發(fā)布時(shí)間：2023-12-07 10:23:17
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的ug數(shù)控編程教學(xué)樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：數(shù)控加工自動(dòng)編程技術(shù)；理實(shí)一體化；教學(xué)研究
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.205
0 引言
《數(shù)控加工自動(dòng)編程技術(shù)》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，該課程旨在培養(yǎng)學(xué)生的三維造型、工藝分析、自動(dòng)編程及現(xiàn)場(chǎng)加工能力。下面以數(shù)控銑床自動(dòng)編程技術(shù)為例從授課內(nèi)容研究、課程組織形式和主要教學(xué)方法及手段、授課中可能存在的主要問題及相應(yīng)對(duì)策研究、考核方法及教學(xué)實(shí)踐等多方面進(jìn)行闡述。
1 授課內(nèi)容的選擇
1.1 CAD/CAM軟件的選擇
典型的CAD/CAM軟件主要ug、PRO/E、CAXA、Master CAM及POWERMILL等。在軟件選擇上靠考慮服務(wù)對(duì)象的實(shí)際，培養(yǎng)對(duì)象主要面向大中型企業(yè)的可以選用UG或PRO/E等；培養(yǎng)對(duì)象主要面向中小型企業(yè)的可以選擇CAXA或Master CAM等。
1.2 主要授課內(nèi)容的確定
在授課內(nèi)容選擇方面一定要有針對(duì)性，要體現(xiàn)“實(shí)用性”的特點(diǎn)，杜絕大篇幅的理論講授，而是以項(xiàng)目為載體，結(jié)合工廠加工實(shí)際，融入“必需”、“夠用”的知識(shí)。以UG為例，可以進(jìn)行以下內(nèi)容教學(xué)：建模模塊可包括：基本體素建模項(xiàng)目、線框建模項(xiàng)目、草圖建模項(xiàng)目、裝配建模項(xiàng)目和工程制圖項(xiàng)目；自動(dòng)編程模塊可包括：平面銑削項(xiàng)目、型腔銑削項(xiàng)目、固定軸銑削項(xiàng)目、孔加工項(xiàng)目等必修項(xiàng)目和非固定軸銑削項(xiàng)目及高速銑削項(xiàng)目等拓展項(xiàng)目；加工模塊可包括：典型平面類零件加工、典型凸模零件加工和典型凹模零件加工等綜合項(xiàng)目。
2 課程組織形式及主要教學(xué)方法和手段
本課程實(shí)踐性強(qiáng)，以理實(shí)一體化教學(xué)為課程主要組織形式，依托計(jì)算機(jī)開展造型、編程及零件加工仿真教學(xué)，依托數(shù)控銑床開展典型零件的數(shù)控現(xiàn)場(chǎng)加工教學(xué)。融“項(xiàng)目研究”教學(xué)法、“研討式”教學(xué)法和“案例式”教學(xué)法為一體，采用多媒體教學(xué)和現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，開展項(xiàng)目研究，突出學(xué)生的主體地位，強(qiáng)化學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和專業(yè)技能。
3 課程實(shí)施中可能存在的主要問題及應(yīng)對(duì)策略
3.1 項(xiàng)目選擇和教材問題
項(xiàng)目的選擇要有針對(duì)性，依據(jù)職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合企業(yè)崗位生產(chǎn)實(shí)際，匯總專業(yè)應(yīng)用的主要信息，經(jīng)過加工處理，提煉出主要知識(shí)點(diǎn)，聯(lián)合企業(yè)一線技術(shù)人員，共同選擇典型案例并組織開發(fā)適合區(qū)域行業(yè)特點(diǎn)的、實(shí)用的教學(xué)教材。
3.2 師資問題
課程采用理實(shí)一體化教學(xué)和現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，這就要求任課教師不僅要具有較厚的理論基礎(chǔ)，而且要求擁有很強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力，同時(shí)知識(shí)結(jié)構(gòu)不能跟企業(yè)實(shí)際脫軌，因此實(shí)施時(shí)，師資問題成了較大阻力！為了更好的開展教學(xué)，可以讓學(xué)校的專業(yè)教師開展機(jī)房部分的理實(shí)一體化教學(xué)，聘請(qǐng)企業(yè)的一線技術(shù)人員作為兼職教師帶領(lǐng)學(xué)生開展現(xiàn)場(chǎng)加工實(shí)踐，即保證了較厚的理論基礎(chǔ)，又讓所學(xué)知識(shí)緊密貼合企業(yè)實(shí)際。
3.3 教學(xué)資源問題
三維造型部分和自動(dòng)編程部分的教學(xué)資源都是沒有問題的，每個(gè)學(xué)生一臺(tái)電腦還是容易保證的，然而到了實(shí)踐環(huán)節(jié)，由于數(shù)控機(jī)床數(shù)量和教師數(shù)量的問題，常會(huì)使實(shí)踐環(huán)節(jié)僅僅流于形式，很大程度上影響教學(xué)效果。因此，可以采取分批學(xué)習(xí)的方法，進(jìn)行小組劃分，每個(gè)小組的同學(xué)要進(jìn)行具體分工，一部分進(jìn)行工藝分析，一部分進(jìn)行編程，一部分用VERICUT軟件進(jìn)行仿真加工，一部分進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加工，然后不同的項(xiàng)目，角色互換。這樣即保證了學(xué)生都參與到了實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，而且較好的解決了實(shí)習(xí)資源問題。
3.4 學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定問題
本課程的考核方法，應(yīng)改變以往的一張?jiān)嚲泶_定成績(jī)的考核方式，注重學(xué)生的平常學(xué)習(xí)情況的考查，主要采用過程考核的方法?？蓮恼n堂表現(xiàn)、階段測(cè)驗(yàn)、作業(yè)、仿真加工和現(xiàn)場(chǎng)加工等方面進(jìn)行考核，最終確定成績(jī)?cè)u(píng)定結(jié)果。結(jié)合學(xué)習(xí)內(nèi)容的重要性，合理分配各考核內(nèi)容所占比重：課堂表現(xiàn)（10%）、作業(yè)（10%）、階段測(cè)驗(yàn)（20%）、仿真加工（30%）和現(xiàn)場(chǎng)加工（30%）。由于考核常態(tài)化，所以對(duì)學(xué)生的平常學(xué)習(xí)起到了很好的督促和激勵(lì)作用，能在一定程度上調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
4 教學(xué)實(shí)踐
本課程已按照這種模式開展了教學(xué)，在很大程度上調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和專業(yè)能力，企業(yè)對(duì)學(xué)生的反饋也較好，課程整體效果不錯(cuò)，希望能給同行起到一定的借鑒意義！
參考文獻(xiàn)：
[1]周伯秀.理論與實(shí)訓(xùn)一體化在數(shù)控教學(xué)中的探索[J].裝備制造技術(shù)，2011（11）.
關(guān)鍵詞：UG;建模;四軸加工;后處理
在機(jī)械設(shè)備及其零部件中，變螺距螺旋槽類零件十分常見，尤其在現(xiàn)代紡織傳送機(jī)構(gòu)中，變螺距螺旋槽能夠起到改變傳送速度和力矩的作用，如在化纖加彈機(jī)、倒筒機(jī)、絡(luò)筒機(jī)、并紗機(jī)和包覆絲機(jī)等;變螺距螺旋槽零件加工品質(zhì)的好壞嚴(yán)重影響著其在機(jī)械結(jié)構(gòu)中所起的作用，因此對(duì)其加工尺寸精度、形狀穩(wěn)定性以及表面加工質(zhì)量都有較高的要求;許多數(shù)控技術(shù)人員剛開始使用四軸機(jī)床加工變螺距螺旋槽時(shí)未能正確進(jìn)行變螺距螺旋槽的參數(shù)化幾何模型創(chuàng)建及選用合理的加工方法，造成加工失誤或加工效率低下等現(xiàn)象。用UG參數(shù)公式方法進(jìn)行變螺距螺旋槽幾何建模具有快捷精確的特點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確快速地進(jìn)行加工，具體過程詳細(xì)論述如下：
一、變螺距螺旋槽的參數(shù)化幾何模型創(chuàng)建
UG的功能模塊中具有專門針對(duì)變螺距螺旋槽形狀的建模和加工方法。在UG中繪制普通的圓柱螺旋線及半徑規(guī)律變化的螺旋線（如阿基米德螺旋線等），可以直接用“螺旋線”命令進(jìn)行繪制，但該命令不能繪制變螺距螺旋線。繪制變螺距螺旋形狀，必須用參數(shù)公式繪制變螺距螺旋線，變螺距螺旋槽是以變螺距螺旋線為導(dǎo)向線形成的掃掠特征，在UG8.0中，變螺距螺旋線的形狀由起始圈螺距、終止圈螺距、螺旋線圈數(shù)和螺旋線半徑四個(gè)參數(shù)所組成;用參數(shù)公式法可表達(dá)如下：
Start_pitch=10 /起始圈螺距
End_pitch=60 /終止圈螺距
Turns=6 /螺旋線圈數(shù)
R=25 /螺旋線半徑
mean_pitch=（Start_pitch+End_pitch）/2 /平均螺距
height=Turns*mean_pitch /螺旋線高度
t=0 /系統(tǒng)變量（0變化到1）
xt=R*cos（360*Turns*t） /X規(guī)律
yt=R*sin（360*Turns*t） /Y規(guī)律
x=t*height
x1=0
x2=mean_pitch
x3=height-mean_pitch
x4=height
z1=0
z2=Start_pitch
z3=height-End_pitch
z4=height
zt1=（（（x-x2）*（x-x3）*（x-x4）/（（x1-x2）*（x1-x3）*（x1-x4））））*z1
zt2=（（（x-x1）*（x-x3）*（x-x4）/（（x2-x1）*（x2-x3）*（x2-x4））））*z2
zt3=（（（x-x1）*（x-x2）*（x-x4）/（（x3-x1）*（x3-x2）*（x3-x4））））*z3
zt4=（（（x-x1）*（x-x2）*（x-x3）/（（x4-x1）*（x4-x2）*（x4-x3））））*z4
zt=zt1+zt2+zt3+zt4
將該文件的exp格式文件從UG的“工具”“表達(dá)式”中導(dǎo)入。再用“規(guī)律曲線”中的“根據(jù)方程”方法即得到所求變螺距螺旋線，如圖1：
圖1 由參數(shù)公式生成的變螺距螺旋線
得到變螺距螺旋線后，再運(yùn)用“掃描”命令，最后通過“求和”命令，從而得到變螺距螺旋槽零件建模圖（如圖2）。
圖2 變螺距螺旋槽零件建模圖
二、UG中變螺距螺旋槽的四軸數(shù)控加工方法
（一）加工環(huán)境設(shè)置。UG加工環(huán)境是指我們進(jìn)入U(xiǎn)G的制造模塊后進(jìn)行編程作業(yè)的軟件環(huán)境。UG 的CAM功能可以為數(shù)控銑、數(shù)控車、數(shù)控電火花線切削機(jī)編制加工程序，其中數(shù)控銑削模塊中又分為平面銑、型腔銑和固定軸曲面輪廓銑等不同的加工類型。針對(duì)變螺距螺旋槽的幾何形狀特點(diǎn)，其中的可變輪廓曲面銑即是UG針對(duì)于變螺距螺旋槽的幾何形狀特點(diǎn)而設(shè)置的加工環(huán)境模塊。針對(duì)此圖中于較深的變螺距螺旋槽形狀，UG可變輪廓銑削可以使用多個(gè)深度設(shè)置方法進(jìn)行分層銑削，便于編程者合理設(shè)置切削參數(shù)。
