基于实践的模具CAM课程改革的探讨

杨秋合 曹习芳

[摘           要]  根据目前高职模具CAM课程教学中存在的问题，尤其是传统CAM教学中基于刀具轨迹验证实训的弊端，从课堂重构、技术关键以及师资建设三个角度提出课程改革的思路。

[关    键   词]  模具CAM;课程改革;实践

[中图分类号]  G712                   [文献标志码]  A                      [文章编号]  2096-0603（2019）12-0042-02

CAM课程在培养学生专业知识、职业技能、提高学生的就业优势等方面有不可或缺的地位。模具CAM课程作为模具专业的必修课、核心课程，体现了专业基础课程和专业课程知识的综合应用。它融合了机械制图、模具材料、模具设计、模具工艺、机床加工等多方面的知识，学生之前修的各个单独的学科知识将在本课程中融通并提高。但由于该课程涉及领域广泛、实践性强，因此开展模具CAM课程方面的研究，提升学生对该课程实际应用能力的掌握有着现实的需要，同时也对模具专业的特色形成与发展有着重要意义[1-3]。

一、CAM课程的现状

在对已学完该课程的在杭高校学生和已就业学生的调研中发现，高达87%的学生认为学习该课程主要是为了画图、建模，97%的学生知道学习该课程后可以指导数控机床加工，具体如何指导加工则不懂，原因在于现行的模具专业课程的教学安排上。

目前的模具CAD/CAM课程一般由专业根据院校所在区域定位，从Ug、Cimatron、ProE、CATIA、MasterCAM、SurfCAM中选取适用于自身模具设计与加工特点的一种或几种软件作为平台，由于CAM讲授知识需有CAD基础，因此内容为设计建模和编程仿真两大内容，由理论教师根据软件结构讲授，由于理论教师缺少模具生产相关知识，因此讲授重点实质上是软件模块与命令的应用技巧。后续课程安排为模具加工实训，涉及CAM内容的为模具数控加工，由实训教师讲授完成。但由于现代的数控车床种类繁多，结构、操作系统以及主要性能都不一样，不同厂家车床，其控制面板常常不同，它的G代码和辅助功能的M代码的含义不完全相同，甚至完全不同，CAM程序代码不能直接通用，因此實训教师不可能对这些机床的编程及调试都熟悉并掌握。另外，这些实训教师大多来自企业生产一线，原先在企业所学、所用软件与在课堂现用CAD/CAM软件常存在差异、版本不一，甚至所用软件完全不同，这样就不能为学生前期所学软件CAM知识有效地转用于机床加工提供练习和指导。

更重要的是受上课时间限制及成本限制，理论教师只能指导学生熟悉所操作机床结构、主要技术参数、操作系统、控制面板、G代码、坐标系等性能，然后根据机床自身系统编制简单加工程序，完成简单零件的加工。对这种始于理念（建模）、终于虚拟（仿真）的教学，使学生对CAD/CAM技术理解模糊、不到位，认为CAD就是建模、CAM就是仿真，不知道软件的通用性与CAM后置处理的NC程序的通用性，更不知道对诸如设计出来的通孔与盲孔的加工经济性有何差别、选择1000 n/h与2000 n/h的转速除了速度上的快慢外对产品质量有何影响等。导致这种后果的原因是该课程缺少必要的实践环节，现行的CAD/CAM课程与现有实践课程脱节。由此，由理论教师讲授的CAD/CAM软件课程知识在由实训教师指导的数控加工中没有得到应有的应用——以CAM的NC代码指导生产，表现出教学上的脱节。这也是理论教学的教师不懂机床操作、实践教学的教师不懂理论的传统师资队伍所致。

教学上的脱节容易使学生在以下方面产生错误认识：（1）CAD所建模型好就是好产品（但好模型未必能加工出来，即要考虑其工艺性）;（2）仿真参数的选取与实际加工参数选取原则一致（但事实上有些参数的选取有出入，甚至相反，如卡头的选取、刀具直径的选取等）;（3）电脑仿真与车间机床生产实做等同观念。

因此，如何培养学生模具CAD/CAM知识与技能，转化学生的建模（设计出来的未必能加工出来）与加工观念（加工参数选取），培养学生立足于生产加工实际的设计理念与编程理念。学以致用，得以验证，是模具CAD/CAM课程改革的实质内容。

二、CAM课程改革的实施

课程是实现教育目的的重要途径，是集中体现和反映教育思想和教育观念的载体，也是组织教育教学活动最主要的依据，因此，课程居于教育的核心地位。CAM课程的开设目的是使学生通过学习软件使用方法技巧，掌握计算机辅助造型设计和计算机辅助数控编程的基本方法，能够解决实际工程的问题，并反过来促进学生对CAD/CAM软件的有效使用，为社会提供数字化生产一线的高素质高技能人才，这是实践高职人才培养的精髓所在。对《模具CAM技术》课程而言，如何摆脱教学中的造型与仿真依赖，实现与真实产品工艺加工的对接，使学生看得见、摸得着，在微观实现“工学结合”，成为打造有特色的先进模具制造专业教学的主要障碍。根据前面所述，问题解决的关键在于以下三点。

（一）教学课堂重构

由于CAM加工编程中需要对模型进行必要补充，因此一般CAM课程前期阶段需要对CAM载体软件的CAD部分内容补充讲解，尤其是前期CAD软件与后期CAM软件非同一软件时。在通用平面草绘、曲面造型、实体造型，装配以及零件自动编程的能力，包括选择加工刀具、毛坯的生成、加工工艺参数的确定，确定加工路线和设置安全平面等基础知识之外，重点考查CAM的NC代码并联机床后实际的实训需求，即按照课程制定新的模具CAD/CAM课程标准，并按照产品造型—模具设计—数控编程—仿真模拟—联机转换—产品实现的模块，分解任务，并根据专业技能要求（见下图）建立实训项目。图中线内左边框内部分为传统授课技能，右边框内为新加技能。边框外为后续授课技能。实现对教学内容、教学方法、教学手段的重构，确定“双师制”下的CAD/CAM课程由虚拟产品的实现的教学设计及实施方案，编写相应度符合课程特点的项目化教材，这是实现CAM课程改革的基本保证。