論“CAM與數控加工”課程融合教學載體研制

李亞平

[摘 要]課程“CAM與數控加工”整合了CAM與數控編程、數控加工實訓、數控加工工藝等課程的內容，構建了數控技術專業的核心技術課程，作為課程的教學載體運動機構承載在CAM軟件的加工造型學習、數控車削和數控銑削的加工技能學習，融合了多門課程的知識點和技能點。教學載體的系列化設計和改進將為專業課程知識的融合提供了一定的參考價值。

[關鍵詞]CAM；課程融合；教學載體

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2017.27.221

1 課程概述

1.1 課程性質

“CAM與數控加工”是數控技術專業的核心課程，是面向數控工藝員崗位，實現核心職業能力——應用CAD/CAM軟件進行計算機輔助設計和計算機輔助加工，通過傳輸介質在數控設備完成零件實物加工。課程位于整個數控技術專業課程鏈條的后部，其前期課程有機械制圖與CAD、機加工實訓、機械加工與裝配等專業課程。

1.2 設計思路

課程強調工作過程導向的教學方式，采用項目教學法，融教、學、做為一體，讓學生“在學中做，在做中學”，通過對較復雜典型零件的加工實踐使學生具備獨立完成機械零件的加工工藝制定、程序編制、成品加工等工作過程的能力。

課程需要設計教學載體，選擇CAXA制造工程師為授課軟件，學習CAM計算機輔助造型基礎、數控加工零件技能及零部件組裝機構技能。課程通過典型工作任務的學習與制作，使學生熟練操作數控車床、加工中心，學會較復雜機械零件數控加工工藝的編制方法，具備數控程序的編寫、數控零件的加工、裝配及檢測等相關知識和能力。

“CAM與數控加工”課程圍繞能力目標設計了典型工作任務（典型加工零件產品），以“工作任務”為依托，突出以學生為中心、以成果為依據的項目教學模式。以工作過程為學習手段，以項目教學為模式，以教學活動為單元來開展教學，從而保證核心職業能力的實現，達到培養學生CAM設計與數控加工能力的目的。

課程基本框架如下：

任務1 機構CAM造型設計與加工；

任務2 機構典型車削零件加工；

任務3 機構典型銑削零件加工；

任務4 運動機構裝配調試。

上述四個教學任務將以教學項目為依托，每個項目下有若干個教學活動為基礎，以保證數控工藝與編程能力的培養目標的實現。在項目實施上要求車間現場環境教學，組織學生數控機床真實環境的實際操作，針對問題開展討論，通過探究的過程使學生發現問題、分析問題，在教師的引導下解決問題，進行現場實體零件加工，實現教、學、做一體化教學。

1.3 課程目標

（1）能CAM繪制零件的平面圖；

（2）能CAM繪制零件實體造型圖；

（3）能CAM繪制結構復雜零件的造型圖；

（4）能制作零件（平面類和曲面類）的加工程序及工藝文件；

（5）能夠依據零件圖合理編制零件數控加工工藝文件；

（6）能夠根據工藝文件手工編制、CAM輔助設計數控加工程序；

（7）能夠操作數控設備按要求完成車削、銑削零件的數控加工；

（8）能夠使用常用量具對零件進行質量檢驗；

（9）能夠根據運動機構要求，制定合理的裝配工藝文件并裝配調試。

2 教學載體研制與分析

機械零件機構及產品非常多，在開發典型工作任務時，既要考慮工作過程的真實性，也要考慮與教學規律相結合，考慮教學的適用性，因此教學載體的設計尤為重要。

2.1 教學載體研制

運動機構是構成機械的重要組成部分，其主要實現機器動力和運動的傳遞和轉化。

教學載體的典型運動機構如圖1所示的零件加工表面包括了直線、圓弧、螺紋、曲線、曲面、倒角、平面凸輪輪廓、型腔、孔系等型面。運動機構通過一凸輪的旋轉，實現頂桿的往返運動，是一個將旋轉運動轉換為直線運動的運動轉換機構。該機構組成的零件及部件包括頂桿、橢圓凸輪軸、凸模、凹模、配合件、手柄和連桿等。

