高职“机械CAD/CAM技术”课程设计研究

潘秀石

高职“机械CAD/CAM技术”课程设计研究

潘秀石

分析了“机械CAD/CAM技术”课程的基本情况与教学中存在的主要问题，按“工学结合”课程的开发要求，解构与重构教学内容，借鉴基于工作过程的课程开发理论，以典型机械零部件设计及企业真实数控加工案例为导向，以Solid Edge软件的建模设计及UG CAM Express软件数控加工设计为中心，进行了课程开发设计研究。

高职;课程设计;项目任务;CAD/CAM

一、课程的基本情况与存在的问题

“机械CAD/CAM技术”是机电一体化技术专业各方向的一门核心课程，学生通过学习，能够掌握CAD软件的常见机械零件的建模、零件装配设计、零部件工程图设计等方法;掌握CAM软件对零件模型的加工设计、数控加工及仿真的方法;培养对CAD/CAM系统的操作和运用能力。2007年，苏州经贸职业技术学院使用专项资金，购买了Solid Edge软件和CAM Express软件，并建立了一个拥有52台高性能计算机的专业机房。Solid Edge软件功能强大，集成了实体零件设计、钣金零件设计、焊接设计、装配设计、模具设计及工程图设计;CAM Express即UG NX CAM，是专门为高级机床提供的高级CAM软件。它独立于CAM软件，不受特定CAD系统的限制，并且拥有关键的行业转换程序，可以在线访问后处理库，有利于加工数据导入，可以解决典型的CNC编程的需求。［1］

该课程内容包含机械CAD和CAM两部分，目前，课程教学中主要存在以下问题：(1)课程内容安排比较困难，专业各方向的学生所需学习的功能模块不同。如果讲授全部功能模块，教学时间难以保证。(2)缺乏合适的教材。课程内容涉及两个软件，而现有软件教材中，几乎每个功能模块就是一本教材，并且，现有软件教程主要以介绍软件使用为主，工程实践性不强。(3)课程内容涉及软件模块较多，而教师并非全能，不可能掌握所有功能模块。(4)课程内容具有很强的实践性。课程在讲授的过程中，实训环节比较多，如零件造型、零件装配、工程图及计算机辅助加工等，一般在计算机机房完成，数控铣程序验证实施等需在数控铣床或加工中心完成，这些教学内容难以进行教学做一体化的课程设计。

二、课程内容的解构与重构

由于“机械CAD/CAM技术”课程名称很大而且笼统，课程内容所涉及的软件操作内容包括零件设计、装配设计、模具设计、工程图设计、数控加工等，因此，根据机电一体化技术各方向专业特点及专业能力需求，对课程内容进行解构与重构，将课程一分为三。

(一)零件与机构设计

零件与机构设计主要包括草图设计、零件设计、装配设计、工程图设计及运动仿真等模块，作为基础性内容，各专业方向均要学习。具体各专业方向的讲授内容，可以根据各方向的需求，选择具体的教学项目载体组织教学。

(二)数控加工设计

数控加工设计主要针对机电一体化技术专业数控加工技术方向，学习课程内容中软件的数控加工功能，课程内容包括数控铣削加工、电加工与电极设计等。

(三)模具设计

模具设计主要针对机电一体化技术专业模具设计与制造方向，学习课程内容中软件的模具设计功能，课程内容包括注塑模设计、冲压模设计等。

如图1所示为详细的课程解构与重构。本文以机电一体化技术专业数控加工技术方向为例，阐述课程教学理念与内容设计。

图1 课程内容的解构与重构

三、课程设计的理念和思路

对于数控加工技术方向学生，课程名称为“CAD/CAM一体化课程”，课程设置主要以学生职业能力培养为导向，以专业知识、职业技能、学生自主学习能力及综合职业素养培养为目标，以行业基本零件分类方法及企业一线实际生产实例开发项目式教学内容，以教学做一体化的教学方式开展课程教学，真正体现了课程内容的职业性、实践性要求。课程内容主要包含两个部分：零件与机构设计、数控加工设计。

零件与机构设计部分是机电一体化技术专业各方向的基础性内容，主要学习Solid Edge草图、零件设计、装配设计及工程图等软件的基础功能。此部分内容以机械零件典型的分类方式，确定了13个学习项目，如表1所示。

