淺談以數控加工一體化典型工作任務為載體實施CAD教學

蔡傳方

摘要：在數控專業的CAD教學過程中，傳統教學方法學生參與度不高，學生對知識的理解和掌握不是特別深刻，尤其是在需要靈活運用所學知識進行自主設計繪制圖紙時，學生創造力和自主力明顯不夠，怎樣解決這個困局，經過多年教學實踐探索，發現通過數控加工一體化典型工作任務作為載體實施CAD教學，效果顯著。如何讓學生在進行一體化典型任務的實踐加工過程中高效掌握并運用CAD繪圖技術就是本文研究和探討的目標和方向。

關鍵詞：數控加工;CAD教學;工作任務

引言：數控專業學生需要通過機械制圖課程來提升自身的空間構造、制圖、讀圖能力，而CAD則是有效的輔助教學手段，以計算機為媒介，組織學生完成各類圖紙的設計。在現代工業背景下，各大職業院校需巧妙融合數控與CAD教學，創建一體化教學機制，確保學生深入學習，掌握基礎的專業知識與技能，從而適應當下的社會環境。另外，為了提高教學效率，教師需要積極創新教學形式，開展多類實訓課程，促進學生的全面發展。

一、數控加工一體化典型工作任務與CAD繪圖教學融合分析

數控加工技術主要包含了自動控制技術與計算機技術，工作任務是研發機械加工系統，而CAD繪圖則是輔助數控加工的一種手段，以制圖為媒介，將基本的加工零件與產品以空間圖示來展現，提高機械加工的效率，保證生產質量。在數控加工任務導向教學中，教師必須巧妙滲透CAD，教導學生掌握制圖方法，培養開發制圖與空間思維能力。在目前的課程教學中，有很多學生不能真正的將數控與CAD知識完全理解，難以跟上教師授課進程，導致學習效果低下。所以，教師需要以數控加工實訓為基礎，引導學生在不同的機械加工過程中建立立體幾何模型，并生成二維工程圖，強化對機械加工與制圖的認識與運用。通過綜合分析發現，這兩門課程具有一定的共性，在知識講解過程中需要緊密連接，設置大量的實踐操作活動，減少重復性理論講解，充分利用教學資源，幫助學生高度掌握CAD制圖技術。在現代化教學視域下，教師要深度融合理論與實踐，構建完整的教學結構，做到講、學、做緊密相連，提高教學效果和質量。

二、明確教學目標，加強CAD與數控加工的有機融合

數控加工與CAD是職業院校機械類專業學生的基礎課程，也是必須掌握的知識技能。就目前的技術發展形式來看，機械行業設計與繪圖的要求變得越來越高。因此，相關技術人才必須著力提升自身對軟件的運用能力，提升數控技術專業水平。例如，在零件加工生產中，為了有效控制各種工件材料的切削加工，需要先進行CAD繪圖，明確各個圖紙加工的環節步驟。在傳統教學模式下，教師主要是采取板書教學，學生學習主動性不高。為了調動學生的參與程度，教師需不斷優化教學方法，將CAD與數控加工融為一門課程。如在進行零部件加工和裝配時，教師可以組織學生統一到計算機教室，先繪制出相關零部件平面圖和三維圖，然后根據平面圖進行切削加工，根據三維圖進行裝配，這樣，工作起來既直觀簡單，也便于理解和掌握。

三、構建課程教學結構，高效有序實施教學過程

CAD隸屬于計算機輔助設計，與工程技術相輔相成，能夠最大化提高工作效率。為了提升教學效果，教師要構建完善的課程教學結構，布置適當的演練任務，進一步提高學生綜合素質。例如，在教學機械操控臺設計與制作中，教師可以讓學生以小組形式展開實驗活動，團隊合作構建立體模型，并通過CAD來輸出具體的圖樣。教師需要設立考核的標準，如實踐操作工具正確度、模型圖紙完整與精確度、零件圖劃分等。在機械建模過程中，需要先在圖示上標明零部件的功能，并合理選擇模型樣式，如線框、表面、實體等，初步操作完成后，學生需要調整基本參數，并對任意部位進行修改，提高設計工作進度。其中，還可以利用CAD來標注線形和尺寸大小，并將主視圖、剖視圖以及局部放大圖等，加深理解數控加工技術。所以，把CAD滲透于數控加工技術中，能夠引領學生高效率學習零件圖與轉配圖知識，并快捷完成制圖任務，提高工作質量。

四、簡化傳統繪圖工序，引導學生進行計算機繪圖

在傳統機械繪圖的教授過程中，教師要引導學生們擺脫肉眼直觀可見的東西，形成抽象的思考。因此，學習活動完成后，不能直接轉入常規教學環節，可以通過課堂回憶以及實際操作的方式，引導學生對數控加工與CAD繪圖技術形成認知深化的過程和能力，并引導學生對CAD繪圖過程進行抽象地概括與歸納。老師應從學生感興趣的數控加工器件著手，通過生動形象的繪圖實踐，讓學生體驗在學中做，在做中感悟，在感悟中升華繪圖技能的學習，實現對CAD繪圖的理解和應用學習的目的。繪制出的抽象圖紙完美地結合了數控加工技術和CAD繪圖技能，通過圖紙揭示和反映了定量關系，并幫助學生快速強化繪圖技能的理解與深度學習。

例如，在知道學生利用CAD設計并繪制一款健身器材時，這個過程屬于利用CAD進行高級繪圖，這其中涉及到的CAD繪圖技能主要有：利用多線繪制與編輯圖形、利用多線段繪圖、利用樣條曲線繪圖以及繪制曲線與參照幾何圖形命令。由于數控加工與CAD繪圖密不可分，這是以理論教學和實踐教學相結合的形式進行教學，注重CAD繪圖的優勢特性，讓學生親自動手實驗，結合實際繪圖參數來強化CAD繪圖的學習，經過觀察、比較、分析、實踐繪制出健身器材加工圖紙，逐漸強化自己的繪圖技能，完成CAD繪圖技能的深度學習。在具體實踐中發現問題、分析問題并解決問題，化被動為主動，充分發揮學生主觀能動性，提升實踐動手能力。除此之外，教師可以將其他數控加工器件與CAD繪圖技能相結合，教師在教學過程中，可以讓學生利用CAD進行其他加工圖紙的繪制，將器件加工圖紙以立體圖的形式表現出來，讓學生通過圖紙，對CAD繪圖與數控加工有一個全面的認識，將抽象的知識利用CAD繪圖的方法變得比較靈活，從而更好地掌握CAD繪圖技能。

湖南省教育科學數控加工專業—體化課程體系構建與實踐研究（數控車工方向）規劃課題成果??? XJK016BZXX063

參考文獻

[1]來旭輝， 魏正英. 面向數控加工系統的3D打印切片算法與分區掃描策略[J]. 農業工程學報， 2019， 35（12）：58-64.