圖3 可變軸曲面輪廓銑
（二）坐標(biāo)系設(shè)定。在確定了加工對(duì)象后UG可以讓我們很方便地選擇工件坐標(biāo)系，此時(shí)需要注意安全設(shè)置選項(xiàng)中的安全距離設(shè)置;如圖4和圖5所示，如果參考CSYS坐標(biāo)系不合理，可以通過旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)選擇正確的坐標(biāo)系。我們選擇起始圈螺距的起始點(diǎn)作為編程原點(diǎn)，同時(shí)選擇好驅(qū)動(dòng)面后注意切削方向和材料方向。
圖4 加工坐標(biāo)系設(shè)定
圖 5 加工坐標(biāo)系設(shè)定
三、程序編制過程：
（一）加工參數(shù)的設(shè)置。操作參數(shù)的設(shè)定是UG CAM編程中最主要的工作內(nèi)容，在對(duì)話框中需設(shè)定加工幾何對(duì)象、切削參數(shù)、控制選項(xiàng)等參數(shù)，還有一些選項(xiàng)需要通過二級(jí)對(duì)話框進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置。具體有以下幾方面：
1、加工對(duì)象的定義：選擇加工幾何體、檢查幾何體、毛坯幾何體、邊界幾何體、區(qū)域幾何體、底面幾何體等。
2、加工參數(shù)的設(shè)置：包括走刀方式的設(shè)定，切削行距、切深的設(shè)置，加工余量的設(shè)置，進(jìn)退刀方式設(shè)置等。
3、工藝參數(shù)設(shè)置：包括角控制、避讓控制、機(jī)床控制、進(jìn)給率設(shè)定等。
圖 6 切削步進(jìn)參數(shù)設(shè)置
變螺距螺旋槽加工中進(jìn)給和速度參數(shù)設(shè)置如下：
圖7 非切削移動(dòng)參數(shù)設(shè)定
選擇側(cè)曲面作為應(yīng)用驅(qū)動(dòng)幾何體，指定驅(qū)動(dòng)幾何體，選擇變螺距螺旋槽側(cè)壁軸面圓柱面為限制面，指定切削區(qū)域，加工起點(diǎn)和終點(diǎn)如下圖設(shè)置：
圖 8 曲面加工起點(diǎn)設(shè)定
加工投影矢量設(shè)置為“刀軸”， 刀軸設(shè)置為“遠(yuǎn)離直線” 點(diǎn)擊編輯參數(shù)點(diǎn)和矢量，見下圖：
圖 9 刀軸控制設(shè)定
（二）加工刀路的生成。經(jīng)過這些設(shè)置后，生成刀軌如下圖：
圖10 刀路軌跡
（三）另一側(cè)面的變螺距螺旋壁曲面加工。通過UG/WAVE模塊的曲面復(fù)制方法，復(fù)制修改驅(qū)動(dòng)幾何體。如圖11和圖12：
圖11 UG/WAVE模塊的曲面復(fù)制
圖 12 另一側(cè)變螺距螺旋壁
再生成另一側(cè)的刀軌，如圖12通過“后處理”命令，選擇與機(jī)床相應(yīng)的處理器，即可生成G代碼。使用四軸加工，通過工作臺(tái)A軸的旋轉(zhuǎn)，刀路可以順利生成。
圖13 另一側(cè)變螺距螺旋壁
四、后處理及四軸加工程序生成
四軸機(jī)床比三軸機(jī)床多了旋轉(zhuǎn)軸，因此四軸機(jī)床的加工坐標(biāo)系是四維坐標(biāo)系。產(chǎn)生四軸加工程序需要使用UG/Post
Builder為四軸機(jī)床建造一個(gè)后處理，在完成了機(jī)床的控制系統(tǒng)種類選擇后，根據(jù)變螺距螺旋槽加工需要分析機(jī)床結(jié)構(gòu)，變螺距螺旋槽建模成型時(shí)的旋轉(zhuǎn)軸為Y軸，其旋轉(zhuǎn)平面為ZX平面;在如圖14和15頁(yè)面中，設(shè)定第四軸選擇平面設(shè)為ZX，轉(zhuǎn)軸字頭按照機(jī)床系統(tǒng)設(shè)為A，公差為0.001，最小旋轉(zhuǎn)角度為0.001，最大角度進(jìn)給為1500，轉(zhuǎn)軸方向?yàn)镹ormal-符合左手定則，轉(zhuǎn)軸行程限制可設(shè)為-9999-9999;其余參數(shù)保持原有的三軸加工機(jī)床默認(rèn)值，不作修改。
（一）UG/CAM 后置處理原理圖
（二）UG/CAM作后置處理的方法。（1）在 Manufacturing
Operation Manager里 通過 Export生成 CLSF 文件。（2）Tool
Box CLSF 進(jìn)入 CSLF Manager。（3）選 Postprocess 進(jìn)入數(shù)控后處理菜單 NC Postprocessing。（4）指定機(jī)床數(shù)據(jù)文件 MDFA
Specify。（5）設(shè)置 NC Output 成為 File 。（6）指定 輸出的NC文件名 Output File。（7）Postprocess后處理，生成 NC 代碼 *.
Ptp 文件。
（三）設(shè)置與四軸機(jī)床數(shù)據(jù)匹配的MDFA文件
圖14 建立四軸后處理
圖15 機(jī)床第四軸參數(shù)
至此四軸機(jī)床的后處理參數(shù)設(shè)定已經(jīng)基本完成，保存并使用這個(gè)后處理，那么生成的NC程序只需修該程序頭的格式就可以在機(jī)床上使用了。因此，充分地利用好UG軟件的可變輪廓銑削方法可以快捷地加工變螺距螺旋槽，迅速準(zhǔn)確完成變距螺旋槽零件的加工。
五、結(jié)束語(yǔ)
本文通過利用UG軟件對(duì)變螺距螺旋槽的建模，運(yùn)用仿真加工，結(jié)合四軸機(jī)床的后處理參數(shù)完成加工。在實(shí)際應(yīng)用中，可以縮減程序編制與調(diào)試的時(shí)間，降低生產(chǎn)成本，還可以節(jié)省加工設(shè)備和現(xiàn)實(shí)資源的消耗，對(duì)企業(yè)有較好的借鑒意義。
參考文獻(xiàn)：
[1]王秋鵬;UG技術(shù)在數(shù)控編程中的運(yùn)用[J];電子設(shè)計(jì)工程;2012年20期
1 教改的目的
通過本課程的學(xué)習(xí)，要求使學(xué)生了解并掌握UG應(yīng)用軟件的一般繪圖方法；了解并熟悉UG應(yīng)用軟件在實(shí)際加工中的應(yīng)用領(lǐng)域；從數(shù)控專業(yè)的加工方面對(duì)UG應(yīng)用軟件的造型和加工方面生成數(shù)控加工程序角度，使用數(shù)控編程仿真軟件。
2 背景分析
2.1課程的特點(diǎn)
本課程是一門理論與實(shí)踐性都比較強(qiáng)的學(xué)科，具有以下三方面的特點(diǎn)：
2.1.1理論性。本課程通過對(duì)數(shù)控加工基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，進(jìn)一步了解UG應(yīng)用軟件軟件在數(shù)控加工方面的所涵蓋的理論知識(shí)。
2.1.2實(shí)踐性。本課程是一門實(shí)踐性極強(qiáng)的課程，注重實(shí)踐、參與實(shí)踐，是學(xué)好這門課的關(guān)鍵。這就要求學(xué)生在掌握教材基本理論的前提下，多在數(shù)控加工方面分析數(shù)控加工和數(shù)控編程與數(shù)控仿真軟件之間的關(guān)系，在軟件中造型并仿真加工和運(yùn)用軟件生成的程序在實(shí)際加工中的差別，通過理論結(jié)合實(shí)際掌握軟件和實(shí)際加工區(qū)別并更深入的掌握實(shí)際數(shù)控加工的知識(shí)。
2.1.3綜合性應(yīng)用性。本課程是一門綜合運(yùn)用教學(xué)理論和教學(xué)實(shí)踐的應(yīng)用課程，它涉及的知識(shí)包括《數(shù)控加工工藝》、《機(jī)械制造》、《數(shù)控刀具》、《數(shù)控夾具》等多方面的知識(shí)，因此在知識(shí)方面具有綜合性的特點(diǎn)。開設(shè)此課的目的，是培養(yǎng)有素質(zhì)的教師，這就要求學(xué)生結(jié)合自己的實(shí)際”邊學(xué)習(xí)邊觀察邊實(shí)踐”，把學(xué)、看、練緊密地結(jié)合起來。
2.2學(xué)習(xí)者的特點(diǎn)分析
《UG應(yīng)用基礎(chǔ)》是機(jī)電學(xué)院數(shù)控技術(shù)專業(yè)的必修課程，其學(xué)生主要在數(shù)控專業(yè)并且大多數(shù)都從事數(shù)控崗位為主。
從學(xué)習(xí)對(duì)象看，主要是學(xué)生的數(shù)控知識(shí)掌握的不夠扎實(shí)，學(xué)習(xí)本軟件只是將一些基本的參數(shù)進(jìn)行修改，不能將生成的程序用作真實(shí)的數(shù)控加工。
從學(xué)習(xí)內(nèi)容的選擇和指向來看，追求學(xué)以致用或現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用，多從實(shí)效出發(fā)，希望所學(xué)知識(shí)與技能對(duì)提高自己的本職工作有直接的作用。因此，希望所學(xué)內(nèi)容有實(shí)用性，教學(xué)內(nèi)容的編排便于自學(xué)。
2.3教學(xué)環(huán)境分析
2.3.1學(xué)習(xí)環(huán)境分析
《UG應(yīng)用基礎(chǔ)》在教學(xué)過程中完全由學(xué)校提供相應(yīng)的機(jī)房安裝相關(guān)的軟件，保證每個(gè)學(xué)生一臺(tái)機(jī)器，并且學(xué)習(xí)的過程中教師將學(xué)生分成幾個(gè)小組，小組之間在學(xué)習(xí)中遇到困難可以先小組討論的方法進(jìn)行解決問題，如果遇到難點(diǎn)可以與教師進(jìn)行交流使得問題得到解決。
2.3.2師生的角色分析。
由于學(xué)生長(zhǎng)期以來早已習(xí)慣被動(dòng)式的接受式教學(xué)，自主學(xué)習(xí)能力較差，因此多數(shù)學(xué)生表現(xiàn)為被動(dòng)接收型，與之對(duì)應(yīng)教師就應(yīng)是傳授型。通過教學(xué)，我們不僅要傳授給學(xué)生知識(shí)，還需培養(yǎng)學(xué)生相應(yīng)的能力，因此，在教學(xué)中應(yīng)逐漸讓學(xué)生具有發(fā)現(xiàn)型的特點(diǎn)，與之對(duì)應(yīng)教育應(yīng)具有指導(dǎo)型的特點(diǎn)。
2.3.3課程的資源配置情況及學(xué)習(xí)資源
目前該門課程所擁有的資源有以下幾類：
(1)文字媒體
文字主教材：教學(xué)的主要媒體，攜載最重要、最基本的教學(xué)內(nèi)容，供日常教學(xué)使用。本課程采用本課程的主教材為教科書，采用呂修海主編，《cAD／CAM應(yīng)用基礎(chǔ)-UG應(yīng)用軟件2006》。本教材通過結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)抽取出來的典型的圖形讓學(xué)生進(jìn)行練習(xí)。
(2)其它網(wǎng)絡(luò)資源
實(shí)施方案：實(shí)施方案提供教學(xué)目的和要求、教學(xué)進(jìn)度等其他詳細(xì)信息，幫助教師進(jìn)行教學(xué)安排。
教學(xué)大綱：教學(xué)大綱提供課程的教學(xué)目標(biāo)和總體要求，供教師明確教學(xué)目標(biāo)時(shí)參考，也可供學(xué)生在確立自主學(xué)習(xí)目標(biāo)，加深對(duì)課程理解時(shí)參考。
