圍深度;Local Depth per Cut表示某一局部層內的下刀量。這樣能較好的保證工件上較平坦的區域及較陡峭的區域的加工余量基本均勻,有利于半精加工及精加工同時也保證了較高的編程效率。同樣在等高外型(Zlevel-Profile)粗精加工程序當中也可以在不同層的深度范圍內指定不同的局部下刀量,確保加工效果。這是其它多數CAM軟件不具備的。UG-CAM不同的層用不同的下刀量刀路軌跡如圖3所示。

9 結語

上述是UG-CAM較為顯著的適合于高速加工的特征。UG-CAM的這些適合于高速加工的特點是在數控加工實踐中得到應用及檢驗的。UG-CAM高速加工是先進適用的加工技術,具有強大的生命力和廣闊的應用前景。

參考文獻

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[2] 劉戰強,黃傳真,郭培全.先進切削加工技術及應用.機械工業出版社,2006.

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[4] 艾興等.高速切削加工技術.國防工業業版社,2003.

[5] Unigraphics Solutions Inc.著,謝國明,曾向陽,王學平 編譯.UGCAM實用教程.清華大學出版社,2003.

作者簡介:

劉建元(1974 -),男,漢族,四川省仁壽縣人,工程師、講師,受聘高級工程師2年,1999年畢業于

重慶大學,多年一線實際從事機械模具的計算機輔助設計與計算輔助制造工作,5年相關教學經歷,豐