模具CAD/CAE/CAM课程教学的有效性分析

王彦龙

摘 要： 作为一门应用性较强、实践能力要求较高的重要课程，模具CAD/CAE/CAM的教学相对于其他课程有一定的差异性。从教学内容、教学手段和方法、考核方式等方面分析了教授的实用性，通过必要的改进有效强化课程教学效果。

关键词： 模具AD/CAE/CAM 内容体系 工程案例 有效性

CAD/CAE/CAM技术在模具生产中迅速得到了普遍应用，模具CAD/CAE/CAM课程（即模具CAX）主要介绍模具的数字化设计制造及相关知识，包括模具CAD/CAE/CAM的基础理论、系统的软硬件构成、常用软件的基本运作流程、特点及二次开发技术等。针对典型的工艺和模具，通过丰富的实例和详尽的步骤说明对其进行深入浅出的讲解，具有很强的实用性和可操作性。

1.课程内容分配

模具CAD/CAE/CAM课程作为材料成型与控制专业的主干课程，一般开设在专业课程的最后阶段。考虑到学生已经在其他课程中掌握了CAD相关知识，同时在后续课程中还要进一步学习数控技术内容，对于CAD、CAE、CAM三部分内容予以针对性的重点强调并适当部分扩充。

即便是通用CAD的延伸，模具设计CAD相对于其他的CAD也有一定的特殊性，如模具构建方式、各机构设计较成熟、模块化便于利用，等等，须利用模具设计中的相关知识并结合通用CAD系统的体系及内容予以阐述。而CAE相对于CAD更加复杂及深入，由于大部分学生以前并没有接触过CAE知识，且CAE所涉及的理论知识过于深奥，因此在CAE部分重点强调分析思想、解题思路及常见的一些问题，应用于模具方面的不外乎这几个内容，如板、体的塑性成形，注塑成型模拟等。由于后续的数控技术课程详细论述CAM方面内容，模具CAM教授过程相对简化，因此仅仅介绍模具CAM的基本概念及自动编程内容。

2.应用软件的辅助教学

作为计算机辅助设计、制造类课程，应用软件的选择及利用至关重要，不但要做到重点突出，而且要尽可能覆盖全面。模具CAD部分的软件应用在教学中突出模具特色，选取Solidwork的插件iMold，这样不但照顾了学生已学的Solidwork基础，而且利用iMold软件使得学生熟悉了模具设计的主体思想及分析思路。为了使学生对CAE有初步认识，实验课程中安排了ANSYS有限元软件教学，帮助学生了解CAE分析中前处理、求解、后处理等结题步骤。之后的课程中考虑到模具应用，设置了Deform及Moldflow这类常用软件的熟悉及应用。在CAM的实验实训过程中，选用了当前较为流行的软件MasterCAM，由于是后续的数控技术课程，因此仅要求学生通过此软件熟悉简单模具构件的建模、加工工艺设计及自动编程下模拟加工的完成。

3.教学方式的多样化

（1）理论讲授与实验实训结合

模具CAD/CAE/CAM课程的特点主要体现在应用性较强，同时其依托的理论内容也在不断更新。为了强化课堂教学效果，提高学生的理解能力及动手能力，课堂中结合当前比较流行的CAD/CAE/CAM应用软件强化各部分应用。着重介绍这些软件的特点、分析流程及其适用性，使得学生在以后的应用中有目的地选择。同时在课程的每部分中设置专门的实验实训内容，进一步加强学生对各部分知识的掌握和理解。

（2）工程实例的应用

既然是工程应用性很强的课程，课程讲授中必须结合实际工程实例进行具体分析。因此，在每部分内容的开始阶段，通过工程实例引出需要解决的问题，结合以前的课程学习研究问题的解决方案，引出应用CAX软件分析和解决此类问题，并通过相关软件的演示开始每部分的教学。

（3）互动式启迪教学

模具CAD/CAE/CAM课程所依据的其他课程内容包括模具设计、机械制图、物理学、材料力学，等等，不同班级及学生在某些方面可能有所欠缺，因此课堂教学过程中须及时与学生加强沟通，进而对以前的知识体系进行简单回顾，使得学生充分理解和掌握当前内容。另外，通过在教学回顾中所发现的相关问题，引导学生自己应用CAD/CAE/CAM知识进行解决，培养学生发现和解决实际问题的能力。

（4）强化课程的逻辑性

课程的讲授既要具有系统性，又要注意过程中的逻辑性。系统性讲究结构清晰、全盘掌握、重点突出，但各部分知识间的关联性、因果性阐述不够。逻辑性注重课程内容的循序渐进、脉络清晰，但思路相对单一。模具CAD/CAE/CAM课程内容繁杂，但各部分之间的关联及层次性较强。从逻辑性方面强调CAD/CAE/CAM相互之间的递进关系，有助于它们之间的相互推衍及内容的连续性分析。如讲到CAE内容时，通过图1所示的逻辑图，进一步明确CAE与CAD之间的关系及数据库在CAE分析中的应用，也为学生的合理利用相关知识提供了较好思路。

4.综合考核分析

模具CAD/CAE/CAM课程内容多，知识点繁杂，且大多数部分具有很强的实用性和实时性，作为应用性知识，提高学生的应用能力、调动学生的主动性可以进一步强化教授和学习效果。因此，在教授过程中始终强调课程内容结合计算机软件的工程应用性，不再强求对概念理论的死记硬背。通过平时的实验打分、考勤基本可以评估学生的掌握程度，最后结合开卷或大作业考试客观评价学生成绩。模具CAD/CAE/CAM课程考核中强调学生的动手和应用能力，通过大作业完成成绩评估，主要是应用某种CAX软件完成具体模具的设计、分析或制造。

通过几年的实践教学，学生对于模具CAD/CAE/CAM课程的兴趣明显提高，且在实验课中的动手主动性显著增强，将期末的考核分配至平时的严格要求，保持了学习的一致性及连贯性，显著强化了教学效果，得到了一致好评。

参考文献：

[1]肖祥芷.模具CAD/CAE/CAM[M].电子工业出版社，2004.

[2]李志刚.模具CAD/CAM[M].机械工业出版社，1999.

[3]吴崇峰.模具CAD/CAE/CAM教程[M].中国轻工业出版社，2002.

[4]马永红，雷庆.课程的逻辑性教学与系统性教学浅议[J].中国大学教学，2008（3）.