《機(jī)械CADCAM》說(shuō)課稿詳解

1、機(jī)械 CAD/CAM (MasterCAM )“說(shuō)課”提綱 機(jī)電系數(shù)控教研室 杜薇 各位老師： 大家好，我是機(jī)電系數(shù)控教研室的杜薇，下面我就計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造專業(yè)機(jī)械 CAD/CAM ( MasterCAM )課程的整體情況向大家介紹。 一、課程的目標(biāo)、要求與定位 機(jī)械CAD/CAM MasterCAM課程是高職高專院校計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造專業(yè)教學(xué)計(jì) 劃中一門核心專業(yè)課， 也是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的技術(shù)課， 是培養(yǎng)機(jī)械行業(yè)工程技術(shù)應(yīng)用型人才的 知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)的重要組成部分。本課程以訓(xùn)練學(xué)生CAD/CA技能為核心，以工作過(guò)程為 導(dǎo)向，依托MasterCAM軟件，詳細(xì)介紹了二維圖形繪制、曲面和曲線

2、的構(gòu)建、三維實(shí)體造型、 CAM加工基礎(chǔ)、二維銑削加工以及三維銑削加工等內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本職業(yè) 能力。 機(jī)械CAD/CA( MasterCAM課程與先行的機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、 CAD技 能實(shí)訓(xùn)、數(shù)控加工技術(shù)等課程有著一定的聯(lián)系，與后續(xù)的塑料模具設(shè)計(jì)、頂崗 實(shí)習(xí)及畢業(yè)設(shè)計(jì)等有著密切的聯(lián)系。 通過(guò)對(duì)本課程系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具備高素質(zhì)實(shí)用型高級(jí)職業(yè)技術(shù)專門人才所必需的 CAD/CAM 的基本知識(shí)和基本技能， 初步形成解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力， 為學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)和職 業(yè)技能打下基礎(chǔ)，并注意滲透思想教育，樹(shù)立良好的職業(yè)道德。該課程的課程目標(biāo)如下： (一) 知識(shí)目標(biāo) 1. 了解機(jī)械零件的特征分析

3、和造型方法。 2. 掌握二維草圖的繪制方法。 3. 掌握運(yùn)用特征進(jìn)行三維實(shí)體造型的基本方法。 4. 了解曲面造型的基本方法。 5. 掌握MasterCAM二維刀具路徑和三維刀具路徑的常用方法并生成 G代碼。 6. 掌握簡(jiǎn)單模具型腔的刀具路徑和中等復(fù)雜難度的零件刀具路徑。 (二) 能力目標(biāo) 1. 會(huì)正確合理地選擇零件造型的各種方法。 2. 會(huì)正確合理地選擇各種加工方法。 3. 培養(yǎng)學(xué)生具備運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的初步能力。 (三) 品性目標(biāo) 1. 培養(yǎng)學(xué)生溝通能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。 第一頁(yè)共七頁(yè) 2. 培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的職業(yè)道德。 機(jī)械 CAD/CAM ( MasterCAM )“

4、說(shuō)課”提綱 機(jī)電系數(shù)控教研室 杜薇 3. 培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。 4. 培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)量意識(shí)、安全意識(shí)。 二、課程設(shè)計(jì)的理念與思路 以學(xué)生未來(lái)發(fā)展為目標(biāo)，整合教學(xué)內(nèi)容。 依據(jù)課程性質(zhì)和任務(wù)， 將課程教學(xué)與學(xué)生職業(yè)基 礎(chǔ)能力有機(jī)結(jié)合。強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，以培養(yǎng)學(xué)生良好的動(dòng)手能力為目標(biāo)，為學(xué)生步入社 會(huì)，能夠適應(yīng)工作崗位和繼續(xù)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 實(shí)施基于例題分析、行為導(dǎo)向的“三導(dǎo)”教學(xué)模式。即“學(xué)生提問(wèn)引導(dǎo)，老師講授主導(dǎo)， 同學(xué)討論傳導(dǎo)”。通過(guò)采用這種教學(xué)模式，將學(xué)生關(guān)注的實(shí)際問(wèn)題引入課堂教學(xué)中，融知識(shí)傳 授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)教育于一體，發(fā)揮學(xué)生主體地位，學(xué)中做，做中學(xué)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)