教學(xué)輔導(dǎo)：對(duì)課程重要內(nèi)容進(jìn)行輔導(dǎo)，幫助學(xué)生理解消化教材內(nèi)容，并幫助學(xué)生拓寬視野。
平時(shí)作業(yè)及自檢自測(cè)：為學(xué)生提供部分練習(xí)，加深學(xué)生對(duì)教材內(nèi)容的理解，同時(shí)便于學(xué)生檢測(cè)學(xué)習(xí)效果，也可由教師在進(jìn)行教學(xué)監(jiān)控時(shí)使用。
2.3.4教學(xué)組織
(1)教學(xué)組織形式
在教學(xué)組織形式上，機(jī)電學(xué)院主要采取以個(gè)別化、學(xué)習(xí)小組活動(dòng)的方式為主，其他教學(xué)組織形式為輔的多樣化的教學(xué)組織形式，既保證自主學(xué)習(xí)的靈活性，又發(fā)揮協(xié)作學(xué)習(xí)的作用。
(2)自主學(xué)習(xí)方法的支持
機(jī)電學(xué)院在教學(xué)中，不僅重視對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容上困難的支持，尤其注重對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)策略上的支持。在新生入校之時(shí)，教學(xué)管理人員就會(huì)對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)計(jì)劃的指導(dǎo)，根據(jù)每個(gè)學(xué)生的具體情況和學(xué)校教學(xué)的安排，指導(dǎo)學(xué)生制訂一個(gè)切實(shí)可行的適合于自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃，使學(xué)生一開始就有明確的方向。在具體的學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)上，學(xué)校從各高等院校中聘請(qǐng)專家教授為學(xué)生進(jìn)行關(guān)于學(xué)習(xí)方法的講座。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)校還經(jīng)常組織學(xué)生通過多種渠道進(jìn)行學(xué)習(xí)方法的交流，相互借鑒，共同促進(jìn)。
(3)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的支持
機(jī)電學(xué)院在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)方面主要從兩方面入手，一方面是通過外在因素激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。另一方面，學(xué)校通過教學(xué)管理人員隨時(shí)注意學(xué)生的思想狀況，以和學(xué)生交流談心的方式，幫助學(xué)生解決實(shí)際的困難，使學(xué)生樹立信心。同時(shí)，我們還通過一些教學(xué)水平較高的教師在教學(xué)過程中貫穿情感因素，以情動(dòng)人，激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)科內(nèi)容的興趣，促使學(xué)生自主探索。
3 模式框架
綜合該課程的特點(diǎn)，學(xué)習(xí)者和學(xué)習(xí)環(huán)境特征，結(jié)合課程的教學(xué)目標(biāo)，現(xiàn)擬出課程教學(xué)模式的框架
本課程按分層疊進(jìn)式教學(xué)：第一層次一知識(shí)的認(rèn)知性教學(xué)，第二層次一知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力的教學(xué)，第三層次一知識(shí)的轉(zhuǎn)化實(shí)踐的教學(xué)。
4 教學(xué)過程一體化設(shè)計(jì)
4.1教學(xué)組織形式：
導(dǎo)學(xué)+自主學(xué)習(xí)+集中輔導(dǎo)+學(xué)習(xí)小組+成果展示。
基本原理以自主學(xué)習(xí)、集中輔導(dǎo)為主，發(fā)展性問題以討論的方式為主，現(xiàn)實(shí)問題以實(shí)際操作的形式為主。
4.2教學(xué)方法：
結(jié)合課程內(nèi)容采用自學(xué)教材、查閱資料(包括看光盤、雜志、上網(wǎng)查學(xué)習(xí)資源)、啟發(fā)式、案例式教學(xué)、討論式、實(shí)際操作等。
4.3教學(xué)內(nèi)容的改革：
在教學(xué)過程中，注重理論學(xué)習(xí)與學(xué)生工作實(shí)踐相結(jié)合。
4.4教學(xué)手段：多用網(wǎng)上資源、多媒體資源進(jìn)行教學(xué)；在課堂上或在網(wǎng)上開展兩次專題討論；利用答疑區(qū)和E-mail等形式解決學(xué)生學(xué)習(xí)中的各種問題。
5 課改效果評(píng)價(jià)
5.1提倡評(píng)價(jià)方式的多元化，可以指導(dǎo)學(xué)生開展自評(píng)和他評(píng)，小組間的評(píng)價(jià)，指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)，使評(píng)價(jià)成為學(xué)校、教師、學(xué)生等多個(gè)主體共同積極參與的交互活動(dòng)。學(xué)生自主學(xué)習(xí)的情況、參加小組學(xué)習(xí)的情況，參加輔導(dǎo)課程的情況，參加答疑的情況，都作為評(píng)價(jià)的一部分，并使學(xué)生、教師、學(xué)校參與其中。評(píng)價(jià)的情況計(jì)入本課程的形成性考核成績(jī)占20％。
5.2考試
關(guān)鍵詞：互動(dòng)式；數(shù)控加工編程；三位一體
中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-5727（2013）11-0123-02
傳統(tǒng)本科院校在數(shù)控機(jī)床類課程的教學(xué)中，由于各方面條件的限制，對(duì)數(shù)控編程及加工技術(shù)只是作為一個(gè)章節(jié)，對(duì)學(xué)生的實(shí)踐環(huán)節(jié)要求不高，學(xué)生對(duì)編程理論及編程方法的理解也不夠深刻，嚴(yán)重制約了學(xué)生創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力的提高，極大地影響了教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)效果。我院以應(yīng)用型本科學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)為目標(biāo)，積極改變傳統(tǒng)的教育模式，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，試圖探索一種適合機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)數(shù)控方向應(yīng)用型本科教學(xué)行之有效的方法，旨在培養(yǎng)時(shí)展要求的創(chuàng)新型人才。
數(shù)控加工編程這門課程正是數(shù)控方向?qū)W生理論與實(shí)踐相結(jié)合的典范，也是我院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)主干課程。教學(xué)的目的是使學(xué)生在了解數(shù)控加工技術(shù)基本概念的基礎(chǔ)上，掌握數(shù)控車、銑、加工中心及線切割機(jī)床的編程和操作方法，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)控刀具的選擇和數(shù)控工藝分析的能力，為后續(xù)數(shù)控系統(tǒng)原理及應(yīng)用的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。
互動(dòng)式理論教學(xué)方式
互動(dòng)式理論教學(xué)法在教學(xué)過程中應(yīng)以師生之間的互相尊重為基本前提，以教學(xué)過程中的溝通交流為基本特征，以發(fā)現(xiàn)和解決問題為教學(xué)載體，最終達(dá)到激活學(xué)生的問題意識(shí)，在相互啟發(fā)中消除疑惑的目的。
互動(dòng)式理論教學(xué)方式的實(shí)施步驟為：課前預(yù)習(xí)——拋出問題
——引導(dǎo)式回答——引出式講授
——間歇式發(fā)問——討論式作答
——總結(jié)陳述——課堂小結(jié)。下面以講授“數(shù)控立式加工中心鉆鏜循環(huán)”為例，進(jìn)行分析。
首先，在課前預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，拋出問題并作引導(dǎo)式回答。在已經(jīng)對(duì)加工直線快速進(jìn)給指令G00和工作進(jìn)給指令G01熟知的前提下，拋出所示圖形（如圖1所示），加工圖中所示的1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)孔。之后，可以引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)圖中所示數(shù)字的順序思考作答。
得出孔系的加工路徑如下：1（G00定位1號(hào)孔）——2（G00下刀到安全高度）——3（G01切削加工）——4（加工完成，G00退回）——5（G00抬刀到2號(hào)孔安全高度）——6（G00定位2號(hào)孔）——7（G01）——8（加工完成，G00退回）——9（G00定位3號(hào)孔）——10（G00）——11（G01）——12（G04暫停，光整加工）——13（加工完成，G00退回）——14（G00返回初始點(diǎn)）。根據(jù)這樣的路徑，學(xué)生就可以按照比較清晰的思路用G00和G01指令不斷地切換達(dá)到加工目的。但是，這樣的加工方法對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)來說讀取時(shí)間較長(zhǎng)，加工緩慢，而且程序冗長(zhǎng)，與數(shù)控程序簡(jiǎn)單、明了的目的相悖。
其次，引出式講授穿插間歇發(fā)問。提醒學(xué)生回憶以往的學(xué)習(xí)內(nèi)容：參照數(shù)控臥式車床編程的一種方法——固定循環(huán)指令——是不是有一種指令可以將幾個(gè)程序段合而為一呢？如果可以，怎么合？哪些路徑可以合起來？引發(fā)學(xué)生之間的討論，進(jìn)而對(duì)鉆鏜固定循環(huán)指令展開詳盡的講解。
再次，討論式作答并作總結(jié)陳述。以提問的方式請(qǐng)學(xué)生對(duì)剛剛講述的指令對(duì)號(hào)入座：采用簡(jiǎn)單鉆孔循環(huán)指令加工1號(hào)孔，采用深孔往復(fù)排屑鉆孔循環(huán)指令加工2號(hào)孔，采用孔底有暫停的鉆孔循環(huán)指令加工3號(hào)孔。得出的最終加工路徑：1（定位1號(hào)孔）——2——3——
4（用一個(gè)指令G81完成）——5
——6（定位2號(hào)孔）——7——8（用一個(gè)指令G73完成）——9（定位3號(hào)孔）——10——11——12
——13（用一個(gè)指令G82完成）——14（返回），使原來要用14個(gè)程序段完成的指令用5個(gè)程序段完成，大大簡(jiǎn)化了編程。
