１综合训练目标与要求
“机械CAD/CAE/CAM综合训练”以机类专业学生就业方向上的典型产品开发为目标,要求学生对产品参考实物模型进行拆装分析,完成整个产品开发过程中的CAD、CAE和CAM任务环节,使学生深入理解产品开发生命周期过程,进一步巩固基于信息集成的设计制造理论知识和技术方法,掌握基于统一产品数据信息的集成设计制造技术,掌握不同CAD/CAE/CAM软件间的数据共享和集成方法,熟练应用国际上较为流行的CAD/CAE/CAM软件,树立先进设计制造技术理念,提高创新意识、自我学习和相互学习能力,综合应用相关知识能力、实际动手能力和就业竞争力,为顺利走上工作岗位奠定基础[４Ｇ６].根据学生前期基础课程知识掌握情况,结合现代产品开发生命周期过程思路,设计综合训练实施流程。流程中各环节具体内容和要求包括:(１)合理选取产品开发对象.产品开发对象应考虑就业需求,并结合个人兴趣合理选取.产品对象不能过于简单,零件或构件总数不可少于８个,也不能过于复杂,应有实际产品或模型做参考.(２)有一定创新性的产品概念设计.可从产品功能原理方案、运动机构方案或外观造型的新颖性、宜人性和易加工性等角度开展创新设计.概念设计成果应以产品三维数字模型的渲染效果图展示.(３)基于实物参考模型的产品CAD模型设计.对所选产品实物模型进行拆装和分析,避免凭借网络图片资料或个人想象拼凑产品机构或结构形式,造成机构运动原理错误或结构不合理等问题,保证后续CAE分析模型的合理性.针对概念设计方案进行产品结构模型设计,建立产品的三维CAD模型.(４)合理的产品CAE分析.分析产品对象在实际使用或制造中存在的运动学、力学或成型工艺等问题,选取机构运动学/动力学、零部件结构静力学、零件模具设计或成型工艺中某一方向问题进行分析,基于CAD模型建立CAE分析模型,进行产品的分析与优化.(５)零件的虚拟仿真加工和模型实物数控加工.选取产品典型零件,进行零件特征分析和加工工艺规划,制定加工工艺路线和工序参数,对各工序进行刀具路径规划,完成模拟加工,输出数控加工代码.选用代木、蜡块等材料进行加工实验,修改加工指令,输入数控机床,加工出零件外形.(６)图纸和文档管理.按国标要求绘制产品工程图,完成产品装配图、爆炸图和各零件工程图.撰写产品设计说明书一份,包括产品背景和开发意义,CAD、CAE和CAM各环节的主要过程与成果,综合训练总结等内容.(７)提交材料要求.每位学生提交产品开发纸质说明书一份,采用A４纸打印,封面用２３０克浅蓝色虎纹纸装订;提交产品所有相关CAD/CAE/CAM部分运行电子文件;提交加工零件实物模型一件.
２实施方法
在训练任务对象方面,考虑机类专业学生从事专业方向的工作有机械类产品的设计、制造、模具设计和机械装备的设计、维护及销售等类型.可选取实验室已有机构、夹具和模具实物模型资源,或生活中正在使用、方便进行拆装、方便获取产品参考结构的家电类产品,如手机、台灯、风扇、吹风机等,使学生训练之初具有较好兴趣和感性认识,并能通过实际测绘获取设计产品数据参数.在设计软件选取方面,指导学生掌握软件间的差异,正确区分集成类型软件和单一功能软件,了解常用软件的功能模块.通过资料收集和调研的方法,了解目前珠三角企业在产品设计开发中软件的应用情况,指导学生合理选择利用现代企业流行的计算机辅助软件完成产品的开发任务.为解决训练时间短的问题,在前期“机械CAD/CAM”理论课程讲授过程,采用目标教学方法,在教学初始下达综合训练任务,将训练任务内容“化整为零”进行教学[１１].在理论教学过程中,结合任务内容进行有目的的引导,让学生带着任务主动学习,利用理论课程学习的课余时间进行任务内容思考和软件应用的准备.使学生在综合训练开展时已具备解决任务的理论基础和软件应用基础,明确设计任务要求,选定好开发产品目标,并完成产品实物模型拆装和测绘[１２Ｇ１３].
３实施条件与计划
综合训练在我校工程训练中心实施.中心的机械基础实验室有塑料注射模、吹塑模、吸塑模、挤塑模、五金冲压模等模具类模型,车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、检验夹具、组合夹具等夹具类模型;油泵、额式破碎机、装订机、抛光机、剪床机构、制动机构、机械手腕部机构、步进输送机等机构类模型及扳手、起子、虎钳、锤子、游标卡尺、钢卷尺和钢皮尺等拆装和测量工具,为综合训练提供产品参考模型和拆装测绘条件.中心CAD/CAM实验室配有扬天A８８００t计算机、CANON扫描仪和HP激光打印机等设备,安装有ProeWildfile４．０、NX７．０、Solidworks２０１０、ADMAS２００７、Ansys１２．０、Mastercam８．０,Moldflow２０１０,CAXA２００７,AuＧtocad２０１０等软件,提供产品的设计、分析和零件NC仿真加工条件.中心的机械加工车间有VM６５４０立式加工中心、CK６１３２/７５０数控车床、XK５０２５/６数控铣床、DK７７３２G数控线切割机床等设备,配有各种型号车刀、铣刀、夹具、扳手等工具,及代木、蜡块、钢板等加工材料,提供零件实物模型数控加工条件.
４评价体系
客观、全面和公正地评价学生的综合训练成果是实践教学的重要环节[１４].仅对设计说明书和产品工程图纸结果质量进行综合评价,难以在学生之间进行成果交流,无法形成成果激励,一些抄袭问题也难以发现,无法体现公平评价.为此采用以班为单位进行作品公开展示和答辩的考核方式.每位学生答辩时间不超过１０min,在前５min内应用所选软件演示主要设计、分析和加工过程,展示设计说明书、产品工程图纸和加工实物模型;在后５min内回答老师和同学的提问.根据综合训练大纲要求,确定产品开发过程各任务环节具体项目和分值比重,制定作品评分标准如表２所示.由指导教师依据评分标准对于每个学生的综合训练成果进行打分,按优(９０~１００)、良(８０~８９)、中(７０~７９)、及格(６０~６９)、不及格(＜６０)５个等级评定。
５结束语
依据机类专业就业方向特点,充分利用校工程训练中心条件,以实验室已有模具、夹具、机构模型,或学生正在使用、感兴趣、便于拆装获取产品参考结构的家电类产品为对象,通过拆装参考产品模型获取结构信息,按照企业产品开发过程思路完成产品的概念设计、三维结构建模、仿真分析与优化、典型零件的NC仿真加工和实物模型加工、撰写设计说明、生成产品工程图档等任务.按教学大纲要求制定训练成果评分标准,以班为单位进行训练成果公开展示和答辩,在师生间开展交流与讨论,最后由指导教师依据评分标准对学生的训练成果进行等级评价.２０１０级和２０１１级机类专业“机械CAD/CAE/CAM综合训练”实施结果表明,以就业为导向,基于产品开发过程的综合训练极大地提高了学生的学习兴趣,增强了学生独立解决产品开发中的硬件、软件和设计技术等问题的能力,推进了学生自主创新设计的主动性和积极性,促进了学生间的相互学习与交流,进一步加深了学生对理论知识的认识,提高了学生综合应用所学知识和技术解决产品开发实际问题的能力,增强了学生的就业竞争力.
作者：夏红梅 甄文斌 王红军 钟志清 单位：华南农业大学
