模具CAD/CAE/CAM技术教学改革的研究

2022-09-11

1 引言

模具是典型的技术密集型产品, 其结构复杂, 设计制造难度高、周期长。为了获得合理的模具工艺方案, 传统的产品生产一般采用试错法, 其设计、制造及检验环节相互独立, 严重脱节, 须反复进行产品的试制-检验-修改设计, 这样不仅周期长、浪费大, 而且很难保证铸件质量。

在激烈的市场竞争环境下, 传统的设计方法已经不适应当今快节奏、高效率的现代企业生产实际。模具工业正向着信息化、智能化和精密化方向发展, 目前国内外许多大型现代化企业已经普遍采用了C A D/C A E/C A M集成技术的产品开发方法, 大大缩短了开发周期, 并且有关产品的结构、功能、操作性能、生产工艺、装配性能, 甚至维护性能等许多问题都能在开发过程的前期得到解决。目前, C A D/CAE/CAM技术用于模具设计及制造, 已成为一门综合性的学科, 并且发挥着重要作用。作为专业模具设计人员掌握现代化的C A D/C A E/C A M一体化知识十分必要[1,2,3]。

我校材料成型及控制工程专业有相当多的学生毕业想去从事相关的模具设计工作, 鉴于当今企业用人需求的变化, 模具设计方面的人才就需要既懂得传统的设计/制造方法, 又掌握现代设计与制造方法, 以适应不同层次不同类型企业的用人需求。C A D/C A E/C A M能力已成为材料成型及控制工程专业毕业生提升求职竞争力的必备条件。为此, 进行模具C A D/C A E/C A M技术教学改革的研究是非常有必要的。

2 模具CAD/CAE/CAM技术

模具C A D/C A E/C A M之所以发展迅速、应用广泛, 深受广大设计人员的欢迎, 是因为它具有提高模具的综合质量、节省设计时间、缩短生产周期、提高劳动生产率、降低产品成本等优点。

利用C A D/C A E/C A M系统进行产品的开发和研究, 首先要定义产品的形状, 据此进行形体性质及干涉关系等几何学的分析, 即产品建模;然后进行产品的工程分析, 根据评价分析的结果, 随时可以修改模型, 重新实验、评价, 直至得到满意的评价结果;最后将设计完成的产品模型编制数控程序进行制造, 也可根据需要随时输出整洁美观的图样。C A D/C A E/C A M技术的发展趋势是集成化、智能化、网络化及虚拟化[2]。

3 明确培养目标, 深化模具CAD/CAE/C A M教学改革

随着计算机相关技术的发展, 模具CAD/C A E/C A M在近2 0年中经历了从简单到复杂, 从试点到普及的过程。进入本世纪以来, 模具C A D/C A E/C A M技术发展速度更快、应用范围更广。因此, 模具C A D/C A E/CAM技术的教学是一个模具专业人才培养的重要教学环节, 但如何进行好这一环节的教学, 使培养的学生能适应社会的发展, 的确值得研究, 对此笔者认为应从以下几个方面来深化模具C A D/C A E/C A M技术的教学改革。

3.1 更新培养目标

目前模具C A D/C A E/C A M技术的教学主要注重于相关软件基本操作的教学, 而忽视了模具C A D/C A E/C A M应用技术的培养。对于作为未来模具工程师的工科学生, CAD/C A E/C A M技术教学的培养目标不是培养专业的C A D/C A E/C A M技术的软件开发人才, 也不是一般的C A D、C A E、C A M技术的操作员, 而应该是培养掌握应用C A D/C A E/C A M集成技术解决实际问题的工程技术人员。使其掌握一定的C A D、C A E、C A M技术的基础知识, 应注重其应用C A D/C A E/C A M集成技术能力的培养, 了解C A D/C A E/C A M技术在模具专业中的应用和发展概况, 学会利用C A D/C A E/C A M集成技术来解决模具专业的科研和技术问题。

3.2 建立完善的课程体系

随着C A D/C A E/C A M技术的发展, 普通工科院校对这方面的教育也越来越重视, 开出的课程出逐渐增多。但是缺乏一套系统、规范的独立课程体系。往往开出的课程是相互独立, 一种软件一门课, 没有延续性。这样, 学生学习完前期的基本操作以后, 不能及时得到巩固, 对于一些应用软件也只会进行一些简单的操作, 没有应用其来解决一些实际的问题。使得学生到了毕业时, 也不会很好地利用计算机应用技术来解决本专业的问题。因此, C A D/C A E/C A M技术的教育应充分挖掘潜力, 克服困难, 建立起层次教学, 完善课程体系, 搞好教学中的接力棒。

