原创《论CAM和数控加工课程融合教学载体研制》
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［摘 要］课程“CAM与数控加工”整合了CAM与数控编程、数控加工实训、数控加工工艺等课程的内容,构建了数控技术专业的核心技术课程,作为课程的教学载体运动机构承载在CAM软件的加工造型学习、数控车削和数控铣削的加工技能学习,融合了多门课程的知识点和技能点.教学载体的系列化设计和改进将为专业课程知识的融合提供了一定的参考价值.
［关键词］CAM；课程融合；教学载体
［DOI］10.13939/j.cnki.zgsc.2017.27.221
1课程概述
1.1课程性质
“CAM与数控加工”是数控技术专业的核心课程,是面向数控工艺员岗位,实现核心职业能力——应用CAD/CAM软件进行计算机辅助设计和计算机辅助加工,通过传输介质在数控设备完成零件实物加工.课程位于整个数控技术专业课程链条的后部,其前期课程有机械制图与CAD、机加工实训、机械加工与装配等专业课程.
1.2设计思路
课程强调工作过程导向的教学方式,采用项目教学法,融教、学、做为一体,让学生“在学中做,在做中学”,通过对较复杂典型零件的加工实践使学生具备独立完成机械零件的加工工艺制定、程序编制、成品加工等工作过程的能力.
课程需要设计教学载体,选择CAXA制造工程师为授课软件,学习CAM计算机辅助造型基础、数控加工零件技能及零部件组装机构技能.课程通过典型工作任务的学习与制作,使学生熟练操作数控车床、加工中心,学会较复杂机械零件数控加工工艺的编制方法,具备数控程序的编写、数控零件的加工、装配及检测等相关知识和能力.
“CAM与数控加工”课程围绕能力目标设计了典型工作任务（典型加工零件产品）,以“工作任务”为依托,突出以学生为中心、以成果为依据的项目教学模式.以工作过程为学习手段,以项目教学为模式,以教学活动为单元来开展教学,从而保证核心职业能力的实现,达到培养学生CAM设计与数控加工能力的目的.
课程基本框架如下：
任务1机构CAM造型设计与加工；
任务2机构典型车削零件加工；
任务3机构典型铣削零件加工；
任务4运动机构装配调试.
上述四个教学任务将以教学项目为依托,每个项目下有若干个教学活动为基础,以保证数控工艺与编程能力的培养目标的实现.在项目实施上要求车间现场环境教学,组织学生数控机床真实环境的实际操作,针对问题开展讨论,通过探究的过程使学生发现问题、分析问题,在教师的引导下解决问题,进行现场实体零件加工,实现教、学、做一体化教学.
1.3课程目标
（1）能CAM绘制零件的平面图；
（2）能CAM绘制零件实体造型图；
（3）能CAM绘制结构复杂零件的造型图；
（4）能制作零件（平面类和曲面类）的加工程序及工艺文件；
（5）能够依据零件图合理编制零件数控加工工艺文件；
（6）能够根据工艺文件手工编制、CAM辅助设计数控加工程序；
（7）能够操作数控设备按要求完成车削、铣削零件的数控加工；
（8）能够使用常用量具对零件进行质量检验；
（9）能够根据运动机构要求,制定合理的装配工艺文件并装配调试.
2教学载体研制与分析
机械零件机构及产品非常多,在开发典型工作任务时,既要考虑工作过程的真实性,也要考虑与教学规律相结合,考虑教学的适用性,因此教学载体的设计尤为重要.
2.1教学载体研制
运动机构是构成机械的重要组成部分,其主要实现机器动力和运动的传递和转化.
教学载体的典型运动机构如图1所示的零件加工表面包括了直线、圆弧、螺纹、曲线、曲面、倒角、平面凸轮轮廓、型腔、孔系等型面.运动机构通过一凸轮的旋转,实现顶杆的往返运动,是一个将旋转运动转换为直线运动的运动转换机构.该机构组成的零件及部件包括顶杆、椭圆凸轮轴、凸模、凹模、配合件、手柄和连杆.