表1 零件设计与机构设计

数控加工设计部分精选两个企业工程应用实例。以实例为任务载体，将UG CAM Express的平面铣、型腔铣、固定轴轮廓铣等加工方法融合到各个项目中，零件模型、加工设计、工艺规程、切削参数等均以企业一线加工资料为依据，结合软件特点，整合成教学资料，最终确定了4个学习项目，如表2所示。

表2 数控加工设计

课程学习需要具备机械制图与识图、机械设计、机械制造、数控加工技术、数控加工工艺、特种加工等方面的知识，理论与实践技能并重。按“工学结合”课程开发要求，借鉴基于工作过程的课程开发理论，重视学生校内学习与实际工作的一致性。［2］课程设计中，对课程学习领域的职业能力进行了重新描述，并对行业岗位所需知识体系进行了重新构建，将专业系统理论知识融入工程应用实践过程。

四、课程方案的确定

根据机电一体化技术专业数控加工技术方向课程体系的建设要求及专业指导委员会的意见，“CAD/CAM一体化课程”的整体设计方案为：(1)以机械零件典型的分类方式对课程内容进行分类，从每类零件中选择具有代表性的零件作为设计案例，完成零件三维模型及工程图的设计。(2)以典型机构为例，完成机构的装配设计及运动仿真。(3)以企业真实产品为教学案例，完成零件的数控加工设计。根据这些典型案例，设计课程教学方案并形成课程学习的考核要求与评价标准。学生通过学习，应掌握CAD/CAM技术相关岗位所需的职业能力。

具体项目任务的设计思路是：(1)以典型零件的三维造型、机构的装配设计与运动仿真及零件工程图设计的过程为导向，以Solid Edge软件操作过程为中心，由简单到复杂，引导学生逐渐掌握软件的应用能力及机械零部件的计算机辅助设计方法;(2)以工厂真实的数控加工过程为导向，以UG CAM Express软件操作为中心，逐步引导学生掌握软件的应用能力及零件加工设计与计算机辅助制造方法。

新的课程教学方案以典型机械零部件设计及企业真实数控加工案例为导向，将原有的理论教学与实践教学进行整合，在课程内容中再融入数控加工理论、数控加工工艺等专业知识。以项目任务的方式开展教学，让学生在完成各个项目任务的过程中，逐步掌握软件系统的基本运用能力及机械产品的计算机辅助设计与制造方法，实现课程的教学做一体化。

五、课程目标的制定

(一)专业能力目标

专业能力目标包括：(1)具备一般复杂程度零件的造型能力;(2)拥有更为娴熟的工程制图能力;(3)在掌握现代设计方法的基础上，具备简单机械产品的设计能力;(4)在了解机械零件制造工艺的基础上，能够进行CAM的NC加工仿真。

(二)关键能力目标

关键能力目标包括：(1)获取信息：能够从较复杂的任务中获取关键信息，并熟练地应用先进手段获得解决任务的信息;(2)自主学习：能够自主学习并掌握新知识、新技术，能独立制定工作计划并实施;(3)解决问题：具备整体与创新思维能力，能够自主正确分析问题，并运用所学知识解决实际问题。

(三)职业素质目标

职业素质目标包括：(1)负责耐劳：具有决策、规划能力，能够从工作岗位获取新的知识，胜任工作岗位，并在一定目标下，负责、踏实、稳定、注重质量地完成工作任务。(2)人际沟通：具有较复杂的书面和口头表达能力。(3)团队合作：具有合作精神和管理协调能力，具备优良的职业道德修养，能遵守职业道德规范。

综上所述，“机械CAD/CAM技术”课程根据高等职业教育的特点，进行了基于项目任务驱动的教学改革，将课程内容从知识体系转变成能力体系。通过项目任务驱动教学，以具体的工作任务贯穿整个课程教学过程，使课程内容更加科学、合理。采用教学做一体化的教学模式，提高学生的学习兴趣，激发其学习主动性和积极性。［3］

［1］普涛．UGS NX CAM Express在模具加工中的运用［J］．新课程研究，2008(5)：142 －147．

［2］崔西武．《CAD/CAM》课程改革的思考［J］．武汉船舶职业技术学院学报，2009(5)：76－81．

［3］朱家梅．面向应用型人才的Auto CAD教学探讨［J］．科技创新导报，2010(7)：163．

G712

A

1674－7747(2014)06－0008－03

苏州经贸职业技术学院2011精品课程建设项目“CAD/CAM一体化课程”

潘秀石，男，苏州经贸职业技术学院机电系讲师，硕士，主要研究方向为CAD/CAM、数控加工技术。

［责任编辑 盛 艳］