CAXA軟件在中職數控專業中的有效教學研究

隨著CAD/CAM（計算機輔助設計/制造）軟件技術在現代制造業中的地位日益突出，中職數控專業普遍開設了三維CAD/CAM軟件課程，其中CAXA的CAD/CAM系列軟件獨具特色，在中職學校數控專業教學中得到了普遍應用。

一、CAXA軟件適用中職數控專業有效模塊選擇

CAXA軟件有很多系列產品，筆者認為適用于中職的CAXA軟件模塊有四個：CAXA_solid實體設計模塊、CAXA_ME制造工程師模塊、CAXA電子圖板模塊、CAXA數控車模塊。

1.CAXA_solid實體設計模塊

易學易用、快速設計和兼容協同是其最大的特點，設計中70%以上的操作都可以借助三維球工具來實現；簡單、直接、快速的設計方式，軟件像WINDOWS一樣直接用鼠標拖拽各種設計元素進行設計操作，使設計過程更加輕松高效，便于中職學生理解與接受。

2.CAXA_ME制造工程師模塊

該模塊不僅具有造型與設計功能，還能提供走刀路線設計、加工代碼生成、加工仿真、代碼校驗等一體化的解決方案，是數控機床真正的“大腦”，可以通過數據線與數控機床聯接，實現DNC加工。

3.CAXA電子圖板模塊

CAXA電子圖板工程版可以直接讀入和編輯 AutoCAD繪圖操作產生的填充、多義線、塊等二維圖形；完全兼容 DWG格式中的尺寸標注和工程標注，直接對應 AutoCAD數據中的層、線型、顏色和線寬等風格，而且與AutoCAD的數百個原有命令和命令別名幾乎完全相同。

4.CAXA數控車模塊

CAXA數控車模塊提供了功能強大、使用簡潔的軌跡生成手段，可按加工要求生成各種復雜圖形的加工軌跡，通用的后置處理模塊使CAXA 數控車可以滿足各種機床的代碼格式，可輸出G代碼，并可對生成的代碼進行校驗及加工仿真。

二、CAXA軟件與中職數控專業課程的有效整合

1.與機械制圖課程的有效整合

在學習機械制圖課程時，將三視圖轉換為三維實體模型時，要求學生有較好的空間想象能力，而這正是中職學生在開始學習制圖時所缺乏的。這時可以利用CAXA實體設計模塊作為教學工具，將三視圖直接變成三維模型來幫助學生理解三視圖的形成，讀圖時，可以用CAXA實體設計軟件逐步分析每個特征，整個讀圖的思維可以有效地再現。而在練習繪圖時，可以直接在CAXA電子圖板模塊中練習，與傳統手工繪圖相比，這樣既方便又可以提高課堂的教學效率。

2.與數控加工專業課的有效整合

在進行數控加工實訓時，可以有效利用CAXA制造工程師模塊（數控銑床加工）和CAXA數控車模塊（數控車加工），先在軟件中建立工件模型，選定加工用的刀具、設置加工參數，然后生成刀具加工的軌跡（該軌跡與刀具實際走刀路線吻合），并進行仿真加工，根據仿真模型可以合理修改加工參數，模擬加工完成后生成G代碼程序，這時的程序就可以直接輸入到數控機床進行加工了。通過模擬加工的練習，不僅可以讓每個學生都可以動手參與，而且極大地提供了程序編制的準確率，提高了實訓課的教學效率。