之后還可以對(duì)本節(jié)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)陳述。這樣，學(xué)生可以很容易地理解并掌握概念，同時(shí)也可以體會(huì)到同一個(gè)表面的加工可以通過不同的方式得到，但是考慮到現(xiàn)代加工的經(jīng)濟(jì)性問題，則必須選擇一種最方便快速的方式。
目標(biāo)式課后實(shí)驗(yàn)
每一種類型的機(jī)床編程方法講述結(jié)束之后，都會(huì)安排3個(gè)課時(shí)的機(jī)床實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生有針對(duì)性地對(duì)課堂所學(xué)的編程方法作更進(jìn)一步的理解和掌握。仍然以圖1所示的零件為例來簡(jiǎn)要說明實(shí)驗(yàn)過程。
在實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將學(xué)生分成3～4人一組，每組學(xué)生拿到的只是一個(gè)長(zhǎng)方體的毛坯零件。學(xué)生拿到毛坯件之后，可以分工合作。首先，分析零件圖紙，看清設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、技術(shù)要求、精度要求等內(nèi)容，觀察加工對(duì)象的類型，選擇合適的機(jī)床及刀具材料與類型。同時(shí)，也要對(duì)拿到的零件毛坯的工藝性做簡(jiǎn)單分析，確定毛坯余量是否充分及均勻，毛坯件如何定位裝夾等。
其次，要對(duì)零件做更詳盡的工藝分析。分析的內(nèi)容包括工序的劃分，工步的安排，走刀路線的確定，切削參數(shù)（切削深度/寬度、切削速度Vc、進(jìn)給量f）的選擇等。需將這些內(nèi)容細(xì)化之后填寫數(shù)控加工的刀具卡和數(shù)控加工工序卡。
再次，在編程之前還需進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。主要根據(jù)每個(gè)工步的加工路線確定基點(diǎn)及坐標(biāo)值，在圖樣上畫出走刀路線。然后就可以根據(jù)事先安排好的加工路線加入刀補(bǔ)之后進(jìn)行加工。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的機(jī)床都具有刀具補(bǔ)償功能，此時(shí)，可以根據(jù)零件輪廓進(jìn)行編程。
最后，將以上所有準(zhǔn)備工作完成之后，就可以安裝毛坯，保證毛坯的安裝精度；安裝刀具，進(jìn)行對(duì)刀操作；輸入所有的程序及刀補(bǔ)參數(shù)，對(duì)車床試運(yùn)行加工。在粗加工時(shí)或空走刀時(shí)，盡量選擇大的切削用量和加工速度；精加工時(shí)，則選擇較高的主軸轉(zhuǎn)速和較低的進(jìn)給速度，以保證加工精度。
經(jīng)過一個(gè)零件完整的編程實(shí)踐，可以讓學(xué)生深刻地體會(huì)到編程不僅僅包括程序編制，編程之前的工藝分析也是必不可少的重要環(huán)節(jié)。通過本課程的學(xué)習(xí)與實(shí)踐，不僅加深了學(xué)生對(duì)課程本身的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也強(qiáng)化了與機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程的聯(lián)系，為后續(xù)的專業(yè)課程設(shè)計(jì)奠定了實(shí)踐基礎(chǔ)。
拓展式實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)
正常的教學(xué)環(huán)節(jié)結(jié)束后，還會(huì)安排為期4周的CAD/CAM實(shí)訓(xùn)，內(nèi)容包括兩周的CAD/CAM軟件實(shí)訓(xùn)和兩周的加工實(shí)訓(xùn)。兩周的軟件實(shí)訓(xùn)主要運(yùn)用UG進(jìn)行三維造型設(shè)計(jì)，通過UG軟件的CAM功能，按照?qǐng)D2所示流程完成圖紙的仿真模擬，可以根據(jù)模擬結(jié)果修改加工參數(shù)。兩周的加工實(shí)訓(xùn)則是對(duì)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，可以滿足每名學(xué)生都能上機(jī)操作的要求。同時(shí)，進(jìn)行宇龍仿真軟件的實(shí)訓(xùn)，將數(shù)控車、銑、加工中心等機(jī)床的實(shí)際加工操作，以虛擬的方式展現(xiàn)出來，使學(xué)生真正實(shí)現(xiàn)仿真與實(shí)操的結(jié)合，能更加深刻地理解先進(jìn)制造技術(shù)的概念。另外，課余時(shí)間，我院還鼓勵(lì)學(xué)生參加數(shù)控中級(jí)、高級(jí)培訓(xùn)，為學(xué)生的就業(yè)添磚加瓦。目前，我院機(jī)械系2010、2011兩級(jí)學(xué)生已完成了數(shù)控中級(jí)工的培訓(xùn)和考核，部分學(xué)生已順利拿到了數(shù)控中級(jí)工證書。
結(jié)語(yǔ)
教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)三位為一體的人才培養(yǎng)模式，可以構(gòu)成一個(gè)相互交叉、相互融合、相互滲透的有機(jī)整體，有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生愿意主動(dòng)去操作、去練習(xí)。輔助的考級(jí)考證培訓(xùn)也大大提高了學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床操作的積極性，為應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)做出了很好的實(shí)踐。由于此類課程的專業(yè)性，講述內(nèi)容相對(duì)枯燥，需要我們?cè)诮虒W(xué)過程中不斷搜集相關(guān)的多媒體教學(xué)資源，使學(xué)生更形象地接受所學(xué)內(nèi)容。另外，在有條件的情況下，不應(yīng)該只重視編程能力的培養(yǎng)，在對(duì)內(nèi)容熟練掌握的前提下，應(yīng)自行設(shè)計(jì)伺服系統(tǒng)，并在普通機(jī)床上進(jìn)行數(shù)控化改造。
參考文獻(xiàn)：
[1]孫德興，譚羽非.“交流互動(dòng)式”課堂教學(xué)模式的研究與實(shí)踐[J].黑龍江高教研究，2004（6）.
[2]聶秋根，陳光明.數(shù)控加工實(shí)用技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.
[3]王繼煥，徐偉民.機(jī)械基礎(chǔ)課程群多維誘導(dǎo)教學(xué)模式的研究與實(shí)踐[C].機(jī)械類課程報(bào)告論壇2009論文集，2009.
[4]張偉，陳俊華，等.數(shù)控機(jī)床操作與編程實(shí)踐教程[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2007.
【關(guān)鍵詞】課程內(nèi)容 國(guó)家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 教學(xué)改革 UG
【中圖分類號(hào)】G71 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2013）12-0229-02
采用CAD的目的是提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率、降低設(shè)計(jì)成本、提高設(shè)計(jì)管理水平等。人在設(shè)計(jì)零件時(shí)的原始沖動(dòng)是三維的， 因而只有三維設(shè)計(jì)才是真正意義的CAD。創(chuàng)建三維參數(shù)化零件模型，不僅僅是為了造型，正確的模型應(yīng)當(dāng)為以后的許多使用準(zhǔn)備好充分的數(shù)據(jù)和參數(shù)驅(qū)動(dòng)的可能，如：設(shè)計(jì)的修改和調(diào)整、虛擬裝配、力學(xué)分析、運(yùn)動(dòng)分析、數(shù)控加工等，必須有許多相關(guān)知識(shí)的協(xié)助才能完成。[1]三維CAD設(shè)計(jì)和數(shù)字化制造技術(shù)越來越多地在企業(yè)得到應(yīng)用。培養(yǎng)學(xué)生的三維實(shí)體建模能力，是數(shù)字化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)對(duì)教育提出的要求。[2]我國(guó)高等院校普遍開設(shè)《機(jī)械CAD》教學(xué)已有近二十年的歷史，已逐漸發(fā)展成為一門操作技能型的必修課。[3]盡管到目前為止，該課程的名稱尚未統(tǒng)一，授課所采用的三維軟件也不盡相同，但所講授的內(nèi)容基本一致。三維軟件已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)龐大的集成系統(tǒng)，其各項(xiàng)功能還在不斷完善中，教學(xué)中不可能面面俱到，只能根據(jù)需要選用合適的教學(xué)內(nèi)容。[4]我院自2005年起開設(shè)《三維設(shè)計(jì)（UG）》，選用UG軟件作為講授對(duì)象，講授內(nèi)容主要為“用戶界面與基本操作”、“草圖設(shè)計(jì)”、“特征建?！薄ⅰ盎鶞?zhǔn)平面和基準(zhǔn)軸”、“體素建模和布爾操作”、“空間曲線”、“曲面設(shè)計(jì)”、“零件虛擬裝配”及“工程圖繪制”等，一般設(shè)置52學(xué)時(shí)（28學(xué)時(shí)講授，24學(xué)時(shí)上機(jī)）另加一周實(shí)習(xí)。
目前，高職院校軟件應(yīng)用課程（繪圖設(shè)計(jì)）教學(xué)側(cè)重于軟件各個(gè)命令的使用方法的講解，割裂了知識(shí)技能與實(shí)際工作應(yīng)用，學(xué)生學(xué)習(xí)效果差。[5]高等職業(yè)教育是以就業(yè)為導(dǎo)向培養(yǎng)生產(chǎn)一線的高技能人才，而職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)從業(yè)人員的工作能力水平的規(guī)范性要求，因此2010年教育部副部長(zhǎng)魯昕提出了專業(yè)課程內(nèi)容要與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接。[6]本文就探討《三維設(shè)計(jì)（UG）》課程內(nèi)容與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接的教學(xué)改革情況。
1.與《三維設(shè)計(jì)（UG）》相關(guān)的職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)三維設(shè)計(jì)技能的要求