5、和思 考的積極性，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)、觀察和評(píng)價(jià)的能力，認(rèn)識(shí)、分析和解決問(wèn)題的能力。 “活動(dòng)導(dǎo)向設(shè)計(jì)”的教學(xué)方法。在課程教學(xué)中以四階段教學(xué)法為主，融入案例教學(xué)法、討 論教學(xué)法、 發(fā)現(xiàn)式教學(xué)法、 專題式教學(xué)法等多種教學(xué)方法的方法組合。 適時(shí)選用提問(wèn)、 討論、 演示等生動(dòng)多樣的形式，設(shè)置教學(xué)情境，營(yíng)造師生互動(dòng)、生生互動(dòng)的學(xué)習(xí)氛圍，提高教學(xué)的吸 引力、感染力。 考核方式突出“四個(gè)注重”?？己藘?nèi)容“注重”能力，考核形式“注重”多樣化，考核評(píng) 價(jià)“注重”過(guò)程，考核機(jī)制“注重”多種獎(jiǎng)勵(lì)。注重過(guò)程考核，堅(jiān)持全面評(píng)價(jià)，強(qiáng)調(diào)知行統(tǒng)一， 對(duì)學(xué)生素質(zhì)養(yǎng)成起到積極作用。 三、學(xué)生基礎(chǔ)和智能特點(diǎn)分析 這門課按照該專業(yè)的人才培

6、養(yǎng)方案要求開(kāi)設(shè)在大學(xué)二年級(jí)， 學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了機(jī)械制圖 、 CAD技能訓(xùn)練、數(shù)控加工技術(shù)等課程，具備具備了一定的專業(yè)理論基礎(chǔ)和二維繪圖的 能力。學(xué)習(xí)主動(dòng)性強(qiáng)，對(duì)知識(shí)的渴求欲望高； 處理實(shí)際問(wèn)題的應(yīng)變能力有待培養(yǎng)；協(xié)作組織 等關(guān)鍵能力正在構(gòu)建。學(xué)生正走向關(guān)鍵能力自我構(gòu)建的“成熟期”。合理改革運(yùn)用行動(dòng)導(dǎo)向教 學(xué)，項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)，可提高其技術(shù)能力和綜合素質(zhì)。 四、課程內(nèi)容的選取和教學(xué)組織安排 為了實(shí)現(xiàn)本課程的知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和品性目標(biāo)，提高課程內(nèi)容的針對(duì)性和適用性, 將 課程內(nèi)容進(jìn)行分類展示： 1. MasterCAM概述。通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，了解 MasterCAM勺主要功能，熟悉 MasterCAM

7、勺 工作界面和工作環(huán)境的設(shè)置方法，學(xué)會(huì)正確使用工具按鈕和菜單命令，掌握文件管理的方法。 在使用軟件的過(guò)程中要學(xué)會(huì)MasterCAM快捷鍵的使用，以提高工作效率。 2. 二維圖形繪制。二維圖形的繪制是圖形繪制的基礎(chǔ)，在 MasterCAM中，通過(guò)CAD模塊定 義需要加工工件的形狀，通過(guò)CAM模塊編制刀具路徑。通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)， 掌握繪制二維圖形 的各種方法，包括點(diǎn)、直線、圓弧、倒圓角、曲線、矩形、倒角、文字、橢圓、多邊形的構(gòu)建 等。并能根據(jù)實(shí)際情況使用適當(dāng)?shù)姆椒焖倮L制二維圖形。 3. 幾何圖形的編輯。通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，掌握修整、轉(zhuǎn)換、刪除等幾種幾何圖形編輯命令 的使用方法，并能根據(jù)實(shí)際情況在繪

8、圖中交替使用繪圖命令與編輯命令， 加快圖形的繪制速度， 機(jī)械 CAD/CAM ( MasterCAM )“說(shuō)課”提綱 機(jī)電系數(shù)控教研室 杜薇第 二 頁(yè) 共 七 頁(yè) 提高繪圖效率。 本項(xiàng)目可以和項(xiàng)目 2結(jié)合起來(lái)學(xué)習(xí)。 如果僅僅熟悉基本的繪圖命令， 仍可能無(wú)法繪制出復(fù) 雜的圖形， 甚至還要使用計(jì)算器來(lái)算出正確的坐標(biāo)。 因此本項(xiàng)目的主要目的就是將基本圖形的 繪制方法加以擴(kuò)展應(yīng)用，以繪制多變的幾何圖形。MasterCAM提供了三種主要的圖形編輯功能， 即修整、轉(zhuǎn)換與刪除。 4. 圖形標(biāo)注。通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，掌握各種尺寸標(biāo)注的方法和編輯尺寸標(biāo)注的方法。尺寸 標(biāo)注是一般繪圖過(guò)程中不可缺少的步驟。Maste