三、CAXA軟件在教學過程中的有效教學策略

1.軟件模塊的選用要有針對性

CAXA軟件的四個模塊（電子圖板模塊、實體設計模塊、制造工程師模塊、數控車模塊）各有特色，在中職學校數控專業開設CAXA軟件課程時，要針對學生不同階段的知識水平，開設不同模塊的課程：在高一學習機械制圖課程時，開設CAXA電子圖板課程作為學生的繪圖工具，而教師教學時利用CAXA實體設計軟件作為教學工具；在高二上學期，有了機械制圖的基礎知識，開設CAXA實體設計軟件課程；在高二下和高三學習數控專業課時，開設CAXA制造工程師和CAXA數控車軟件課程，由于有了電子圖板和實體設計軟件的基礎，在軟件中建立工件模型就會減少障礙（三維CAD/CAM軟件雖然種類繁多，但它們的基本原理、建模思路都是相通的，如果讓學生在精通一門軟件的基礎上再去學習其他軟件，相對就容易一些），這時可以把精力集中在刀具選擇、加工參數設置、軌跡生成等內容上來，為數控加工實訓做好準備。

2.軟件教學實例要有具體性

利用CAXA軟件建立模型時，最大的特點就是非常抽象，需要有很好的空間想象能力，而中職生在學習了機械制圖后，比較容易接受的是二維平面圖形，對于三維模型的空間抽象能力還有所欠缺，所以我們的教學實例切忌運用一些抽象的模型。如果在教學選用實例時，選用具體的、簡潔的模型或零件作為教學案例，首先能夠讓學生在腦子里建立起整個模型的框架，那么在利用三維軟件造型時就比較容易理解和接受。例如，復雜建模、曲面造型以及理論曲面、曲線形成比較抽象、枯燥，學生也不愿意去聽，這時可以考慮選用日常用品，像鼠標、杯子、瓶體等平時經常可以觸摸到的物體作為建模對象，從直觀認識再到抽象認識，反復琢磨；而在教學CAM的NC加工時，可以利用學生在普車、數控車、數控銑加工過的零件作為仿真加工對象，這樣在講解加工參數設置、軌跡生成辦法時，由于學生已經加工過類似的產品，再回過頭來理論模擬，就比較容易接受，也可以讓課堂教學達到事半功倍的效果。

3.軟件教學過程要注重趣味性

產品的設計與加工過程本身就是一個非常嚴謹而又相對枯燥的過程，我們可以考慮在教學過程中，適當增加一些趣味性的課題或實例，以提高學生們的學習興趣。例如在教學CAXA制造工程師的綜合項目加工模塊時，筆者設計了“獻給媽媽的圣誕節禮物——針線盒設計與加工”教案，結合當時的授課背景（剛好圣誕節來臨），給學生們布置一個課題：設計并加工一個針線盒作為送給自己媽媽的圣誕節禮物。設計分析如下：

（1）針線盒考慮裝針、線筒、頂針等小物品。

（2）常用頂針尺寸規格為：直徑18mm，高8mm；針：中號長35mm，小號長20mm。

（3）加工材料毛坯參考尺寸：鋁棒直徑80mmm，鋁塊100mm×100mm×30mm。

根據以上信息讓學生們充分發揮自己的想象力去設計這個針線盒，并利用實訓課將它加工出來。鑒于這個課題本身的趣味性，利用生活中學生能夠接觸到的實例，激發學生最直觀的認識，從而誘發學生們積極動手的興趣，學生參與的熱情高漲（圖1），教學效果良好，而該教案也獲得了浙江省中職課改專業創新課教學設計比賽數控專業省三等獎。

4.任務要有生產性

學生會用CAXA軟件建立模型、仿真加工，但并不等于會加工生產。中職教育的特色在于突出其實踐性，所以布置每一個設計任務時，都盡可能接近于實際生產，從前期模型創意開發，到模型建構，再到NC加工，力求與實際生產同步，如果有條件的話，教學最好能在實訓中心進行，要求學生把設計的模型當作產品加工出來。模型設計到付諸加工，可以對學生的學習起到促進作用：一方面，學生在利用軟件設計出作品而且能夠加工出實際產品時，往往會有成就感，這也可以進一步激發了學生們學習三維軟件的興趣和動力；另一方面，學生在自己動手設計、加工產品的過程中，由于整個流程都接近于實際生產，可以讓學生提前體會到企業生產的情境，提高分析問題、解決問題的能力。

（作者單位：浙江三門職業中專教育集團）