《CAD CAM技术应用》课程大纲

PAGEPAGE17《CAD/CAM技术应用》课程大纲一、课程性质和任务1.课程性质本课程是数控技术专业、模具设计与制造专业必修的专业核心课，属两个专业学生职业资格考工考证必备知识和技能的重要支撑课程。本课程授课方式为理论与实训教学同步进行的理实一体化教学。2.课程任务本课程主要讲授应用CAD/CAM软件进行有关项目产品计算机辅助建模和数控铣削加工（含加工中心，下同）程序的辅助编制的原理和步骤，同时对项目产品进行数控加工等内容。课程依据零件数控加工的流程设计教学流程，即按照零件结构分析、零件技术要求分析、数控加工工艺分析与加工工艺设计、零件建模、数控加工编程编制、数控加工准备、工件加工与精度控制、清扫机床、工件检测与教学评价的流程组织教学，并能应用数控机床进行零件的加工。在先修《数控加工编程与操作》（主要讲授手工编程及零件加工）的基础上，培养学生应用CAD/CAM软件进行从较简单零件到中等复杂程度零件的计算机辅助建模和数控铣削加工程序的辅助编制的能力，同时进一步提高学生制定中等复杂程度零件数控加工工艺和数控机床的操作的能力。二、课程衔接关系根据专业人才培养目标，先修课程主要包括《现代机械制图》及实训、《机械分析应用基础》及实训、《机械制造技术基础》及实训、《机械加工实训》、《数控加工编程与操作》，后续课程主要包括《数控加工综合实训》、《毕业设计与顶岗实习》。三、教学目标1．知识应用和学习目标1）进一步熟练掌握机械制图、工程材料、公差配合、加工工艺、件装夹定位、工具量具等基础知识。2）掌握软件辅助建模的相关知识。如特征、草图及其常用工具指令、编辑的相关工具指令、实体及曲面功能等。3）掌握软件辅助编程的相关知识。如模型调入、创建程序、加工方法的合理选择、不同加工方法的选项选择及参数设置、仿真及后置处理等。4）进一步熟练掌握数控加工程序传输的有关知识。5）掌握零件装夹定位的有关基础知识。2．能力培养目标1）具有中等复杂程度零件结构、技术要求等分析的能力；2）具备熟练使用一种CAD/CAM软件进行中等复杂程度零件建模的能力；3）具有分析和设计中等复杂程度零件加工工艺的能力；4）具备熟练使用一种CAD/CAM软件进行中等复杂程度零件辅助编制数控加工程序的能力；5）具备对CAD/CAM软件辅助编制的数控加工程序进行模拟仿真和后置处理的能力；6）具有操作数控机床加工上述零件的能力。3．素质目标1）培养学生自我学习和自我发展的能力，有针对性地进行自学和超前学习；2）培养学生产品质量意识、生产安全意识；3）培养学生团队合作意识、沟通能力；4）培养学生创新意识和能力四、课程教学内容与要求课程依据顺德及其周边地区CAD/CAM技术应用的领域遴选教学内容，选取在该地区应用较为广泛的一种典型的CAD/CAM软件为教学工具。课程从产品手板（模型）行业、塑料模具零件中遴选了7个项目作为课堂教学任务，另外配备了相应的课外学习项目，教学所用软件采用CimatronE版本。课程具体教学项目安排如下表所示。表《CAD/CAM技术应用》课程项目序号项目名称参考学时说明1模板建模与数控加工编程16单元项目2烟灰缸建模与数控加工编程12单元项目3相机建模与数控加工编程12单元项目4皂盒面壳建模与数控加工编程16单元项目5塑料瓶模具主要零件建模与数控加工编程28综合项目6充电器上壳建模与分模13综合项目7充电器上壳模具主要零件数控加工编程23综合项目8CimatronE基础（课外自主学习资料与课外自主完成项目）9逆向工程产品建模与数控加工编程10产品建模、分模与数控加工编程11新产品开发（学生定产品）在进行了前4个单元的项目训练后，进行阶段总结，进行第9单元项目的测绘与设计工作，这是进行产品开发的常规手段；在进行了5~7项目项目训练后，进行项目10的训练；最后第11单元以一款新产品的开发项目作为课程的结束，在新产品开发过程中，学生分组进行，根据一个具体的产品（如闹钟、玩具）进行产品工业造型设计、产品三维结构设计，绘出产品装配图和零件二维图。