浅谈钳工专业设置CAD课程的必要性

扈立峰

摘 要：CAD技术的高速发展和在各个行业的广泛应用，深刻地改变着传统行业的生产方式和制造水平，同时也改变了钳工专业传统的教学方法。实践证明，在学院钳工专业中开设CAD课程能够取得较好的实用价值和实践效果。

关键词：计算机技术 钳工教学 CAD技术

计算机辅助设计就是利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作（Computer Aided Design，简称CAD）。随着CAD技术的高速发展和在各个行业的广泛应用，CAD技术已应用于工程设计和生产制造的各个领域，正在迅猛深刻地改变着传统行业的生产方式和制造水平。为此，职业教育必须与时俱进地引进新的教育技术，不断革新教学内容。笔者所在学院钳工专业为适应时代发展的需要，在教学中探索开设CAD课程取得了较好的实用价值和实践效果。

一、CAD市场状况及主流软件产品

随着CAD技术和计算机网络技术的飞速发展，各种CAD软件层出不穷，在2D市场上占绝对优势的是Autodesk公司的AutoCAD软件。3D市场的主流仍然是SolidWorks软件和UG、Pro/E等产品。

1.AutoCAD软件

AutoCAD是Autodesk公司于1982年首次开发的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。现已经成为国际上广为流行的绘图工具。

2.SolidWorks软件

SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。

二、开设CAD课程后学生理论和实训能力显著提高

考虑到CAD软件的市场占有率和技师院校学生的接受能力，学院的钳工专业学生在中技阶段主要学习以二维造型为主的AutoCAD软件，在高技阶段学习以三维造型为主的Solidworks软件。

1.通过学习CAD软件提高钳工学生的制图和识图能力

要想成为一名合格的钳工拥有良好的制图和识图能力是非常重要的。笔者所在学院曾经对几十家用人单位做过一项调查，调查的内容是“现代企业对于学院培养的毕业生最看重的专业能力是什么？”在钳工毕业生的问卷调查中用人单位最看重的是学生的制图和识图能力。机械制图是机械行业的语言，是设计和制造之间的桥梁。钳工通过对图样的读识，可以加工出符合设计要求的产品。因此，学院培养钳工学生具有良好的机械制图能力是非常重要的。随着计算机技术的广泛普及和飞速发展现代企业早已抛弃了手工尺规画图，而被计算机绘图取而代之，因此钳工学生为了适应社会的发展必须学习CAD软件。学习CAD软件不仅能够使学生适应社会的发展，同时也能够提高学生的制图识图能力。机械制图中的大部分概念和规律是建立在对空间形体分析的基础上得出来的。培养学生的三维空间能力则是学习机械制图的根基所在。通过学习AutoCAD 和Solidworks等三维实体设计软件，在三维实体设计软件中绘制实体图形通过逆向思维回到点、线、面。起初我们可以直接用软件展示实体每个面的投影，分析从三维到二维的过程，然后将抽象的二维转化成形象的三维，从而实现了物与图的熟练转化。在软件的三维空间中学生可以认识和感知空间中的几何元素，增强空间想象能力和空间分析

能力。

2.CAD技术在钳工实训中的应用

（1）CAD技术在钳工基本功实训中的应用。钳工专业学生进入高技学习阶段后，在实习中遇到练习的工件大多数都是一些既有对称要求，又有互相配合的组合件。在传统的教学中，教师一般用静态的平面图讲解工艺要求和测量方法，因此需要依靠学生丰富的空间想象能力，使学生在学习中对各个零件及装配关系难以理解。学生利用所学的CAD软件如Solidworks软件对组合件进行三维实体造型后，利用Solidworks软件把组合件的各个零件装配成一个装配图，这样就可以得到直观的感性认识，更好地理解空间形体。一般组合件的装配精度较高，这势必提高了各个零件的形状和位置精度，使零件精度较难控制，不易保证尺寸。如果各个零件的关键尺寸采用正弦规和量块组合用杠杆百分表测量，则必须准确地计算出各测量表的尺寸。如果用常规方法计算出各零件的关键尺寸后再进行划线、加工，计算工作量较大，对于数学基础不是很好的学生来说更加容易出错。在Solidworks软件中学生用三维草图画出各个零件图既方便快捷又可以利用草图中的“智能尺寸”命令对各个关键的尺寸进行测量，这样就保证了在加工组合件时不会出现计算错误。

（2）CAD技术在钳工装配实训中的应用。学院的钳工学生进入到高技阶段后，为了适应现代企业的用人需求还要进行生产实习训练。在学院的实习工厂中，自己的机器产品主要是生产钢筋调直机和钢筋切断机。在讲授Solidworks中的装配图时，为了适应产教结合，教师通常以学院实习工厂生产机器中的一些部件为例进行讲解和练习。如以钢筋调直机中的牵引箱或变速箱等部件进行装配图的讲解和练习。Solidworks具有强大的装配功能，它还可以对装配体进行动态的工作过程的运动模拟。学生在Solidworks中通过对这些机构的装配图的绘制，能够很好地理解这些机构中各个零件的相互位置关系、装配方法。这样，学生在实际装配这些机构的时候与装配图结合分析，可以轻松地完成这些机构部件的生产装配训练。

（3）CAD技术在学习钳工钣金展开中的应用。在钳工工作中经常将一些薄板板料制作成各种曲面形状钣金结构或制件，如圆柱曲面、圆锥曲面、圆台曲面、异形曲面，各种球面、圆管与矩形管连接件的表面（天圆地方体或天方地圆体等）、各类偏心管件表面、曲面等钣金冷作件。加工过程中，钳工需要对这些钣金冷作件的曲面进行展开放样，即由图样得到平面图形，然后按平面图形下料、划线、成型。钣金冷作件的展开方法基本上有两种：一是传统的展开方法，如作图法、计算法、系数法等。它从展开计算到下料、排样等都是通过手工完成，周期长，劳动强度大，精度低。二是利用软件展开方法。教师可以直接利用CAD软件中包含的钣金设计模块，如Pro/E、UG、SolidWorks等。这类软件中的钣金设计模块一般只包括平板冲压件的辅助设计，而没有弯曲成形的管类钣金构件的设计与展开功能。教师还可以利用三维CAD软件中强大的三维造型功能，对构件空间线段进行测量，依据测量尺寸绘制出构件在平面上展开的图形。并可利用三维CAD钣金展开放样代替传统的作图法和计算法求解构件线段实长的方法，这样只要构件造型准确，计算机就可以快速测量出构件展开所需的尺寸，其过程简单、快捷、准确。

实践证明，笔者所在学院钳工专业通过开设CAD课程，改变了钳工专业传统的教学方法，激发了学生的学习积极性，提高了教学效率。

（作者单位：河北省秦皇岛技师学院）endprint