机械CAD/CAM技术课程教学体会

    CAD/CAM技术在机械工程领域的应用起源于20世纪60年代[I]，最早用于航空领域，解决由于飞机速度不断提高而引起的飞机设计和制造问题。随着科学技术的进步，特别是计算机科学的日益发展和计算机应用日益普及，CAD/CAM 技术作为具有代表性的先进制造技术应用日益广泛。提高机械CAD/CAM制造水平不但要有先进的制造设备，更重要的是要有掌握先进设计、制造技术的人才‘机械CAD/CAM技术作为机械工程与自动化专业的专业课，也越来越受到重视。

    1 机械CAD/CAM技术课程的特点

    机械CAD/CAM技术的内容包括计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助工程(CAE)(有限元结构分析、机构运动仿真、优化设计)和产品数据管理(PDM)等。该课程作为一门实用性很强的专业课，教学过程中教学内容不太容易把握，一方面，通过机械CAD/CAM技术课程的学习，学生希望能够掌握一种适用性强的CAD/CDM软件的操作，可以很快应用到实际工作之中;另一方面，目前机械CAD/CAM技术本身还处在不断发展过程之中，可以选择的相关软件越来越多，软件的功能也在不断完善，教学过程中由于课时限制，不可能详细地针对某个指定的软件进行介绍‘不掌握相关的理论基础知识，在今后工作中很难适应该技术不断的发展。

    在该课程教学过程中，太多的理论阐述学生很难接受，但如果过多地进行CAD/CAM软件的应用操作介绍，学生又不能掌握相关的理论知识，不利于学生今后在工作中进一步提高业务水平。因此，本课程应该侧重于从理论上讲述CAD/CAM 技术的基本原理，并结合目前使用的CAD/CAM 软件使用情况，介绍CAD/CAM 技术的实际应用技能，以便于学生在今后的工作中，能够根据工作需要选择、配置合理的CAD/CAM系统，适应工作要求。

    2 机械CAD/CAM技术课程教学内容

    在教学过程中课本的选择是很关键的，机械自动化专业的学生侧重于机械CAD/CAM技术的应用而不是开发，这是选择教材和安排教学内容的基本前提。

    首先，有关的数学准备知识包括曲线、曲面的参数方程、坐标变换，曲线、曲面设计与拟合的基本数学方法等，完全可以用一门专业基础课来讲述，对机械类学生要求理解对曲线、曲面拟合的基本要求和常用的三次多项式曲线以及双三次多项式曲面的优点，掌握一种曲线、曲面的构造，可以不用从原理上深入探讨。这样有助于学生在使用CAD/CAM 软件时对操作过程的理解。这部分内容在课本中应该进行简单的描述。

    其次，工程数据库是组织、实施大型CAD/CAM 软件系统的基础，大量的机械设计相关的经验公式、图表和数据以及设计对象的几何、物理信息，最终都要以数据库的形式存储在计算机中，学生必须了解工程数据库相关的基本知识。

    第三，机械CAD/CAM建模技术，是本课程的重点。机械CAD/CAM技术从上世纪60年代基于线框模型的CAD系统开始，到70年代以曲面造型为核心的CAD/CAM 系统，80年代实体造型技术的成功应用，90年代基于特徽的参数化实体/曲面造型技术的完善。目前在国内外市场已涌现出一批成熟的CAD/CAE/CAM 系统。学生应该掌握目前主要使用的建模技术，从而明白在设计过程中，CAD/CAM软件生成几何实体的基本原理，理解在设计过程中需要提供哪些信息，以及所设计的产品包含有哪些信息，使学生在今后的工作中，能结合本部门实际工作需要，选择合理的CAD/CAM 系统，提高工作效率。在CAD/CAM 技术开发、应用过程中，利用现用的CAD/CAM 软件，结合本部门实际工作需要，开发本部门专用的功能模块，这就是所谓的二次开发工作，其应用范围非常广泛。掌握了CAD建模的理论基础知识，有利于学生从事这方面的研究工作。

    第四，CAD/CAM 技术发展的主要方向之一是CAD,CAM,C AE等功能模块的集成，从而形成CAD/CAM/CAE一体化的大型软件系统。数控加工(CAM)、计算机辅助工艺编程(CAPP)以及系统的集成技术，也是本课程的主要内容，只有把CAD所设计的图形，直接应用于加工，而不是单纯的计算机绘图，才能最有效地发挥CAD/CAM 的效益。这三者之间的关系如图1所示。

    在图1中，第3行中在CAD项之后，再增加CAPP,CAM后面各项，就可以由一个单纯的计算机绘图系统扩展为CAD/CAM/CAPP集成系统，而且还可以根据需要，随着技术的进步而进行扩展。CAD/CAM系统集成成功与否的关键在于各个子系统之间能否共享数据，比如说CAD系统设计的数据能否直接提供给CAM 和CAPP系统使用。

    3 机械CAD/CAM技术课程教学过程中的几点体会

    作者在多年从事该课程教学过程中体会到，为了提高机械CAD/CAM技术教学效果，教师在教学过程中应尽可能激发学生的学习兴趣，同时要注意以下几点:

    首先，根据专业特点，选择合适的教材。教材是根据教学大纲系统表述学科内容的教学用书，是教学大纲的具体化，是学生在学校获取系统知识的重要工具，也是教师进行教学的依据，它为教师备课、讲课提供基本材料，教材在一定时期内具有相对的稳定性，但教材中某些内容往往滞后于学科最新发展，因此，教师必须具有驾驭教材的能力，对教材内容取舍有道，补充调整有方那些陈旧过时的内容应及时予以剔除，而学科发展中的新内容必须及时补充进来，这样才能使学生产生兴奋点，收到理想的效果。

    其次，教师要善于博采众长，博采各种教学参考书之精华，为本课程所用。教学内容的组织上不能限于教材本身及其体系，应该广纳其他教学参考书和各种版本的同类教材的精华及时纳人到教学之中，使学生拓宽视野。

    第三，教 师要善于解决好课时减少与学科知识容量成倍增长的矛盾，必须把握教材内容之间的有机联系，结合课程实际，对教材内容进行科学合理的重新组合。对一些重要概念、重要公式、重要原理、重要方法要详细地重点介绍;凡学生能够自学的内容，或不太重要的内容留给学生自己去完成

    4 小结

    专业课与行业联系比较紧密，牵涉的内容比较多，应该把重点放在培养学生综合运用所学知识的能力和面对新东西时的应付能力方面引导他们接受一些现代的设计、思维方法，而不必太过于拘泥于课某个章节的具体细节，在机械CAD/CAM技术这门课程的教学过程中，把握住大纲的要求，重点介绍CAD/CAM 系统所采用的内部建模技术，让学生理解CAD/CAM软件的工作原理和CAD/CAM 系统集成的概念，以便在今后的工作中组织、实施特定工作环境所需要的CAD/CAM系统。