目前，我國(guó)有國(guó)家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)641個(gè)。國(guó)家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)從事或準(zhǔn)備從事本職業(yè)的人員需進(jìn)行職業(yè)資格鑒定，對(duì)職業(yè)資格等級(jí)共劃分為五級(jí)，分別對(duì)應(yīng)為初級(jí)（五級(jí)）、中級(jí)（四級(jí)）、高級(jí)（三級(jí)）、技師（二級(jí)）與高級(jí)技師（一級(jí)），并制定有不同的工作能力要求。高等職業(yè)教育?？茖哟螌?duì)應(yīng)著高級(jí)工。[7]與我院開設(shè)《三維設(shè)計(jì)（UG）》課程的四個(gè)專業(yè)相關(guān)的職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有20多個(gè)，其中涉及三維設(shè)計(jì)技能的職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有4個(gè)：數(shù)控銑工、加工中心操作工、數(shù)控程序員、模具設(shè)計(jì)師，對(duì)照這4個(gè)職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中高級(jí)（三級(jí)）層次對(duì)三維設(shè)計(jì)技能的要求，可以歸納出在職業(yè)崗位中所要求的三維設(shè)計(jì)技能為：模型數(shù)據(jù)交換、草圖繪制、三維零件建模、曲面造型、數(shù)控車編程、數(shù)控銑編程、程序生成與傳輸、強(qiáng)度分析及裝配建模，如圖1所示。
2.《三維設(shè)計(jì)（UG）》課程與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接的內(nèi)容
為使人才培養(yǎng)更符合社會(huì)需求，在堅(jiān)持教學(xué)大綱內(nèi)容的同時(shí)，應(yīng)根據(jù)國(guó)家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鑒定文件要求，調(diào)整課程的理論、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，使《三維設(shè)計(jì)（UG）》課程教學(xué)內(nèi)容與國(guó)家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)接起來。但是，高職教育是一種學(xué)歷教育，其課程結(jié)構(gòu)必須遵循教育教學(xué)的規(guī)律，應(yīng)注重知識(shí)的遷移和生長(zhǎng)，注重學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，保證學(xué)生職業(yè)生涯的可持續(xù)性。而國(guó)家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)屬于工作標(biāo)準(zhǔn)，是國(guó)家對(duì)相關(guān)職業(yè)從業(yè)人員工作能力的規(guī)范性要求。[8]因而，在將課教學(xué)內(nèi)容與國(guó)家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接時(shí)，要堅(jiān)持原來的課程內(nèi)容體系，對(duì)授課知識(shí)點(diǎn)和案例做恰當(dāng)調(diào)整。對(duì)知識(shí)點(diǎn)的選取，應(yīng)把職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)三維設(shè)計(jì)技能要求的知識(shí)點(diǎn)加入到課程教學(xué)內(nèi)容中來，弱化職業(yè)崗位技能要求中未提及的知識(shí)點(diǎn)；對(duì)教學(xué)案例的選取，要?jiǎng)h減原來使用的與實(shí)際工作應(yīng)用脫節(jié)的或者對(duì)知識(shí)點(diǎn)技能點(diǎn)解釋比較冗長(zhǎng)的案例，增加職業(yè)技能鑒定國(guó)家題庫(kù)中關(guān)于數(shù)控銑工、加工中心操作工、數(shù)控程序員、模具設(shè)計(jì)師的技能題中適合的例子，另外加入三維軟件原廠培訓(xùn)和國(guó)家信息化培訓(xùn)中心培訓(xùn)試題中適合的例子，對(duì)接后課程知識(shí)點(diǎn)和授課案例的調(diào)整情況如圖2所示。
3.課程內(nèi)容與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接后的課程教學(xué)
《三維設(shè)計(jì)（UG）》課程屬于技能操作型的課程，要強(qiáng)化教師直觀演示和學(xué)生反復(fù)操作練習(xí)來實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)三維設(shè)計(jì)技能的掌握，進(jìn)行課程內(nèi)容與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的改革是為教學(xué)效果更符合工作中的實(shí)際應(yīng)用，因而，在原來的教學(xué)設(shè)計(jì)中要更多地引入企業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用三維設(shè)計(jì)的情境，形成根據(jù)教學(xué)內(nèi)容來選用不同教學(xué)方法的多種教學(xué)方法協(xié)調(diào)使用的教學(xué)過程。在理論教學(xué)部分，采用講授法，讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)“為什么是這樣”、“為什么要這樣操作”；在技能操作部分，先采用演示教學(xué)法，基于三維CAD軟件的演示教學(xué)法[9]即教師借助多媒體把一些具體例子通過簡(jiǎn)單明了的演示方法展示給學(xué)生，從而實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)明化、形象化教學(xué)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)基本掌握各命令的使用和建模思路，然后采用“練、學(xué)、練”案例操練法，根據(jù)給出的例子，學(xué)生先自己操作，遇到問題時(shí)請(qǐng)老師進(jìn)行指導(dǎo)，再由學(xué)生自己操作完成整個(gè)例子的建模，讓學(xué)生在操作中強(qiáng)化對(duì)相應(yīng)命令有機(jī)組合地并靈活熟練地運(yùn)用；在整周實(shí)習(xí)時(shí)，采用項(xiàng)目式教學(xué)，項(xiàng)目教學(xué)法[10]是師生通過共同實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目工作而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，一周的實(shí)習(xí)內(nèi)容分為幾個(gè)項(xiàng)目，其中稍大些的項(xiàng)目還可以分為幾個(gè)小項(xiàng)目，師生共同參與，以學(xué)生為主體來完成這些項(xiàng)目，這些項(xiàng)目都是選自職業(yè)技能鑒定國(guó)家題庫(kù)中的或企業(yè)生產(chǎn)中的典型的例子，并設(shè)置企業(yè)設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品的情境，讓學(xué)生在模擬生產(chǎn)應(yīng)用的情境下完成項(xiàng)目。《三維設(shè)計(jì)（UG）》課程中所采用的教學(xué)方法如圖3所示。
4.課程內(nèi)容與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接后的課程考核
在《三維設(shè)計(jì)（UG）》的課程內(nèi)容和教學(xué)方法做了調(diào)整以后，對(duì)該課程的考核辦法也進(jìn)行了調(diào)整，力求課程考試對(duì)學(xué)生三維設(shè)計(jì)技能考核與企業(yè)工作實(shí)際中對(duì)這些技能要求的評(píng)價(jià)效果一致。首先，將學(xué)生的該課程總評(píng)成績(jī)構(gòu)成調(diào)整為：平時(shí)表現(xiàn)（10%）+課堂操作（20%）+課程實(shí)習(xí)（20%）+考試成績(jī)（50%），實(shí)現(xiàn)過程考核與結(jié)果考核相結(jié)合，更全面、客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生的三維設(shè)計(jì)能力；其次，由教研室與國(guó)家信息化培訓(xùn)中心以及UG軟件原廠培訓(xùn)中心聯(lián)系，將課程考試的內(nèi)容與培訓(xùn)考證的試題內(nèi)容作對(duì)接調(diào)整，學(xué)生只參加一次課程考試，只要考試成績(jī)達(dá)到培訓(xùn)中心要求的就有資格獲得相應(yīng)資格證書，實(shí)現(xiàn)課程考核與職業(yè)資格考證的對(duì)接。
5.結(jié)論
堅(jiān)持“以服務(wù)為宗旨，以就業(yè)為導(dǎo)向”，對(duì)《三維設(shè)計(jì)（UG）》進(jìn)行課程內(nèi)容與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接的改革，符合高職教育培養(yǎng)高技能型人才的要求，并已經(jīng)取得一定的效果，我系10級(jí)開設(shè)《三維設(shè)計(jì)（UG）》課程的班級(jí)中，有70%以上學(xué)生取得由國(guó)家信息化培訓(xùn)中心或UG原廠培訓(xùn)中心頒發(fā)的UG（中級(jí)）證書、并有9位同學(xué)在全國(guó)三維數(shù)字化設(shè)計(jì)大賽（江蘇賽區(qū)）獲得一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)、同學(xué)們?cè)诩庸ぶ行模ǜ呒?jí)）技能考證中零件三維設(shè)計(jì)部分都做得比較好，另外，在頂崗實(shí)習(xí)中，多個(gè)用人單位反映學(xué)生的三維設(shè)計(jì)技能掌握較好。
參考文獻(xiàn)：
[1]陳伯雄 三維設(shè)計(jì)是CAD技術(shù)應(yīng)用的必然趨勢(shì)[J] 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造 2000（08）：11～13.
[2]楊道富，孫五繼 國(guó)際職業(yè)需求與三維CAD教學(xué)改[J] 革教育與職業(yè) 2005（01）：55～56.
[3]桂艷 機(jī)械CAD課程教學(xué)改革之實(shí)踐[J] 科技資訊 2008（10）：188.
[4]文少波，鄔春芹 “UG CAD”課程教與學(xué)[J] 中國(guó)電力教育 2010（01）：120～121.
[5]朱曉川，謝英星 《UG繪圖設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革[J] 機(jī)械職業(yè)教育 2010（10）：58～59.
[6]魯昕 在全國(guó)中等職業(yè)教育教學(xué)改革創(chuàng)新工作會(huì)議上的總結(jié)講話[J] 教育與職業(yè) 2011（07） ：23～28.
[7]李居參，李曉東 高職教育職業(yè)資格證書與“雙證書”的研究與實(shí)踐[J] 遼寧高職學(xué)報(bào) 2005（03）：1～5.
[8]謝紅勇 略論國(guó)家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在高職教學(xué)中的實(shí)施[J] 綿陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào) 2008（7）：136～139.
