CAD技术在钳工实训教学中的应用

摘 要：本文针对传统的钳工教学存在的问题,探讨运用CAD技术与钳工实训教学相结合的教学模式,在实践中使用了SolidWorks软件,以五角定位组合件为例介绍了CAD技术在钳工教学中的应用.

关 键 词：CAD软件钳工实训三维模型五角定位组合件

钳工基本操作技能教学进入到对称类零件和配合类零件的加工阶段后,学生普遍感到学习困难,进步很慢.例如在五角定位组合件的钳加工教学过程中,其工艺编排是否合理直接关系到加工的时间和工件的精度,在教学中有大量的工艺问题是学生较难理解和接受的内容,需要进行详细分析和讨论.因此,怎样在课堂中既能吸引学生的注意力提高学习的兴趣,又能很直观地让学生掌握零件的加工工艺,是我们在钳工教学中必须探讨的问题.笔者在实践中把SolidWorks软件应用于钳工实训教学中,收到了良好的教学效果.以下就钳工教学中如何运用这一新技术、新方法提高课堂教学效果作一探讨.

一、CAD技术及软件

CAD技术即计算机辅助设计（CAD-ComputerAidedDesign）技术,是指利用计算机及其图形设备进行辅助设计工作,利用计算机进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作.常用的CAD软件有SolidWorks、UG、Pro/Engineer、UnigraphicsNX等集二维、三维、CAD/CAM于一体的众多国内外软件.三维CAD软件能够更加直观、准确地反映实体和特征,主要包括了交互技术、图形变换技术、曲面造型和实体造型技术等功能.采用交互式系统,人们可以边构思、边打样、边修改,随时可从图形终端屏幕上看到每一步操作的显示结果,非常直观.SolidWorks软件是基于Windows开发的三维CAD系统,其特征造型与参数化功能非常强大,可以十分方便地实现机械零件的三维实体造型、装配及工程图生成,同时操作简单方便、易学易用,对于熟悉微软的Windows系统的用户,基本上就可以用SolidWorks进行设计,所以在工程行业具有广泛的应用前景；SolidWorks可以动态地查看装配体的所有运动,并且可以对运动的零部件进行动态的干涉检查和间隙检测.

二、CAD技术在钳工实训教学中的应用

以五角定位组合件为例.

1.传统五角定位组合件教学中的问题

五角定位组合件（如图1所示）在模具制造与设计专业高级工段中作为钳工训练课题,是非常典型的既具有对称要求,又有互配要求的组合件,也是第三届全国技工院校技能大赛钳工比赛高级工组的竞赛题目.在传统的教学中,教师一般用静态的平面图来讲解工艺要求和测量方法,需要依靠学生丰富的空间想象能力,学生在学习中感觉枯燥乏味并且对各零件及其装配关系难以理解.

虽然随着现代教育技术的发展及其应用,尤其是多媒体PPT课件的应用大大提高了学生学习的兴趣,增强了课堂中的互动,但是,还仍然存在着局限性和不足之处,不能够满足钳工的工艺教学要求.因此,如何利用新技术、新方法提高课堂教学效果已成为迫在眉睫的问题.

2.基于SolidWorks的五角定位组合件教学

在钳工实训的实际教学过程中,教师利用SolidWorks软件辅助教学,具有非常重要的作用.利用SolidWorks软件对五角定位组合件进行三维实体造型后（如图2所示）,把五角定位组合件装配图和五角定位组合件零件图对应起来,可以让学生对五角定位组合件具有形象直观的感性认识,能够帮助学生更好地理解空间形体,利于学生思维的形成和深化,提高教学效果.

（1）五角定位组合件装配精度高,则势必提高各零件的形状和位置精度,零件精度比较难控制,不易保证尺寸.如果各零件的关键尺寸采用正弦规和量块组合用杠杆百分比测量,则必须准确计算出各打表尺寸.用常规方法计算出各零件的关键尺寸后进行画线、加工,计算工作量较大,对于数学基础不是特别好的技工院校学生而言更加容易出错.在SolidWorks软件中用三维草图,方法便捷、高效,既满足了设计要求,又保证了工艺要求.

（2）我们借助SolidWorks对五角定位组合件进行建模,能很好表达五角定位组合件装配关系,各个零件的形状及其连接关系并能进行实时动态变换和视图定向,使学生看清对装配精度有直接影响的关键要素,让学生自己分析各零件的形状特征,逐步增加他们对五角定位组合件各零件和装配后的感性认识,帮助学生实行从二维到三维的转换,充分发挥学生的空间想象能力.

（3）SolidWorks不仅具有强大的装配功能,而且还可以对装配体五角定位组合件进行动态工作过程运动模拟.在五角定位组合件实际教学中,教师借助这种功能可以直观地给学生讲解装配图中各零件的相互位置关系、装配方式,使学生更好得理解装配图表达的装配体的装配效果,与装配图对应起来分析可以提高阅读装配图的能力.

所以,将传统五角定位组合件和SolidWorks软件三维建模结合的钳工教学,从效果和作用上来看,是钳工教学模式的革新和进步.此外,基于SolidWorks的五角定位组合件教学不但易于实现,而且能结合实际,可以更好地调动学生的积极性,提高教学的效果.因此,在钳工教学中采用CAD技术具有很好的实用价值和实践效果.

随着教学改革的日益深入,现代化教学手段在传统的钳工教学中应用的必要性也逐渐显现出来.教师把CAD技术与钳工实训教学有机地结合起来,通过动画制作,逼真、直观地把五角定位组合件的装配关系和工作原理表现了出来,体现了CAD技术在钳工实训教学中“把图样变动画,将枯燥变生动”的精髓,使学生对各种对称零件和组合件的复杂运动规律有较清晰的印象,提高了学生的学习兴趣；便于学生非常精确地了解各零件的装配关系、影响装配精度的原因,弥补了传统钳工教学方法的不足,从而取得了良好的教学效果.