9、rCAM有較強(qiáng)的標(biāo)注功能，不僅能標(biāo)注尺寸，而 且能夠標(biāo)注注釋，進(jìn)行引出標(biāo)注及繪制剖面線。 5. 曲面和曲線的構(gòu)建。通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，理解 MasterCAM軟件的坐標(biāo)系、構(gòu)圖面、視角 及工作深度等基本概念， 準(zhǔn)確地觀察和繪制三維線架模型， 并在此基礎(chǔ)上， 構(gòu)建各種曲面模型， 包括直紋曲面、舉升曲面、昆氏曲面、旋轉(zhuǎn)曲面、掃描曲面、牽引曲面、曲面倒圓角等，并能 使用曲面和曲線的編輯功能，完成復(fù)雜曲面的構(gòu)建。通過(guò)對(duì)典型曲面構(gòu)建方法的學(xué)習(xí)、模仿， 掌握在線架模型基礎(chǔ)上構(gòu)建各種曲面模型的基本方法。 6. 三維實(shí)體造型。通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，掌握三維實(shí)體造型的構(gòu)建和編輯命令的使用方法， 包括擠出實(shí)體、旋轉(zhuǎn)、掃

10、掠、舉升、倒圓角、倒角、薄殼、布林運(yùn)算、牽引面、修整實(shí)體等， 并能在此基礎(chǔ)上，完成復(fù)雜三維實(shí)體的構(gòu)建。通過(guò)對(duì)典型三維實(shí)體構(gòu)建方法的學(xué)習(xí)和模仿， 掌 握構(gòu)建各種三維實(shí)體模型的基本方法。 與線框造型、曲面造型相比，利用實(shí)體造型的方法來(lái)描 述物體，能更全面地反映物體的所有屬性，如體積、重量、重心等。因此，實(shí)體造型可以為設(shè) 計(jì)、工程分析、制造（CAD/CAE/CAM體化的應(yīng)用提供一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型。實(shí)體造型方法 正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 7. CAM加工基礎(chǔ)。通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，掌握在生成刀具路徑之前對(duì)加工工件的大小、材料 及刀具等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并學(xué)會(huì)操作管理、刀具路徑模擬、仿真加工及后處理的方法。 C

11、AD/CAM系統(tǒng)的最終目的是要生成用戶 CNCg制器可以解讀的NC程序，一般需要經(jīng)過(guò)以 下三個(gè)步驟：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM及后處理（POST。CAD的功 能是生成機(jī)械加工中工件的幾何模型；CAM勺功能是生成一種通用的刀具位置（刀具路徑）的 數(shù)據(jù)文件（NCI文件），該文件中還包含有加工中進(jìn)刀量、主軸轉(zhuǎn)速、冷卻控制等指令；后處 理的功能則是使用CNC控制器相應(yīng)的后處理器將 NCI文件解譯為用戶CNC控制器可以解讀的 NC程序。在前面的項(xiàng)目中已經(jīng)學(xué)習(xí)了有關(guān) CAD部分的內(nèi)容，從本項(xiàng)目開(kāi)始將介紹機(jī)械加工的 有關(guān)知識(shí)。在生成刀具路徑之前，首先需要對(duì)要加工工件的大小、材料以及加工用

12、的刀具等進(jìn) 行設(shè)置。 8. 二維銑削加工。通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步掌握MasterCAM銑床加工系統(tǒng)中工件、刀具、 材料等基本參數(shù)的設(shè)置，通過(guò)典型實(shí)例掌握銑床二維加工系統(tǒng)中各加工模塊的功能及使用方 法。主要包括外形銑削加工、挖槽銑削加工、鉆孔與鏜孔加工、面銑削加工的參數(shù)設(shè)置方法， 最終完成零件的加工并生成數(shù)控機(jī)床使用的NC程序。學(xué)會(huì)使用操作管理器進(jìn)行刀具路徑模擬、 加工模擬及通過(guò)選擇的后處理器進(jìn)行后處理生成NCI文件和NC文件的方法。MasterCAM二維 機(jī)械 CAD/CAM （ MasterCAM ）“說(shuō)課”提綱 機(jī)電系數(shù)控教研室 杜薇第 三 頁(yè) 共 七 頁(yè) 刀具路徑模塊用來(lái)生成二維刀具加