对产品样板进行数控编程和上机加工，并可延伸到毕业设计与制作阶段，进行模具结构设计，模具数控编程加工。具体教学内容及要求如下。（一）项目一：模板建模与数控加工编程1．项目教学任务分解序号任务分解教学资料1任务1：模板结构分析教学录像、教学要求、知识点、技能点、重点难点、教学设计、评价考核、教材内容、演示文稿(PPT)、教学课件（录屏）、习题作业等。2任务2：模板基本体建模3任务3：模板四周凹槽建模4任务4：模板数控加工工艺分析5任务5：模板粗加工编程6任务6：模板底面精加工编程7任务7：模板侧面精加工编程8任务8：模拟加工与后置处理9任务9：模板数控机床加工2．项目教学要求1）了解计算机辅助设计与辅助编制数控加工程序概念。2）初步了解利用CAD/CAM软件进行计算机辅助设计与辅助编制数控加工程序的一般步骤与方法。3）掌握草图的直线、圆、倒角、尺寸标注等指令。4）掌握新建拉伸实体、删除拉伸实体等功能。5）掌握特征镜像阵列、特征线性阵列等编辑功能。6）掌握2.5轴加工工艺中的型腔环切铣削、开放轮廓铣、封闭轮廓铣功能。7）掌握数控加工程序后处理的方法。8）在数控铣床上完成零件的加工。3．项目教学重点难点1）教学重点①掌握新建拉伸实体、删除拉伸实体等功能的原理和方法、步骤。②掌握特征镜像阵列、特征线性阵列的原理和方法、步骤。③掌握2.5轴加工工艺中的型腔环切铣削、开放轮廓铣、封闭轮廓铣的原理和方法、步骤。2）教学难点①零件中间凹槽型面粗、精加工工艺路线的设计。②零件四周凹槽型面粗、精加工工艺路线的设计。（二）项目二：烟灰缸建模与数控加工编程1．项目教学任务分解序号任务分解教学资料1任务1：烟灰缸结构分析教学录像、教学要求、知识点、技能点、重点难点、教学设计、评价考核、教材内容、演示文稿(PPT)、教学课件（录屏）、习题作业等。2任务2：烟灰缸建模3任务3：烟灰缸数控加工工艺分析4任务4：烟灰缸粗加工编程5任务5：烟灰缸精加工编程6任务6：模拟加工与后置处理7任务7：烟灰缸数控机床加工2．项目教学要求1.熟练分析一般图纸利用计算机辅助设计与辅助编制数控加工程序。2.掌握实体圆角功能、带拔模角度拉伸方法。3.掌握特征旋转阵列等编辑功能。4.掌握3轴体积铣加工工艺中的毛坯环切、2.5轴轮廓铣带拨模角度轮廓铣功能。5.能一般处理细槽粗精加工工艺流程。6.掌握数控加工程序后处理的方法。7.在数控铣床上完成零件的加工。3．项目教学重点难点1）教学重点①拉伸实体同时增加拔模斜度、实体圆角等功能的原理和方法、步骤。②特征旋转阵列的原理和方法、步骤。③一般模型加工思路。④3轴体积铣加工工艺中的毛坯环切的原理和方法、步骤。⑤2.5轴轮廓铣带拨模角度轮廓铣的原理和方法、步骤。2）教学难点①零件四个细槽粗精加工工艺路线设计、加工方法选择、加工工艺参数选择。②零件斜壁面精加工工艺路线设计、加工方法选择、加工工艺参数选择。（三）项目三：相机建模与数控加工编程1．项目教学任务分解序号任务分解教学资料1任务1：相机结构分析教学录像、教学要求、知识点、技能点、重点难点、教学设计、评价考核、教材内容、演示文稿(PPT)、教学课件（录屏）、习题作业等。2任务2：相机建模3任务3：相机数控加工工艺分析4任务4：相机粗加工编程5任务5：相机精加工编程6任务6：模拟加工与后置处理7任务7：相机数控机床加工2．项目教学要求1）熟悉利用CAD/CAM软件进行计算机辅助设计与辅助编制数控加工程序的一般步骤与方法。2）掌握草图的绘制、基准面与基准轴的创建等指令。3）掌握新建旋转实体、删除旋转实体等功能。4）掌握实体倒圆角、面切除等编辑功能。5）掌握新建刀路轨迹、创建零件、创建毛坯的方法，掌握体积铣中毛坯环切3D功能。6）掌握零件精加工与半精加工中根据角度精铣及精铣所有功能的方法和步骤。7）掌握数控加工程序仿真与后处理的方法。8）在数控铣床上相机零件的加工。