《机械cad-cam》创新教学改革研究

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1、《机械CAD/CAM》创新教学改革研究摘要：由于教学内容落后、教学模式单一等原因，以往《机械CAD/CAM》的教学在培养学生的创新能力与适应工程实践的机械CAD设计理念等方面存在一些不足。为了解决此问题，在不增加学时的情况下，将3D打印技术与教学有机结合，注重对学生机械创新设计能力、工程应用能力的培养，在潜移默化中引导学生逐步形成科学合理的机械CAD设计理念，开展了《机械CAD/CAM》的创新教学改革研究。中国2/vie　　关键词：机械CAD/CAM；3D打印技术；创新　　中图分类号：G4　　文献标识码：A　　doi：10.19311/j.ki

2、.16723198.2016.30.083　　《机械CAD/CAM》是机械类专业重要的专业基础课程。在实际教学中，除了必要的理论教学之外，主要通过安排机械CAD/CAM软件上机实训等实践教学环节使学生掌握机械CAD/CAM的基本原理、基本方法，注重培养学生的CAD技术应用能力及创新意识，以期为学生今后从事机械CAD技术的应用、研究及开发工作打下坚实基础。　　河南科技学院开设的《机械CAD/CAM》课程在教学安排上主要以学生上机实训为主。在以往的教学实践中，由于课程总学时偏少（仅为24个），在完成CAD/CAM软件教学后，已无多余学时安排学生使用

3、数控机床加工自行设计的零件和机构，只能让学生利用仿真软件完成零件的仿真数控加工。长此以往，对实际数控加工接触较少的学生往往会形成一个错误观念：在CAD软件中设计好的零件只要仿真数控加工无问题，在真实数控机床上就一定能被加工成可以满足设计要求的零件。但是仿真软件只能尽可能真实地提供仿真加工结果，不可能绝对真实地模拟实际数控机床加工情况。而某些在CAD软件中已设计好的机械零件尽管仿真数控加工无任何问题，但是由于零件结构设计或公差选取不合理、加工参数设置错误、制造误差等原因，导致在实际数控加工后无法满足设计要求或无法装配，这样的现象屡见不鲜。很显然，

4、学生的错误观念对其以后在机械行业的发展会产生消极影响。　　另外，由于课程侧重相关软件教学，而对学生的机械创新设计能力培养的不够重视。课程结束后学生一般都会使用CAD软件设计常用零件和机构，但是对于近年来现代制造业已开始应用的新颖、特殊的零件和机构，很多学生往往无从下手，不知道如何综合应用所学知识使用CAD软件去设计。　　针对以往教学内容和教学模式存在的弊端，为了培养学生创新意识和工程实践能力、引导学生形成正确合理的机械CAD设计理念，提出了基于3D打印技术的《机械CAD/CAM》教学改革方案。　　13D打印技术特点及优势　　3D打印技术是一种以

5、数字模型文件为基础、运用粉末状金属或塑料等可黏合材料、通过逐层打印的方式来构造物体的新型的快速成型技术，被称作是“第三次工业革命最具标志性的生产工具”，在工业产品设计、建筑、航空航天、医学、教育等领域具有广阔的应用空间。近年来随着3D打印技术的快速发展，3D打印在教育领域中的应用越来越受到关注，在教学、学习和研究领域带来一系列令人瞩目的创新与变革。　　与传统的数控加工相比，3D打印技术生成真实三维实体的时间已经缩短了数倍乃至数十倍。3D打印加工时间的长短仅取决于所打印实体的大小、复杂程度以及3D打印机性能。而传统的数控加工通常需要几小时到几天，

6、是根据模型的复杂程度，机器的性能，刀具的性能等等。3D打印技术不需要任何刀具、模具、夹具或机械加工过程，可以直接将在CAD软件中绘制的三维数字模型转换成真实三维实体，极大地简化了制造过程，提高了制造效率。3D打印机可以使用ABS塑料或者生物分解性塑料来打印三维模型，其尺寸也可以根据实际需要方便地进行缩放，特别有利于初学者研究制造三维模型。　　3D打印技术的具体实现过程并不困难。首先通过机械CAD软件完成某个实体的三维建模，再将三维模型进行分层切片处理，生成3D打印机可以读取的标准格式文件（一般为STL格式文件），最后将该文件导入到3D打印机中即

7、可逐层打印三维实体模型。在《机械CAD/CAM》课程学习过程中，学生可以利用3D打印技术方便快速地完成三维模型的CAD建模到物理实现的整个过程。　　2基于3D打印技术的《机械CAD/CAM》教学改革内容及实施　　2.1课程内容设置注重夯实基础、突出应用性　　根据教学大纲要求，课程是面向机械设计制造及其自动化专业三年级本科生开设的。学生之前已学过二维CAD软件AutoCAD与《机械设计》、《机械原理》等先修课程，具备一定的专业基础。根据对国内机械制造企业的调研情况，课程主要讲授国内企业用户较多、功能强大、简单易学的三维CAD/CAM软件Solid

8、功能以及知识加工等。对于这两种软件有针对性的教学不仅为学生继续学习使用3D打印技术打下良好基础，而且有利于培养学生的工程应用能力。　　2.2采用紧贴生