面向三维CAD/CAM技术的机械制图教学探讨

雷振嵘

摘 要：本文以机械制图教学作为研究对象，探讨面向三维CAD/CAM技术的机械制图教学及相关问题。首先结合计算机的发展情况与教学对其进行了简要概述；主要介绍了我国研究发三维CAD/CAM技术的必要性，分析了现代的cad/cam技术为当前的设计和制造提供的三维化平台；并以此为基础，讨论了计算机——绘图工具和思维工具，以及三维建模思路构建；提出了针对性的教学实践探索方面的问题。

关键词：三维CAD/CAM技术；机械制图；教学

在我国，诸多高校虽然开设了三维机械制图课程，到目前为止，由于其版本更新、技术丰富多样化，加之理论教学与实践教学结合的紧密度还有待提高，因此，应该对机械CAD/CAM基础课程教学方面的问题加大研究与讨论，从而找到在新环境下的适应因素，使其功能作用得到最大化发挥。

一、现代的cad/cam技术为当前的设计和制造提供了三维化的平台

在设计制造领域，传统设计平台以二维为主，目前，通过对CAD/CAM技术的引入与应用，实现了由二维到三维的转变，有利于提高产品设计的创新水准；另一方面，在此技术应用之下，设计产品时采用立体结构，图纸反映也非常清晰，能够实现后续的持续性观察与修改，因而，直观性更强、形象更为清晰、呈现方式更为简单，能够满足设计者的各方面要求，以某马达三视图为例，其个体的制作如下图1所示。

二、计算机——绘图工具和思维工具

从三维CAD/CAM设计系统来看，包括技术、操作员、计算机软硬件三个部分，其中主导者是操作员，通过对该技术在计算机上的应用实现设计意图；从功能看，计算机属于电子工具，是实现设计的一个平台，三维技术属于操作系统或界面，只需操作员对其设计意图有一个清晰的构思，通过对CAD/CAM软件应用方法的熟练掌握与应用，就可以实现产品的设计。与二维技术相比，三维技术在设计环境上是一个较大的突破，而且，它不仅仅是作用绘图工具，更为有效的是，它对操作员或者设计师的思维进行了极大的扩展与延伸，设计者可以透过这个立体的三维虚拟空间实现各种意图的具体表达，而且，能够将其更为高级的阐释为对设计师头脑意象设计的具体呈现，它的要素是大小、形状，但是透过一系列的工具应用，可以增加材料的各种属性。在现代化的设计理念中，三维CAD/CAM技术在机械制图教学中可谓意义深远，它更好的让学生的主体性得到了突显，能够让学生的真正具有创意的设计得到完整表达。

三、三维建模思路构建

1、构建思路

思路决定出路，三维CAD/CAM技术的发明、发展、广泛应用，提升了人类在设计过程中的思考能力，尤其是思维扩展与实现方面有了具体的表达；关于三维建模思路的构建实际上与机械制图教学要密切关联起来；具体来看，就是行进行三视图、组合体方面的基础学习，然后再透过对物的几何要素如点、直线、平面、立体、投影变换的认知分析，以及通过轴测图、组合体截切、相贯、徒手绘图练习，加上各种连接件、表示法，以及评估来实现全面的三维建模教学。

2、实例举要

以实际中的数控车床加工中对于三维图设计方面的CAD/CAM技术应用为例，先模拟数控车床（CYNC-400P型）、FANUC Oi–TB数控系统，对蜗杆加工路径加以明确；蜗杆正确加工路径叙述如下：一是车刀沿齿槽中心车一刀，二是同一深度下，沿齿槽左、右两侧各一刀，加工顺序为中、左、右，三是重复这一操作过程，其加工图制作如下图1所示。

通过优势分析，如从加工方法看，车刀进刀时的加工余量小，而且较均匀，切削时较为平衡，刀具受力较少，而且振动小，齿面表面质量好、可以有效保证加工精度。具体来讲，在齿槽中心向左、右两侧偏置距离会根据进给深度的增加而减少。用公式表达，可以将偏置距离设为a，进给深度设为t，则其数学关系的表达式可以用公式a=ttan20°.在此，需要用到上面所说的宏程序，而且应该把切削深度当作主变量、将齿槽中心向左右两侧的偏置距离设置为随变量，当赋予变量一定数值时，即可发现，在齿槽中心向左、右两侧偏置距离会根据进给深度的增加而减少这个基本的规律。当结合多头螺纹车削循环指令G32时，可以编制完整程序，自动完成整个蜗杆的加工。比如，设置程序O001，为粗加工齿槽，可设置数据，导程（61.5mm），深度步距（0.1mm），单边留量（0.25mm）。程序O002，为精加工齿槽两侧面，可设置深度步距（0.2mm），左侧导程（60.319mm），右侧导程（62.832mm），距左端面45毫米部位测量结果表明，齿厚为6.5毫米，上为0毫米，下为负的0.1毫米（用齿厚卡具测量）。刀具尺寸选择，精车刀40°，刀尖宽度2.2毫米；粗车刀为39.5°，刀尖宽度2.2毫米。根据这些数据即可进行具体的程序编制，最终通过三维模式清晰、直观的呈现出来，透过编程完成整个实践工艺。

结束语

总之，三维CAD/CAM技术专业性强，应用性也强，因此，在教学方面，应该注重时代精神，与时俱进地把握好当下社会对人才需求的各项标准，注重对于学生综合素质的培养，应该将理论教学与实践教学相结合，从创新的角度去培养学生，使其创造能力、创新思维、主观能动性得到一定的训练，从而提高整体教学质量，应该在各环节上注重整体与局部关系的处理，建立起良好的评估体系，从而使该课程的教学能够在新环境下取得较好的效果。

参考文献

[1]曾文瑜.CAD/CAM课程项目教学改革探讨[J].昆明冶金高等专科学校学报，2016（5）.

[2]祁卫华，夏军英.CAD/CAM/CAE.课程教学改革探讨[J].成都教育学院学报，2015（8）.