3．项目教学重点难点1）教学重点①新建旋转实体、删除旋转实体等功能的原理和方法、步骤。②实体倒圆角、面切除的原理和方法、步骤。③体积铣中毛坯环切3D、根据角度精铣、精铣所有的原理和方法、步骤。2）教学难点①相机前镜头及眺望镜斜面粗精加工工艺路线设计、加工方法选择、加工工艺参数选择。②相机底面清角加工范围、加工方法选择与工艺参数设置。（四）项目四：皂盒面壳建模与数控加工编程1．项目教学任务分解序号任务分解资料要求1任务1：皂盒面壳结构分析教学录像、教学要求、知识点、技能点、重点难点、教学设计、评价考核、教材内容、演示文稿(PPT)、教学课件（录屏）、习题作业等。2任务2：皂盒面壳建模3任务3：皂盒面壳数控加工工艺分析4任务4：皂盒面凹面加工编程5任务5：皂盒面凸面加工编程6任务6：模拟加工与后置处理7任务7：皂盒面壳数控机床加工2．项目教学要求1）掌握利用CAD/CAM软件进行计算机辅助设计与辅助编制数控加工程序的一般步骤与方法。2）掌握删除旋转等实体造型指令。3）掌握拔模、实体倒圆角、抽壳等实体工程特征功能。4）掌握实体镜像阵列等编辑功能。5）掌握2.5轴型腔铣削功能、体积铣中环切3D功能的设置步骤与注意事项。6）掌握零件精加工与半精加工中精铣所有功能的方法和步骤。7）掌握数控加工程序仿真与后处理的方法。8）在数控铣床上皂盒零件的加工。3．项目教学重点难点1)教学重点①拔模、实体倒圆角、抽壳等功能的原理和方法、步骤。②实体镜像阵列、删除旋转的原理和方法、步骤。③2.5轴型腔铣削功能、体积铣中环切3D功能的原理和方法、步骤。2）教学难点①加工皂盒凹腔与凸面的先后顺序及不同装夹方式。②加工凸面时加工坐标系的重新设置及其原理、方法、步骤。（五）项目五：塑料瓶模具主要零件建模与数控加工编程1.项目教学任务分解序号任务分解教学资料1任务1：塑料瓶模具主要零件结构分析教学录像、教学要求、知识点、技能点、重点难点、教学设计、评价考核、教材内容、演示文稿(PPT)、教学课件（录屏）、习题作业等。2任务2：塑料瓶模具主要零件建模3任务3：塑料瓶模具主要零件数控加工工艺分析4任务4：塑料瓶模具主要零件粗加工编程5任务5：塑料瓶模具主要零件精加工编程6任务6：模拟加工与后置处理7任务7：塑料瓶瓶口电极设计与加工编程8任务8：塑料瓶模具主要零件加工2.项目教学要求1）掌握CAD/CAM软件进行参数化辅助设计与辅助编制数控加工程序的一般步骤与方法。2）掌握草图的几何约束、尺寸约束、过约束、增加参考、变为参考线等指令。3）掌握实体生成常用命令：拉伸、旋转指令中各选项设置的功能。4）掌握实体圆角、拔模指令的功能及在不同情况下的使用要领。5）掌握体积铣加工编程中的粗加工环切铣、二次开粗的功能。6）掌握曲面铣加工编程中的精铣水平区域、根据角度精铣的功能。7）掌握钻孔加工编程中的点钻(G81)、深孔啄进钻(G83)、铰孔(G85)的方法。8）初步掌握零件不能完全加工的局部电极创建的基本流程，加工编程参数设置。9）在数控铣床上完成零件的加工。3.项目教学重点难点1）教学重点①草图的几何约束、尺寸约束、过约束、增加参考、变为参考线等指令的使用。②体积铣加工编程中的粗加工环切铣、二次开粗的原理和功能、步骤。③曲面铣加工编程中的精铣水平区域、根据角度精铣的原理和方法、步骤。④钻孔加工编程中的点钻、深孔啄进钻、、铰孔的方法。⑤局部电极创建的基本流程，加工编程参数设置。2）教学难点①实体圆角、拔模指令在不同情况下的使用要领。②加工编程中根据粗加工仿真结果进行二次开粗的选用，加工余量参数设置要点。③曲面精铣加工编程中对加工面、检查面、加工范围边界的灵活合理选择及综合应用。（六）项目六：充电器上壳建模与分模1.项目任务分解序号任务分解资料要求1任务1：充电器上壳结构分析教学录像、教学要求、知识点、技能点、重点难点、教学设计、评价考核、教材内容、演示文稿(PPT)、教学课件（录屏）、习题作业等。