第一层次为计算机辅助设计 (CAD) , 该层次教学对象是二、三年级的学生, 主要让学生在掌握计算机基础知识的基础上, 通过学习CAD技术的基本概念和一些常用二维和三维C A D软件的操作, 掌握基本的计算机绘图技能, 熟悉利用三维C A D软件进行产品的概念设计、建模和装配, 初步掌握C A D技术的应用能力。

第二层次为计算机辅助工程 (CAE) 和计算机辅助制造 (CAM) , 该层次教育对象是三年级的学生, 应具有一定的计算机三维实体建模知识。让学生学习C A E和C A M技术的基本知识和相关的计算机软件, 掌握软件的基本操作技能, 初步掌握利用C A E技术进行模具工艺的模拟仿真和结构分析和利用CAM软件进行简单模具的数控加工程序的编制。

第三层次为模具C A D/C A E/C A M集成技术:前面学生掌握的是分离的C A D、C A E、C A M技术, 这些技术之间还需要大量的人工工作, 这不能满足企业自动化生产的需要。让学生掌握模具C A D、C A E、C A M技术的集成是模具人才培养的必然趋势。这可以通过一些实践教学环节来实现, 让教师在课程设计和毕业设计等实践教学环节中, 指导学生充分利用掌握的C A D/C A E/C A M技术来进行模具的设计。通过实践可进一步帮助他们找差距, 在实践中锻炼提高。这是模具C A D/C A E/C A M技术应用水平上档次的必然阶段, 没有一定的实践就难以有相应的实际应用水平。

3.3 不断更新教学内容

随着计算机技术的发展突飞猛进以及现代化模具工来的迫切需要, C A D/C A E/C A M技术也得到了迅速发展, 用于模具C A D/C A E/C A M技术的软件将向集成化、网络化、标准化、智能化方向发展。为此, 模具C A D/C A E/C A M技术的教学内容也应不断地更新和补充, 追踪其发展的前沿。

3.4 应用先进的教学手段

模具C A D/C A E/C A M技术教育的一个重要特点就是操作性强。目前, C A I教学手段已在高校的教学中得到广泛应用, 这基本上能够满足模具C A D/C A E/C A M技术教学的要求, 能适应计算机应用技术的迅猛发展的要求, 给学生在最短的时间内, 学到最多最新的知识, 提高计算机应用基础课程的教学效率。改变传统学生只能面对黑板的学习方式, 使学生在学习中进入图文并茂、动静结合、声情融汇的学习环境中。提高学习效率, 学生由被动学习转变为主动学习, 丰富教学内容, 扩大知识领域, 减轻教师教学负担。教师将更多精力投入到根据学生情况, 开发辅助教学软件, 加强辅导学生, 提高教学质量。

3.5 加强教师队伍的培养

模具C A D/C A E/C A M技术是一门实践性非常强的技术。教师如不能深入的进行实践操作, 怎能讲得生动有趣, 怎能活灵活现地讲解实践中可能会遇到的问题并如何解决。要搞好模具C A D/C A E/C A M技术人才的培养, 必须造就一支稳定的高水平的教师队伍。为此, 学校应为广大教师建立一个良好的实验环境, 让教师能多开展一些与模具C A D/C A E/C A M技术有关的课题研究, 接触到一些先进的计算机设备, 使用最新的模具CAD/C A E/C A M技术软件, 不断提高业务水平。另外, 在不影响教学的同时, 应经常派教师去培训, 鼓励教师有机会到有实力的模具公司进行兼职锻炼, 以开阔视野、增加实践经验, 反过来为教学服务。

4 结语

计算机技术的飞速发展为古老的制造行业注入了新鲜血液, 基于计算机的设计、制造和检测方法正在逐渐趋向成熟。C A D/C A E/C A M集成技术在模具制造企业生存和发展的竞争中占有越来越重要的地位。我们应该适时地加强模具C A D/C A E/C A M集成技术的教学改革, 以培养适应时代发展需求的新型人才, 为提高我国模具行业的整体水平和竞争力, 为祖国的经济发展做出贡献。

摘要：市场对模具专业人才的需求旺盛, 特别是对掌握CAD/CAE/CAM技术的模具设计人才优为紧缺。本文根据目前模具行业的发展状况和发展趋势, 提出充分采用现代化的教学手段和方法, 全面改革完善模具CAD/CAE/CAM专业方向的课程体系, 加强实验课程和实践环节, 以深化模具CAD/CAE/CAM技术的教学改革。

关键词：计算机辅助设计,计算机辅助工程,计算机辅助制造,教学改革