13、工路徑，包括外形銑削、挖槽、鉆孔、面銑削、全圓銑削等 加工路徑。各種加工模塊生成的刀具路徑一般由加工刀具、加工零件的幾何模型及各模塊的特 有參數(shù)來(lái)定義。不同模塊可進(jìn)行加工的幾何模型和參數(shù)各不相同。 9. 三維銑削加工。通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)， 掌握三維銑床加工系統(tǒng)中的加工類型、 各加工模塊 的功能以及各模塊基本參數(shù)的設(shè)置方法。通過(guò)典型實(shí)例掌握銑床三維加工系統(tǒng)中各加工模塊的 功能、參數(shù)設(shè)置及使用方法，最終完成三維曲面和實(shí)體零件的加工并生成數(shù)控機(jī)床使用的NC 程序。學(xué)會(huì)使用操作管理器進(jìn)行刀具路徑模擬、 加工模擬及通過(guò)選擇的后處理器進(jìn)行后處理生 成NCI文件和NC文件的方法。曲面刀具路徑用來(lái)加工曲面、實(shí)體

14、或?qū)嶓w表面。大部分復(fù)雜的 空間形狀的零件(如模具等)都要用曲面加工功能來(lái)加工。 MasterCAM有兩大類曲面刀具路徑：粗加工和精加工路徑。而粗加工必須在精加工之前執(zhí) 行。其中粗加工共有8種刀具路徑，精加工有10種刀具路徑。 五、教學(xué)模式及教學(xué)方法手段 教有常法，但無(wú)定法，貴在得法。在教學(xué)過(guò)程中，不僅要使學(xué)生“知其然”，還要使學(xué)生 “知其所以然”。為了達(dá)到教學(xué)目標(biāo)、 突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，本課程以“四階段教學(xué)法”為主， 在教學(xué)中融入 “案例教學(xué)法”、“討論式教學(xué)法”、“質(zhì)疑啟發(fā)教學(xué)法”、“總結(jié)歸納教 學(xué)法”等多種教學(xué)方法的方法組合。在課堂教學(xué)中，適時(shí)選用提問(wèn)、討論、演示等生動(dòng)多樣的 形式，調(diào)動(dòng)學(xué)

15、生參與教學(xué)的積極性。 四階段教學(xué)法的使用目的主要是培養(yǎng)學(xué)生自主觀察能力和自主學(xué)習(xí)能力，其實(shí)施過(guò)程主 要分為四個(gè)階段： 1、準(zhǔn)備階段：以教師的行為占主導(dǎo)地位，教師需調(diào)動(dòng)學(xué)員的學(xué)習(xí)積極性。主要教學(xué)方式 為講解式。一般過(guò)程為：教師通過(guò)提問(wèn)了解學(xué)員對(duì)新課題的準(zhǔn)備情況和現(xiàn)有基礎(chǔ)，然后引入課 題，如介紹所要加工工件的性能等。 2教師示范：本階段，教師的行為仍占主導(dǎo)地位，教師的主要任務(wù)是： (1) 首先將整個(gè)過(guò)程熟練準(zhǔn)確地示范一遍，之后再分步示范。 (2) 在分步示范中講清楚三個(gè)問(wèn)題，即：“做什么”、“怎樣做”以及“為什么要這樣 做”，與傳統(tǒng)理論教學(xué)課堂演示的不同點(diǎn)在于：理論課教學(xué)的演示是使學(xué)員獲得感性知識(shí)

16、、加 深對(duì)理論知識(shí)的理解；而四階段法的教師示范卻要讓全體學(xué)員都知道教師是怎樣做的，他們接 著也要這樣做。 3、學(xué)員模仿：在第三階段，學(xué)員的行為占主導(dǎo)地位。首先由教師挑選三個(gè)學(xué)員，好的、 中等、差的各一名。學(xué)員按照教的示范步驟重復(fù)一遍，必要時(shí)還應(yīng)解釋一下他在干什么，為什 么這樣做。教師也可以加一些補(bǔ)充說(shuō)明。教師觀察學(xué)員的模仿過(guò)程，從中得到信息反饋，了解 學(xué)員理解、掌握的程度。如果學(xué)員的模仿完全正確無(wú)誤，就可以進(jìn)行下一階段，否則，則要重 復(fù)第二和第三階段。 4、歸納練習(xí)：教師布置一些練習(xí)題讓學(xué)員獨(dú)立完成，自己在旁邊監(jiān)督、觀察練習(xí)的整個(gè) 過(guò)程，認(rèn)可練習(xí)的結(jié)果，糾正出現(xiàn)的錯(cuò)誤。在第四階段，教師和學(xué)員的