在制造業(yè)非常發(fā)達(dá)的華南（以珠三角地區(qū)為代表）和（以江浙地區(qū)為代表），各類CAD\CAM軟件的應(yīng)用由來已久，而且非常廣泛和成熟，即使在那些只有1～2部數(shù)控銑床或加工中心的“路邊加工店”里，也隨處可見Mastercam、 UG、 PRO\E、Cimatron、Powermill、Surfcam等世界知名CAD\CAM軟件的身影。到目前為止，各類CAD\CAM軟件應(yīng)用日趨普及，特別是數(shù)控三維曲面加工，使手工編程幾乎已沒有用武之地。
但是必須強(qiáng)調(diào)的是，手工編程是根本，是基礎(chǔ)，各種疑難雜癥的解決往往還要利用手工編程；再者，學(xué)習(xí)手工編程有利于進(jìn)一步完善數(shù)控程序，所以在學(xué)校中教學(xué)手工編程有著極其重要的意義，特別是“模塊式”課程教學(xué)手工程序。
另外，當(dāng)一些中小型認(rèn)為使用正版CAD\CAM軟件成本過高時(shí)，手工編程（更高層次的變量編程，即宏程序的運(yùn)用）就會(huì)顯示其使用價(jià)值。
因此手工編程在教學(xué)和生產(chǎn)中仍具有極其重要的地位。
筆者根據(jù)多年的數(shù)控生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)實(shí)踐，提出采用主程序調(diào)用子程序的編程方案，編寫結(jié)構(gòu)化數(shù)控程序，有效地改善數(shù)控程序的可讀性與安全性，給教學(xué)和生產(chǎn)帶來了安全與便利。
二、用主程序調(diào)用子程序編程方案的優(yōu)點(diǎn)
GSL990M銑床數(shù)控系統(tǒng)中，在主程序中用M98指令調(diào)用子程序，而在子程序中用M99指令返回主程序。采用主程序調(diào)用子程序進(jìn)行編程有兩大用途，一是把需要重復(fù)使用的邊界程序段編寫成子程序，避免了程序編寫重復(fù)，使程序簡(jiǎn)潔；二是把需要重復(fù)實(shí)現(xiàn)的功能用子程序來完成，使程序清晰易讀。陣列孔加工程序采用子程序結(jié)構(gòu)，充分說明了以上第一用途；多工序加工中，系列輔助功能（如換刀、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)龋┎捎米映绦蚪Y(jié)構(gòu)，說明了以上第二個(gè)用途。
三、兩個(gè)重要子程序
多工序加工中無原則經(jīng)常換刀，換刀后在刀具接近工件的過程中，又需建立刀具的長(zhǎng)度補(bǔ)償。如果將這兩項(xiàng)功能編寫成兩個(gè)子程序，將使主程序結(jié)構(gòu)清晰、易變，而且不容易出錯(cuò)。下面介紹兩個(gè)子程序。
1.換刀子程序
O5555；
N0001 G80G40M09；撤消固定循環(huán)、撤消半徑補(bǔ)償、
關(guān)冷卻液
N0002 G91G28Z0M05；通過當(dāng)前點(diǎn)返回參考點(diǎn)、主軸
停轉(zhuǎn)
N0003 G49；刀具長(zhǎng)度偏移注銷
N0004 M06；換刀準(zhǔn)備，具體調(diào)用的刀具號(hào)由主程序
指定
N0005 M99；返回主程序
由此可見，換刀子程序除實(shí)現(xiàn)換刀功能外，還撤銷了固定循環(huán)、刀具半徑補(bǔ)償、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)關(guān)冷卻液、停止主軸旋轉(zhuǎn)功能，使系統(tǒng)基本復(fù)原到初始狀態(tài)，起到防止誤操作的作用，提高了程序的安全性。
2.刀具接近子程序
O5554；
N0001 G90G00X0Y0；檢驗(yàn)X、Y坐標(biāo)原點(diǎn)是否正確
N0002 M03；主軸正轉(zhuǎn)，具體轉(zhuǎn)速由主程序指定
N0003 G43G00Z100；建立刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償，并移動(dòng)到
Z＝100mm的位置，具體補(bǔ)償參數(shù)
由主程序指定
N0004 M07；開冷卻液
N0005 M99；返回主程序
刀具接近子程序建立了刀具的長(zhǎng)度補(bǔ)償，并且使刀具到坐標(biāo)點(diǎn)（0，0，100）的位置，起到了檢查工件坐標(biāo)系（WCS）原點(diǎn)是否正確的作用，提高了程序運(yùn)行的安全性。
四、數(shù)控加工中工序概念的定義
為了說明多工序加工數(shù)控編程，需對(duì)數(shù)控加工中的工序概念進(jìn)行重新定義。傳統(tǒng)機(jī)械加工中的工序概念，以兩個(gè)方面區(qū)分工序，一是工序過程是否連續(xù)完成；二是工作場(chǎng)地是否發(fā)生變化。顯然，這種傳統(tǒng)的工序定義在數(shù)控加工中已不適用，應(yīng)對(duì)數(shù)控加工工序提出新的定義。
數(shù)控加工以是否更換加工程序來區(qū)分工序，更符合數(shù)控加工的實(shí)際情況。進(jìn)一步說，數(shù)控加工工序是指工件的一次安裝中，使用同一把刀具、同一工藝參數(shù)和同一數(shù)控加工程序?qū)ぜM(jìn)行加工，所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。
基于以上數(shù)控加工工序的定義，數(shù)控加工工藝過程卡包括：工序號(hào)、工序名稱（應(yīng)說明加工部位、加工性質(zhì)、加工階段）、刀具、安裝方案和有關(guān)工藝裝備、工藝參數(shù)、數(shù)控程序號(hào)、加工區(qū)域簡(jiǎn)圖等內(nèi)容。反之，數(shù)控加工工序過程卡也正好明確了數(shù)控加工工序的概念。
五、多工序加工中采用的主程序結(jié)構(gòu)
在建立數(shù)控加工工序概念的基礎(chǔ)上，通過調(diào)用兩個(gè)重要子程序，可以對(duì)多工序數(shù)控加工編寫出結(jié)構(gòu)性、可讀性好的主程序。
假如要完成兩道工序的數(shù)控加工，這兩道工序分別使用說明01＃、02＃刀具，長(zhǎng)度補(bǔ)償值分別存放在H01、H02內(nèi)存單元，轉(zhuǎn)速分別為1000r／min、1200r／min，加工子程序號(hào)為O1000、O2000。以此說明主程序編寫結(jié)構(gòu)。
O0001；
N0001 G54；建立工件坐標(biāo)系
N0002 T01M98P5555；換01＃刀具
N0003 S1000H01M98P5554；01＃刀具定位到坐標(biāo)點(diǎn)
（0，0，100）
N0004 M98P1000；調(diào)用第一道工序的加工程序；
以上程序完成第一工序的加工
N0005 T02M98P5555；
N0006 S1200H02M98P5554；
N0007 M98P2000；調(diào)用第二道工序的加工程序；
以上程序完成第二道工序的加工
N0008 T02M98P5555；
N0009 M30
可見，多道工序的數(shù)控加工程序可依次編寫。此主程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編寫容易、程序易讀，由于在每道工序加工中不必考慮刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)慕⑴c撤消，程序運(yùn)行的安全性好，而且編程人員可以集中編寫每道工序的加工子程序。
對(duì)于每道工序的加工子程序，編寫人員只要從坐標(biāo)點(diǎn)（0，0，100）開始編寫，不必考慮刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償以及開關(guān)指令（換刀、主軸啟動(dòng)／停止、冷卻液開／關(guān)）等，只要考慮快速移動(dòng)（G00）、切削加工（G01、G02）、指定進(jìn)給速度（F指令）、刀具半徑補(bǔ)償（G41、G42、G40）和固定循環(huán)等指令。
【文章編號(hào)】0450-9889（2017）05C-0068-02
??驗(yàn)教學(xué)是高等教育中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，尤其是對(duì)于材料成型與控制工程這類具有很強(qiáng)實(shí)踐性的工科專業(yè)來說。作為材料成型與控制工程專業(yè)的一門主要課程，材料成型CAD/CAE/CAM課程主要培養(yǎng)學(xué)生掌握材料成型中的產(chǎn)品三維造型、材料成型的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、成型過程的計(jì)算機(jī)模擬、數(shù)控加工等現(xiàn)代化的成型技術(shù)和方法，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)在學(xué)生綜合能力培養(yǎng)及前沿應(yīng)用軟件及技術(shù)的掌握方面起著舉足輕重的作用。但由于該課程涉及的知識(shí)面廣，對(duì)數(shù)學(xué)、力學(xué)、機(jī)構(gòu)學(xué)等方面的理論知識(shí)要求較高，而且該課程一般安排在第五學(xué)期進(jìn)行授課，部分理論知識(shí)對(duì)本科生來說還很抽象和深?yuàn)W；同時(shí)，在前期的學(xué)習(xí)階段，學(xué)生對(duì)機(jī)械加工、工藝編排等實(shí)踐操作知識(shí)也掌握很少，因而傳統(tǒng)教學(xué)方法的教學(xué)效果不佳，尤其是學(xué)生無法將相關(guān)的理論知識(shí)和操作技能進(jìn)行有效的融會(huì)貫通。因此，探討該課程的新的教學(xué)方法顯得尤為重要。
一、材料成型CAD/CAE/CAM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的優(yōu)勢(shì)
材料成型CAD/CAE/CAM課程涉及材料成型工藝學(xué)、工程力學(xué)、計(jì)算機(jī)模擬、機(jī)械加工工藝等理論知識(shí)，以及三維造型、計(jì)算機(jī)仿真、數(shù)控加工編程、有限元分析等實(shí)際操作技能。可見，該課程內(nèi)容寬泛、理論性強(qiáng)，對(duì)實(shí)踐操作能力的要求較高。材料成型CAD/CAE/CAM課程的教學(xué)要求為：根據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)理論知識(shí)，熟練運(yùn)用UG軟件，對(duì)中等復(fù)雜程度的塑料、五金等產(chǎn)品的成型過程及其成型設(shè)備，熟練進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真、有限元分析、成型過程模擬、數(shù)控編程加工等操作。
材料成型行業(yè)由于其理論性和工程實(shí)踐性都較強(qiáng)，對(duì)于沒有生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的本科生來說，難以有效地將相關(guān)理論知識(shí)運(yùn)用在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程和生產(chǎn)過程中，這是導(dǎo)致學(xué)生就業(yè)能力差的主要原因之一。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是圍繞教師展開的，以教師講授為主、學(xué)生學(xué)習(xí)和練習(xí)為輔，這種教學(xué)模式一般是針對(duì)以理論知識(shí)為主的課程而設(shè)計(jì)的。而材料成型CAD/CAE/CAM課程以教授UG軟件的操作技能為主，以講解材料成型的優(yōu)化設(shè)計(jì)和加工的理論知識(shí)為輔?？梢?，傳統(tǒng)的教學(xué)模式并不適應(yīng)該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。因此，探討新的教學(xué)方法是非常重要的。
根據(jù)多年以來的實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，并結(jié)合具體的課程要求和實(shí)際情況，本文提出采用基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)法來進(jìn)行材料成型CAD/CAE/CAM的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法最初出現(xiàn)形式是德國(guó)工科院校的“雙元制”教學(xué)模式的行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)方法。與我國(guó)的教學(xué)情況不同，德國(guó)的工科院校同時(shí)兼具職業(yè)教育的功能，對(duì)學(xué)生同時(shí)教授理論知識(shí)和操作技能，培養(yǎng)目標(biāo)是高級(jí)工程師。為了適應(yīng)智能制造的需要，我國(guó)當(dāng)前的工科教學(xué)改革目標(biāo)也逐漸向這個(gè)方向靠攏。