教學載體加工零件基本覆蓋了數控加工中的全部輪廓，還要求綜合控制尺寸精度、形位精度和配合間隙的技能，并按照裝配圖技術要求完成套件零件的加工與裝配，按照運動機構的運動要求完成特定的運動。機構綜合性很強。綜合常用的典型加工工藝和加工指令，每一部分都是一個獨立的典型加工零件，裝配在一起，通過調試，就構成一個可以實際應用的運動機構如圖2所示。由此也可使學生建立起系統和整機的概念，具有較強的實用性。

2.2 教學載體CAM造型加工知識點分析

教學載體運動機構中的橢圓凸輪軸、凸模、凹模需要運用CAXA軟件進行CAM造型加工。加工中運用CAM課程中的繪制零件的平面圖、繪制實體造型圖、制作零件（平面類和曲面類）的加工程序及工藝文件并生成數控加工程序等知識點。

主要CAM加工方法涉及平面輪廓加工、平面區域加工、鉆孔加工、輪廓線加工、曲面區域加工、參數線加工、投影加工、等高粗加工、導動線加工、等高精加工等。在加工方法運用中要掌握各種加工方法所針對的加工對象的零件形狀，能夠繪制相應的加工造型圖。會在加工中選擇適合的選項及加工參數，并在相應對話框中設置工藝數值。知道加工刀具的種類，會根據零件加工方法選擇適合的刀具。會生成刀具加工軌跡，知道刀具軌跡仿真的顯示方式及軌跡仿真的操作。最終生成加工程序代碼及加工工藝單。

2.3 教學載體加工技能點分析

2.3.1 數控車削加工

成形面類零件加工的工藝分析；刀具的選擇和切削用量的確定；數控車床加工成形面的方法（G71、G72、G73、G70）；圓弧插補指令編制成型面加工程序及編程中的有關計算；螺紋類零件加工的尺寸計算、工藝分析和切削用量的選擇；數控加工螺紋指令G32、G92、G76；數控車床加工螺紋的程序編制知識。endprint

車削加工工藝相關知識，數控車削操作技能要求：如車曲面時，可按照圖形做曲面樣板；考慮學習者的安全，不準開機鉸螺紋。加工建議工時要求。

2.3.2 數控銑削加工

會平面輪廓線加工、輪廓線精加工、平面區域加工、等高線粗加工等加工方法的設置及操作知識；軌跡仿真操作技能；生成工藝單和G代碼的操作技能；孔、輪廓及腔槽類零件加工的工藝分析、刀具的選擇和切削用量的確定；刀具路徑的規劃及銑削加工工藝知識。

數控銑削操作技能：如使用尋邊器確定工件零點時采用碰雙邊法。精銑采用順銑，以提高表面加工質量。用立銑刀銑削內輪廓時，應先用鍵槽銑刀在工件上預銑工藝孔，避免立銑刀中心垂直切削工件。加工建議總工時等加工效率要求。

2.3.3 運動機構裝配技能

裝配工作包括：清洗、連接、校正調整與配作、平衡、驗收試驗以及油漆、包裝等內容。裝配精度包括：①距離精度；②相互位置精度；③相對運動精度；④接觸精度。

生產中保證裝配精度的方法有：互換法、選配法、修配法和調整法。

裝配順序的確定：①選擇基準件、零件或低一級的裝配單元；②安排順序規律：先下后上、先難后易、先重大后輕小、先精密后一般。

裝配工藝規程文件的編寫技能。

3 基于教學載體的考核方案

依據崗位工作要求，結合教學實際，運用教學載體實施教學過程中制訂了職業能力目標考核方案和職業素養目標。職業能力目標依據課程目標制定了相應的考核標準和考核方式，考核方式多為項目制作并有成果佐證材料。職業素養目標依據企業工作崗位制定，基于載體加工流程進

4 結 論

“CAM與數控加工”課程作為數控技術專業學生的核心技術課程，密切聯系著工作崗位的職業素質要求和崗位能力，課程通過教學載體——運動機構典型零部件整合了CAM與數控編程、數控加工實訓、數控加工工藝等課程的內容，對多門課程的多個知識點和技能點進行了融合，使學生在機構零件的設計、加工和裝配中學習到專業CAM設計造型、數控車削和數控銑削的加工知識和技能。載體的設計可結合不同學生的實際情況和教學課時進行合理的調整，進行系列化的設計加工調整，通過教學實踐取得了很好的效果。

參考文獻：

[1]孫萬龍.CAXA項目教程[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[2]姚屏，徐偉.數控車削編程與加工[M].北京：電子工業出版社，2013.

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