教学载体加工零件基本覆盖了数控加工中的全部轮廓,还要求综合控制尺寸精度、形位精度和配合间隙的技能,并按照装配图技术要求完成套件零件的加工与装配,按照运动机构的运动要求完成特定的运动.机构综合性很强.综合常用的典型加工工艺和加工指令,每一部分都是一个独立的典型加工零件,装配在一起,通过调试,就构成一个可以实际应用的运动机构如图2所示.由此也可使学生建立起系统和整机的概念,具有较强的实用性.
2.2教学载体CAM造型加工知识点分析
教学载体运动机构中的椭圆凸轮轴、凸模、凹模需要运用CAXA软件进行CAM造型加工.加工中运用CAM课程中的绘制零件的平面图、绘制实体造型图、制作零件（平面类和曲面类）的加工程序及工艺文件并生成数控加工程序等知识点.
主要CAM加工方法涉及平面轮廓加工、平面区域加工、钻孔加工、轮廓线加工、曲面区域加工、参数线加工、投影加工、等高粗加工、导动线加工、等高精加工等.在加工方法运用中要掌握各种加工方法所针对的加工对象的零件形状,能够绘制相应的加工造型图.会在加工中选择适合的选项及加工参数,并在相应对话框中设置工艺数值.知道加工刀具的种类,会根据零件加工方法选择适合的刀具.会生成刀具加工轨迹,知道刀具轨迹仿真的显示方式及轨迹仿真的操作.最终生成加工程序代码及加工工艺单.
2.3教学载体加工技能点分析
2.3.1数控车削加工
成形面类零件加工的工艺分析；刀具的选择和切削用量的确定；数控车床加工成形面的方法（G71、G72、G73、G70）；圆弧插补指令编制成型面加工程序及编程中的有关计算；螺纹类零件加工的尺寸计算、工艺分析和切削用量的选择；数控加工螺纹指令G32、G92、G76；数控车床加工螺纹的程序编制知识.
车削加工工艺相关知识,数控车削操作技能要求：如车曲面时,可按照图形做曲面样板；考虑学习者的安全,不准开机铰螺纹.加工建议工时要求.
2.3.2数控铣削加工
会平面轮廓线加工、轮廓线精加工、平面区域加工、等高线粗加工等加工方法的设置及操作知识；轨迹仿真操作技能；生成工艺单和G代码的操作技能；孔、轮廓及腔槽类零件加工的工艺分析、刀具的选择和切削用量的确定；刀具路径的规划及铣削加工工艺知识.
数控铣削操作技能：如使用寻边器确定工件零点时采用碰双边法.精铣采用顺铣,以提高表面加工质量.用立铣刀铣削内轮廓时,应先用键槽铣刀在工件上预铣工艺孔,避免立铣刀中心垂直切削工件.加工建议总工时等加工效率要求.
2.3.3运动机构装配技能
装配工作包括：清洗、连接、校正调整与配作、平衡、验收试验以及油漆、包装等内容.装配精度包括：①距离精度；②相互位置精度；③相对运动精度；④接触精度.
生产中保证装配精度的方法有：互换法、选配法、修配法和调整法.
装配顺序的确定：①选择基准件、零件或低一级的装配单元；②安排顺序规律：先下后上、先难后易、先重大后轻小、先精密后一般.
装配工艺规程文件的编写技能.
3基于教学载体的考核方案
依据岗位工作要求,结合教学实际,运用教学载体实施教学过程中制订了职业能力目标考核方案和职业素养目标.职业能力目标依据课程目标制定了相应的考核标准和考核方式,考核方式多为项目制作并有成果佐证材料.职业素养目标依据企业工作岗位制定,基于载体加工流程进行考核.如下表所示.
4结 论
“ＣＡＭ与数控加工”课程作为数控技术专业学生的核心技术课程,密切联系着工作岗位的职业素质要求和岗位能力,课程通过教学载体———运动机构典型零部件整合了ＣＡＭ与数控编程、数控加工实训、数控加工工艺等课程的内容,对多门课程的多个知识点和技能点进行了融合,使学生在机构零件的设计、加工和装配中学习到专业ＣＡＭ设计造型、数控车削和数控铣削的加工知识和技能.载体的设计可结合不同学生的实际情况和教学课时进行合理的调整,进行系列化的设计加工调整,通过教学实践取得了很好的效果.
数控加工论文参考资料：
本文点评:本文是一篇关于数控加工和载体和融合方面的相关大学硕士和数控加工本科毕业论文以及相关数控加工论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料。