2任务2：充电器上壳基本体及凹槽建模3任务3：充电器上壳侧面电源插口建模4任务4：充电器上壳分模设计2.项目教学要求1）懂得阅读产品图纸，对产品的典型结构（成型结构、装配结构、细小结构等）与材料进行分析，对整体的制造工艺方案有初步规划。2）懂得常规的产品造型设计中的实体创建方法：新建、增加、删除实体，实体编辑等功能操作。3）懂得基本的产品造型的空间曲线创建方法：草绘曲线、直接绘制曲线、平移等编辑功能。4）懂得基本的空间曲面创建方法：综合运用空间曲线，熟练使用边界面、混合面等曲面创建与编辑功能。5）懂得产品模具的基本设置：模型导入、文件位置、收缩率、关键参数预设置等；6）懂得基本的分模方法：快速断开、分配面、分模属性、外分模线、内分模线、外分模面、内分模面、毛坯创建、模具部件导出等。7）懂得模具零件的创建方法：分型面缝合、型腔切割、型芯切割、侧向滑块切割。3.项目教学重点难点1）教学重点①产品结构的主要类别，包括成型、装配、细小结构等的作用，结构分析的基本方法和步骤。②产品造型设计的实体造型与编辑，新建、增加、删除、各种编辑的混合造型操作。③产品造型设计的曲线创建与编辑、曲面造型与编辑、实体曲面混合造型。④注塑模具分模设计的模块操作界面、基本设置、操作流程。⑤注塑模具零件的导出、切割获取、文件管理。2）教学难点①造型设计中的空间曲线创建与编辑、空间曲线创建曲面，实体曲面混合造型设计。②分模设计中的分模属性的操作、侧向滑块分型面的创建。③分模设计中的空间曲线与外分模线创建、空间曲面与外分模面设计。④模具零件的创建与文件管理。（七）项目七：充电器上壳模具主要零件数控加工编程1.项目任务分解序号任务分解资料要求1任务1：充电器上壳模具型芯加工工艺分析教学录像、教学要求、知识点、技能点、重点难点、教学设计、评价考核、教材内容、演示文稿(PPT)、教学课件（录屏）、习题作业等。2任务2：模具型芯数控加工程序编制3任务3：充电器上壳模具型腔加工工艺分析4任务4：模具型腔数控加工程序编制5任务5：模具电极设计与数控加工编程6任务6：模具型芯加工7任务7：模具型腔加工2.项目教学要求1）熟练充电器上壳模具零件（型腔、型芯）的大小尺寸分析与总体编程规划、结构测量与策略预判步骤和方法。2）熟练充电器上壳模具零件（型腔、型芯）的结构特征分析与数控加工工艺规划：平面、平缓曲面、陡峭曲面、凹槽曲面、曲面与平面交接、曲面与曲面交接等。3）掌握模具零件（型腔、型芯）的开粗策略，体积铣开粗刀路轨迹选择，开粗切削参数选择。4）掌握模具零件（型腔、型芯）的二次开粗、半精加工策略及所使用的刀路，切削速度、进给速度等切削参数。5）掌握模具零件（型腔、型芯）平面精加工策略及其参数设置。6）掌握模具零件（型腔、型芯）曲面精加工策略及其参数设置。7）掌握模具零件（型腔、型芯）窄小空间、曲面交接处的加工策略及其参数设置。8）初步掌握电极的设计基本流程：电极设计模块、电极处曲面选取、曲面延伸、电极结构创建、激活电极、电极运动模拟、电极导出。9）电极加工编程：开粗刀路及其参数设置、精加工及火花间隙、平动间隙等专用参数设置。10）在数控铣床上完成零件的加工：工件装夹、对刀、程序传输、程序运行、零件检测等。3.项目教学重点难点1）教学重点①模具零件（型腔、型芯、侧向滑块）的大小尺寸、结构分析，加工策略预判，曲面与平面交接处的加工策略、曲面与曲面交界处窄小空间的加工策略制订。②编程前的窄小空间封闭、细小特征删除或保护面等结构预处理方法。③零件整体开粗的原理、刀路、参数以及操作步骤、仿真模拟、加工效果预判。④钻孔加工编程中的点钻、深孔啄进钻的方法。⑤不同结构特征的精加工刀路选择，不同的精加工策略。⑥局部电极创建的基本流程，电极加工编程刀路以及火花间隙等参数设置。1）教学难点①模具零件关键结构特征的判定、加工方法的确定、加工步骤的规划。②模具零件不同结构特征的精加工方法选择、走刀路径控制、切削参数设置。③粗加工整体余量、半精加工余量均匀化、精加工依工艺加工的余量控制方法。