一般來說，任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式是一種探究式的教學(xué)方法，主要以適當(dāng)?shù)膶?shí)際項(xiàng)目例子為先導(dǎo)，將相關(guān)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)為不同的任務(wù)，并將其作為驅(qū)動(dòng)，通過引導(dǎo)和幫助學(xué)生解決對(duì)應(yīng)的任務(wù)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生用理論分析問題和實(shí)際解決問題的能力，從而在完成相關(guān)任務(wù)過程中同時(shí)掌握理論知識(shí)和操作技能。此外，通過正確的引導(dǎo)和分組教學(xué)，還能培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、抽象總結(jié)和團(tuán)隊(duì)合作等能力。
二、材料成型CAD/CAE/CAM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的具體應(yīng)用
（一）實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)的設(shè)計(jì)
根據(jù)教學(xué)大綱，材料成型CAD/CAE/CAM課程的培養(yǎng)目標(biāo)是：培養(yǎng)并行設(shè)計(jì)的思想，在成型產(chǎn)品定型生產(chǎn)之前，運(yùn)用高性能的計(jì)算機(jī)和相關(guān)軟件，對(duì)材料成型的全過程進(jìn)行模擬和分析，并根據(jù)分析結(jié)果不斷進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，確定最優(yōu)的成型加工過程，從而大大縮短設(shè)計(jì)過程和提高設(shè)計(jì)效率，并預(yù)先解決實(shí)際生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的各種缺陷和難題。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的任務(wù)是：學(xué)生熟練運(yùn)用UG軟件，對(duì)塑料制件、五金制品、鋁合金產(chǎn)品的成型過程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和模擬，確定合理的成型方案。本文主要以塑料制件為例來進(jìn)行闡述，其他類型產(chǎn)品的教學(xué)過程類似。
根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)過程，首先確定塑料制件的成型過程主要包括：產(chǎn)品設(shè)計(jì)、成型性能分析、注射模具設(shè)計(jì)、零件加工、模具裝配、注塑生產(chǎn)。于是，可以將教學(xué)任務(wù)劃分為6個(gè)任務(wù)，分別涉及和覆蓋不同的知識(shí)點(diǎn)。任務(wù)1：利用UG軟件的三維造型功能，完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的任務(wù)。這主要涉及力學(xué)分析、曲面設(shè)計(jì)等課程的理論知識(shí)。任務(wù)2：利用UG軟件的有限元分析功能，完成成型性能分析的任務(wù)。這主要涉及熱力學(xué)分析、塑料成型工藝等課程的理論知識(shí)。任務(wù)3：利用UG軟件的三維造型功能，完成注射模具設(shè)計(jì)的任務(wù)。這主要涉及塑料模具設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)等課程的理論知識(shí)。任務(wù)4：利用UG軟件的數(shù)控編程功能，完成零件加工的任務(wù)。這主要涉及模具制造工藝、機(jī)械制造基礎(chǔ)、數(shù)控機(jī)床等課程的理論知識(shí)。任務(wù)5：利用UG軟件的三維裝配功能，完成模具裝配的任務(wù)。這主要涉及機(jī)械制造基礎(chǔ)、公差與互換性等課程的理論知識(shí)。任務(wù)6：利用UG軟件的運(yùn)動(dòng)仿真功能，完成注塑生產(chǎn)的任務(wù)。這主要涉及成型設(shè)備與操作、生產(chǎn)管理等課程的理論知識(shí)。
以上劃分的6個(gè)教學(xué)任務(wù)，完全覆蓋了塑料制件注射成型的全過程，同時(shí)也涉及材料成型與控制工程專業(yè)大部分專業(yè)基礎(chǔ)課程的理論知識(shí)。通過操作演示、分組討論、講解輔導(dǎo)等方式，幫助和引導(dǎo)學(xué)生在計(jì)算機(jī)上獨(dú)立完成對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作，并要求學(xué)生正確撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，讓學(xué)生在熟練掌握UG軟件操作技能的基礎(chǔ)上，將理論知識(shí)融會(huì)貫通并應(yīng)用于實(shí)際設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程。而且，通過上述的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)分析問題、解決問題以及實(shí)際操作的能力，能夠同時(shí)具備熟練的操作技能和扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，真正適應(yīng)社會(huì)和科技發(fā)展需要。
（二）任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的實(shí)施過程
任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是圍繞實(shí)際任務(wù)而展開的，以學(xué)生的實(shí)際練習(xí)和討論為主，教師主要擔(dān)當(dāng)組織和引導(dǎo)工作。主要實(shí)施過程為：
第一，為了滿足相關(guān)教學(xué)的要求，配備有高性能計(jì)算機(jī)（i5-6500的CPU、8G內(nèi)存、專業(yè)繪圖顯卡）的實(shí)驗(yàn)室，并安裝UG8.5、Office2010、AutoCAD2010等?件。每一位學(xué)生都有一臺(tái)單獨(dú)的計(jì)算機(jī)，可以獨(dú)自進(jìn)行相關(guān)的操作；并與教師計(jì)算機(jī)構(gòu)成一個(gè)主從局域網(wǎng)絡(luò)，以便教師進(jìn)行講解和輔導(dǎo)，以及進(jìn)行分組討論和操作演示。
第二，合理選擇實(shí)際塑料制件。選擇復(fù)雜程度適宜的制件是執(zhí)行本教學(xué)法的關(guān)鍵因素之一，合理的制件使得教學(xué)過程可以涉及預(yù)期的理論知識(shí)和操作技能，并控制教學(xué)進(jìn)度。實(shí)際教學(xué)中，選擇中等復(fù)雜程度的制件：具有多個(gè)不同類型的形體結(jié)構(gòu)或簡(jiǎn)單曲面，具備側(cè)抽芯的結(jié)構(gòu)。為了避免學(xué)生抄襲，應(yīng)確保每個(gè)學(xué)生的制件都是不同的；同時(shí)，為了培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作和溝通協(xié)調(diào)能力，同組學(xué)生的制件也不能差別過大。因此，在實(shí)際教學(xué)中，同組學(xué)生一般選擇同系列或相近規(guī)格的產(chǎn)品，不同組之間的產(chǎn)品具有較大的差別。
第三，在每個(gè)任務(wù)開始之前，集中向?qū)W生講授或復(fù)習(xí)所涉及理論知識(shí)。一般來說，理論教學(xué)所占用時(shí)間較少，只需學(xué)生能夠正確地找到相關(guān)知識(shí)即可，具體的學(xué)習(xí)過程需要學(xué)生獨(dú)立完成。此外，還需要講授相關(guān)的UG軟件的操作命令、操作過程、注意事項(xiàng)等技能，從而使得學(xué)生具備獨(dú)立完成教學(xué)任務(wù)的實(shí)際操作能力。
第四，在理論教學(xué)之后，要求學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行任務(wù)操作；同時(shí)，以小組為單位進(jìn)行討論。對(duì)于在完成任務(wù)過程中出現(xiàn)的問題，首先要求學(xué)生自行解決，其次要求在小組內(nèi)解決，最后才通過教師進(jìn)行解答。這種方式可以培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)習(xí)慣、更快的學(xué)習(xí)速度、更良好的發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力。在教學(xué)過程中，通常是完成一個(gè)任務(wù)之后，再進(jìn)入下一個(gè)任務(wù)。
第五，教師根據(jù)在實(shí)際教學(xué)過程中和巡視過程中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行集中總結(jié)和分析，指出解決方法和途徑，并要求學(xué)生在課后進(jìn)行充分的練習(xí)。同時(shí)，還需要設(shè)定和把握好任務(wù)進(jìn)度，對(duì)于完成任務(wù)較快的學(xué)生，可以額外增加一些更深層次的子任務(wù)或要求。最后，在每個(gè)任務(wù)完成之后，進(jìn)行講評(píng)和成績(jī)判斷，并指出存在的問題。
三、材料成型CAD/CAE/CAM實(shí)驗(yàn)教學(xué)中任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的實(shí)施效果
為了驗(yàn)證所提出實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案的效果，筆者在某校三屆學(xué)生的材料成型CAD/CAE/CAM課程教學(xué)中實(shí)施了任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，取得了良好的效果：
首先，該方案能夠進(jìn)行實(shí)際的設(shè)計(jì)操作，教學(xué)過程不再是枯燥的理論講解和簡(jiǎn)單的演示，有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
其次，該方法圍繞實(shí)際產(chǎn)品的真實(shí)設(shè)計(jì)過程而展開，并且通過學(xué)生獨(dú)立完成相關(guān)任務(wù)，使得學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R(shí)和實(shí)際操作融會(huì)貫通，有效地提高了發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。由于在教學(xué)中接觸到真實(shí)的材料成型設(shè)計(jì)過程，學(xué)生在第四學(xué)年的工作面試的成功率較高，而且還能在畢業(yè)后更好、更快地適應(yīng)新工作。此外，該方案還提高了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作和分工協(xié)作能力，這對(duì)學(xué)生將來的工作是很有幫助的。
關(guān)鍵詞：模具；數(shù)控加工；應(yīng)用
實(shí)例受“上海華同環(huán)保包裝制品公司”委托，利用學(xué)校的現(xiàn)有資源完成了一套紙質(zhì)內(nèi)包裝盒模具的數(shù)控加工，包括吸漿模、整形凸模、整形凹模及環(huán)保標(biāo)志壓模等。該包裝盒作為咖啡杯的內(nèi)包裝，一盒兩個(gè)，主要功能是提供內(nèi)裝物的固定和緩沖，以防止在運(yùn)輸途中受到?jīng)_撞和震動(dòng)，并能回復(fù)到原來的形狀以提供進(jìn)一步的緩沖作用；產(chǎn)品材質(zhì)為紙，采用紙漿模塑工藝制成，具有質(zhì)輕、緩沖、阻燃、防潮、防靜電、吸附性好、廢棄物可降解、且可堆疊存放、大大減少運(yùn)輸存放空間等特點(diǎn)[1]。
1模具加工過程簡(jiǎn)述-以整形凸模加工為例