17、行為比例基本相同。 六、課程對(duì)教學(xué)條件的要求及現(xiàn)實(shí)情況 1. 師資要求 (1) 從事本課程教學(xué)的專任教師應(yīng)具有備的相關(guān)知識(shí)、能力和資質(zhì) 具備高校教師資格； 具備具備機(jī)械零件三維數(shù)字建模能力以及 CAM數(shù)控加工專業(yè)技能； 具備教學(xué)組織、管理及協(xié)調(diào)能力。 (2) 從事本課程教學(xué)的兼職教師應(yīng)具有備的資質(zhì) 具備機(jī)械制圖與識(shí)圖專業(yè)知識(shí)，精通 CAD/CA技術(shù)工作，表達(dá)能力強(qiáng)，具有一定的教學(xué)經(jīng) 驗(yàn)。 (3) 師資配備 目前滿足師資要求能夠承擔(dān)本課程教學(xué)任務(wù)的專職教師有 5 人。 2. 教學(xué)環(huán)境 為了能夠結(jié)合完成課程任務(wù)、 實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)之需要及教學(xué)環(huán)境實(shí)際配置之狀況， 計(jì)算機(jī)輔 助設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的機(jī)械 CA

18、D/CAMMasterCAM課程教學(xué)需要配備安裝有 MasterCAM軟 件的 CAD/CAM 實(shí)驗(yàn)室。 3. 教學(xué)資料 教材：MasterCAM基礎(chǔ)與應(yīng)用 主編：彭寬平華中科技大學(xué)出版社 參考書(shū)：CAM實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)手冊(cè)校編教材 MasterCAM 實(shí)用教程 主編：孫中柏 人民郵電出版社 七、單元說(shuō)課 下面我將通過(guò)一個(gè)學(xué)習(xí)模塊來(lái)簡(jiǎn)單說(shuō)明我的教學(xué)過(guò)程。 (一) 本單元教學(xué)實(shí)現(xiàn)的課程目標(biāo) 授課內(nèi)容：實(shí)踐任務(wù)三維銑削加工 課 時(shí)： 2 課時(shí) 授課目的與要求：針對(duì)三維銑削加工中較常用的加工模塊進(jìn)行實(shí)踐操作，要求學(xué)生能夠選擇正確的加 工方式，鍛煉學(xué)生解決問(wèn)題的能力。 (二) 教學(xué)模式實(shí)施步驟和要求 1. 準(zhǔn)

19、備階段：以教師的行為占主導(dǎo)地位，教師需調(diào)動(dòng)學(xué)員的學(xué)習(xí)積極性。主要教學(xué)方式為 講解式。一般過(guò)程為： ( 1)歸納復(fù)習(xí)上次課內(nèi)容； ( 2)引入新課； (3) 說(shuō)明本次課需掌握的知識(shí)點(diǎn)； (4) 明確本次課練習(xí)具備能力目標(biāo)。 2. 教師示范：本階段，教師的行為仍占主導(dǎo)地位，教師的主要任務(wù)是： 機(jī)械 CAD/CAM ( MasterCAM )“說(shuō)課”提綱 機(jī)電系數(shù)控教研室 杜薇第 五 頁(yè) 共 七 頁(yè) (1) 首先以典型實(shí)例將整個(gè)過(guò)程熟練準(zhǔn)確地示范一遍，之后再分步解說(shuō)示范，同時(shí)強(qiáng)調(diào) 操作要點(diǎn)。 (2) 在分步示范中講清楚三個(gè)問(wèn)題，即：“做什么”、“怎樣做”以及“為什么要這樣 做”。 |工作設(shè)定|斗|粗加工|斗 平行銃削 曲面精加工 殘料清角 曲面精加工 交線清角 曲面精加王 3學(xué)生模仿：本階段，學(xué)員的行為占主導(dǎo)地位。 在學(xué)生模仿的過(guò)程中，教師要注意觀察， 并挑選學(xué)生按照教師的示范步驟重復(fù)一遍，必要 時(shí)還應(yīng)解釋一下他在干什么，為什么這樣做。教師可以在這一環(huán)節(jié)組織學(xué)生討論，并做補(bǔ)充說(shuō) 明。教師觀察學(xué)員的模仿過(guò)程，從中得到信息反饋，了解學(xué)員理解、掌握的程度。如果學(xué)員的模仿完全正 確無(wú)誤，就可以進(jìn)行下一階段，否則，則要重復(fù)第二和第三階段。 4. 歸納練習(xí)：在第四階段，教師和學(xué)員的行為比例基本相同。 教師布置任務(wù)(一般難于示例，作為提高)，讓學(xué)員獨(dú)立完成，自己在旁邊監(jiān)督