本例模具加工的基本過程是，先由石膏進(jìn)行機(jī)加工得到鑄造凹模，再經(jīng)鑄造獲得整形凸模的毛坯，最后再通過機(jī)加工完成整形凸模加工的方法。在加工時(shí)，編程采用CAD/CAM軟件，且模具的CAD造型依靠SolidWorks完成，CAM過程采用了加工編程功能強(qiáng)大UGII軟件。由于模具上含有圓角等曲面，因此在普通機(jī)床上進(jìn)行加工是比較困難的[1]，結(jié)合我校的具體情況以及具體工藝參數(shù)，最終選用FANUC—0I數(shù)控銑床加工用于鑄造的石膏凹模與整形凸模。1.1整形凸模CAM加工過程1）CAVITYMILLD101.2Depth由于毛坯是鑄件，因此采用設(shè)置BlankDistance的方法，生成的加工刀路軌跡如圖1所示。2）CAVITYMILLD6R2粗加工后，可以采用參考刀具的方法（ReferenceTool：D10）進(jìn)行精加工，生成的精加工刀路軌跡如圖2所示，生成的平面刀路軌跡如圖3所示。圖2精加工鑄件加工刀路軌跡圖3平面加工刀路軌跡3）ZLEVELPROFILED4R1加工中采用了D4R1進(jìn)行刀補(bǔ)加工，加工時(shí)選擇局部曲面。生成的刀路軌跡如圖4所示，CAM加工完成后的模型，如圖5所示。1.2關(guān)于精加工時(shí)包裝盒精度的控制問題在精加工包裝盒時(shí)，刀具吃刀量的選擇與表面粗糙度有關(guān)[2]，在CAM軟件中一般提供了兩種參數(shù)控制表面粗糙度的方法，即：步距寬度（Stepover）和殘留高度(Scal-lop)。在加工中，當(dāng)采用步距寬度控制表面粗糙度時(shí)，步距寬度值越小，表面粗糙度值也越小，但加工路徑和加工時(shí)間將會(huì)大大延長(zhǎng)，因此步距寬度值大小不宜設(shè)置得太低；所謂殘留高度[3]，是指數(shù)控加工中相鄰刀軌之間所殘留的未加工區(qū)域的高度情況，它的數(shù)值大小決定了加工表面的粗糙度情況，同時(shí)也決定了后續(xù)的拋光工作量的大小。因此，殘留高度是評(píng)價(jià)加工質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。對(duì)于曲面加工而言，多數(shù)情況下在曲面的不同區(qū)域有著不同的傾角，從而造成同樣的行距下殘留高度不同的情況。當(dāng)采用殘留高度指標(biāo)來控制表面粗糙度情況時(shí)，步距寬度也將會(huì)根據(jù)工件的形狀來自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整[4]。殘留高度和步距寬度的關(guān)系為：銑削平面時(shí)，H=R—R2-（L/2）2姨銑削斜面時(shí)，H′=R—R2-（L/2simθ）2姨可見相同的行距下，銑削斜面時(shí)的殘留高度H′大于銑削平面時(shí)的殘留高度H。同理，對(duì)于整形凹模、吸漿模、環(huán)保標(biāo)志壓模的加工方法同上，在此不再贅述。
2數(shù)控加工中出現(xiàn)的問題與對(duì)策
2.1采用IGES標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)發(fā)生的問題由于模具的CAD造型是由SolidWorks完成的，而CAM采用UGII軟件，因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換[5-6]，具體方法為：由SolidWorks完成CAD造型后，通過數(shù)據(jù)輸出接口，把造型文件按該軟件提供的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式IGES進(jìn)行保存；然后由UGII軟件通過數(shù)據(jù)輸入接口，選擇相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式IGES讀入造型文件[7]。目前，在微機(jī)以及工作站上用作數(shù)據(jù)交換的圖形文件，其標(biāo)準(zhǔn)主要為：AutoCAD系統(tǒng)中的DXF(DataExchangeFile)，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)IGES(InitialGraphicsExchangeSpecification)以及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)STEP(StandardfortheExchangeofProductmodeldata)。其中數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGES在我國(guó)也作為國(guó)家推薦標(biāo)準(zhǔn)。然而，由于不同的軟件之間在具體的造型方法、過程及支持的交換標(biāo)準(zhǔn)程度有所差異，雖然在輸出、輸入采用了同一標(biāo)準(zhǔn)但在轉(zhuǎn)換過程中，也出現(xiàn)了一些問題，如丟失部分?jǐn)?shù)據(jù)及產(chǎn)生異常實(shí)體等[7]。當(dāng)出現(xiàn)這些情況時(shí)，就需要在CAM軟件中利用其CAD功能對(duì)模型進(jìn)行一些修正，以保證模型數(shù)據(jù)的完整和模型特征的不丟失；或者CAD軟件在按標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式IGES進(jìn)行輸出保存時(shí)，使用更高的版本，有時(shí)也是解決問題的一種途徑。2.2加工中發(fā)生的過切問題1）在采用D6R2（CavityREFD10方法）加工整形凹模的過程中，側(cè)壁處發(fā)生了過切，這種現(xiàn)象在軟件模擬加工時(shí)無法觀察到，但在實(shí)際加工中又無法避免，因此必須引起足夠的重視，以免造成嚴(yán)重后果[4]。特別是對(duì)于一些重要產(chǎn)品，正式加工前最好采用其他材料進(jìn)行試切削。這也說明過分依賴與相信CAM軟件的強(qiáng)大功能，有時(shí)會(huì)出大問題的。2）在本實(shí)例中出現(xiàn)的過切原因，應(yīng)當(dāng)是在Engage/Retract選項(xiàng)中，采取了previousplane跨越，故產(chǎn)生過切，改進(jìn)方法則是要改用clearanceplane跨越。3）在制作成型模具時(shí)，采用了平底刀與圓角銑刀，由于模具四周側(cè)壁具有固定的斜角，因此如果采用一定的錐度銑刀進(jìn)行加工，可以大大提高加工效率與加工質(zhì)量，UGNX3.0提供了加工時(shí)可以定義圓錐形銑刀的功能，給加工帶來了諸多方便。4）在進(jìn)行軟件后置處理時(shí)，為了能夠使CAM生成的程序在數(shù)控機(jī)床中順利執(zhí)行，應(yīng)當(dāng)使用定制的后處理文件，即myfanuc0i。在UG中提供了兩種后處理方法：GPM后處理與UGPOST后處理[8]。其中用圖形后處理模塊GPM（GraphicsPostprocessorModule）做后處理的方法要預(yù)先生成CLSF（刀位源文件CutterLocationSourceFile），這是一種舊式方法，需要定制MDFA文件，相當(dāng)于DOS方式下進(jìn)行。新版本的UG軟件提供了一種叫作UGPOST的后處理器，不需要CLSF和MDFA，可以直接利用操作導(dǎo)航工具中的操作生成NC程序，后處理的定制相對(duì)方便與容易，相當(dāng)于在Windows方式下進(jìn)行。需要注意的是：生成myfanuc0i后，要在文件template_post.dat中加入my-fanuc0i,${UGII_CAM_POST_DIR}myfanuc0i.tcl，${UGI-I_CAM_POST_DIR}myfanuc0i.def（文件template_post.dat的目錄為:C:\ProgramFiles\UGS\NX3.0\MACH\resource\postpro-cessor）即可在后置處理時(shí)看到已經(jīng)定義好的后處理文件。其中，處理后的部分程序如下：%N0010G90G17G00G54X0Y0N0020S2500M03N0030G00X7.022Y-62.091N0040G44Z5.H00107N0050Z3.N0060G01Z-.5F1000.N0070G3X1.278Y-59.09I-5.745J-3.999N0080G01X-1.222.....N0530X36.714Y18.889N0540G3X39.959Y24.498I-3.748J5.912N0550G00Z5.N0560M05N0570M30%5）在CAM程序傳輸時(shí)，程序在后置處理后，需要將得到的數(shù)控代碼傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床的程序存儲(chǔ)器中，然后去引導(dǎo)機(jī)床進(jìn)行加工[8]。由于CAM程序的容量要比手工編程大很多，故不能采用手工輸入的方法，目前大都采用DNC，利用串口RS232接口直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這需要數(shù)控機(jī)床開通DNC功能，同時(shí)要有專門的軟件支持或利用CAM軟件本身具備的數(shù)據(jù)傳輸功能來實(shí)現(xiàn)。針對(duì)沒有開通DNC功能的機(jī)床，則無法進(jìn)行DNC傳輸，但可以嘗試?yán)么赗S232接口，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與數(shù)控機(jī)床的通訊，傳輸程序到數(shù)控機(jī)床的存儲(chǔ)器中，然后再進(jìn)行加工，或者把程序拷貝至CF卡，利用機(jī)床CF卡接口，傳輸程序到數(shù)控機(jī)床的存儲(chǔ)器中。6）在石膏材料的選用時(shí)要考慮其濕度的影響。特別是在選用石膏材料加工鑄造凹模時(shí)，其濕度一定要適當(dāng)。濕度太大時(shí)，加工時(shí)易斷裂，除屑不便；濕度太小時(shí)，加工時(shí)粉塵飛揚(yáng)，污染較大。
3結(jié)語(yǔ)
-關(guān)于校企合作的思考1）要重新認(rèn)識(shí)校企合作的重要性，尋找與學(xué)?，F(xiàn)有條件相當(dāng)?shù)暮献髌髽I(yè)，大力開拓校企合作，對(duì)職業(yè)教育———不管是職前還是職后都有著非常重要的意義。2）對(duì)現(xiàn)有的軟硬件在某些方面進(jìn)行升級(jí)與改造。服務(wù)的對(duì)象不同，要求也大不相同。傳統(tǒng)的學(xué)校概念，服務(wù)的對(duì)象是學(xué)生，現(xiàn)有的軟硬件基本符合要求；而要進(jìn)行校企合作，服務(wù)的對(duì)象則變成了企業(yè)，要進(jìn)行長(zhǎng)久、有效的合作，必須對(duì)現(xiàn)有的軟硬件在某些方面進(jìn)行升級(jí)與改造，否則達(dá)不到企業(yè)的生產(chǎn)要求，校企合作也只能是嘗試而已。3）由于現(xiàn)場(chǎng)問題復(fù)雜多變，與教學(xué)上出現(xiàn)的問題不盡相同。因此，在進(jìn)行校企合作時(shí)，職業(yè)教師還要加強(qiáng)學(xué)習(xí)，要具備發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。4）在進(jìn)行校企合作時(shí)，為了配合企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程，職業(yè)教師還要做好長(zhǎng)期吃苦耐勞的思想準(zhǔn)備。
參考文獻(xiàn)：
[1]李江，蘇建波，冉云飛.注塑模具的加工對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響[A].中國(guó)汽車會(huì)議網(wǎng)、上海雷尼會(huì)展服務(wù)有限公司.2011汽車車身內(nèi)外飾產(chǎn)品及新材料應(yīng)用國(guó)際研討會(huì)暨展覽會(huì)論文集[C].中國(guó)汽車會(huì)議網(wǎng)、上海雷尼會(huì)展服務(wù)有限公司：2011，4.
[2]宋玉梅.CAXA精加工方法對(duì)曲面表面粗糙度的影響[J].科技視界，2012(17)：175-176+225.
[3]宋麗.基于等殘留高度的NURBS曲面數(shù)控加工路徑自動(dòng)生成技術(shù)研究[D].濟(jì)南：濟(jì)南大學(xué)，2011.
[4]INVALIDCITATION.
[5]郁斌強(qiáng)，蔡菲菲.基于SolidWorks和UG實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與加工的一體化[J].煤礦機(jī)械，2006(9)：100-2.
[6]邱仁輝.紙漿模塑制品成型機(jī)理及過程控制的研究[D].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2002.
[7]張系強(qiáng).常用工業(yè)設(shè)計(jì)軟件(UG、Pro/E、SolidWorks、AautoCAD)的文件相互轉(zhuǎn)換技術(shù)[J]中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2007(11)：99-100.