（八）项目八：CimatronE基础（课外自主学习资料）序号任务分解学习资料1任务1：CimatronE基本操作学习要求、重点难点、教材内容等。2任务2：CimatronE二维绘图基础3任务3：CimatronE编程基础（九）项目九：淋浴喷头产品建模与数控加工编程（课外自主完成项目）序号任务分解学习资料1任务1：淋浴喷头产品测绘淋浴喷头产品；其他参考资料。2任务2：淋浴喷头产品建模3任务3：淋浴喷头产品数控加工工艺分析4任务4：淋浴喷头产品数控加工程序编制5任务5：模拟加工与后置处理6任务6：淋浴喷头产品加工（十）项目十：某产品建模、分模与数控加工编程（课外自主完成项目）序号任务分解学习资料1任务1：产品建模产品工程图；其他参考资料。2任务2：分模设计3任务3：型芯数控加工工艺分析与数控加工程序编制编程4任务4：型腔数控加工工艺分析与数控加工程序编制编程5任务5：模拟加工与后置处理6任务6：淋浴喷头产品加工（十一）项目十一：自主创新项目（课外自主完成项目）五、教学学时建议本课程是理论实践一体化课程，教学方式为理论讲授与实践操作训练同步进行，按120学时【56学时+4周一体化课程（16*4=64）】进行教学,具体学时分配如下表所示。《CAD/CAM技术应用》课程学时分配表序号项目名称教学内容学时分配教师讲授学生练习与教师指导加工实践教学场所合计学时1项目一：模板建模与数控加工编程1．模板结构分析3103CAD/CAM机房、数控加工实室162．模板建模3．模板数控加工工艺分析4．模板加工程序编制5．模板数控机床加工2项目二：烟灰缸建模与数控加工编程1．烟灰缸结构分析2.572.5CAD/CAM机房、数控加工实室122．烟灰缸建模3．烟灰缸数控加工工艺分析4．烟灰缸加工程序编制5．烟灰缸数控机床加工3项目三：相机建模与数控加工编程1．相机结构分析363CAD/CAM机房、数控加工实室122．相机建模3．相机数控加工工艺分析4．相机加工程序编制5．相机数控机床加工4项目四：皂盒面壳建模与数控加工编程1．皂盒面壳结构分析394CAD/CAM机房、数控加工实室162．皂盒面壳建模3．皂盒面壳数控加工工艺分析4．皂盒面凹面加工程序编制5．皂盒面壳数控机床加工5项目五：塑料瓶模具主要零件建模与数控加工编程1．塑料瓶模具主要零件结构分析5158CAD/CAM机房、数控加工实室282．塑料瓶模具主要零件建模3．塑料瓶模具主要零件数控加工工艺分析4．塑料瓶模具主要零件加工程序编制5．塑料瓶瓶口电极创建与加工编程6．塑料瓶模具主要零件加工6项目六：充电器上壳建模与分模1．充电器上壳结构分析310-CAD/CAM机房132．充电器上壳基本体及凹槽建模3．充电器上壳侧面电源插口建模4．充电器上壳分模设计7项目七：充电器上壳模具主要零件数控加工编程1．充电器上壳模具型芯加工工艺分析4910CAD/CAM机房、数控加工实室232．模具型芯数控加工程序编制3．充电器上壳模具型腔加工工艺分析4．模具型腔数控加工程序编制5．模具电极设计与数控加工程序编制6．模具型芯、型腔合计23.56630.5120六、教学与学习评价1．改革传统的教学评价模式：重新制定了教学质量评价标准，评价体系要有具体的参数指标。如零件加工完成后的尺寸误差、形位误差、表面粗糙度等与图纸技术要求的符合程度。2．使用新的评价方法：过程性评价与目标评价相结合，将工作态度、工作规范、阶段学习结果与最终工作效果相均作为考核内容。3．评价的多元性：结合学生考勤、课堂交流、学生作业、项目考核等进行考核。教学项目技能考核平时完成，占学习总成绩的50%；专业理论知识考试期末进行，占总成绩的35%；学习态度、课堂交流等结合平时教学进行，占总成绩的15%。4．注重学生动手能力和实践中分析问题、解决问题能力的考核，对在学习和应用上有创新的学生应予特别鼓励，全面综合评价学生能力。5．学院督导组听课的建议和教学评价意见。6．学生的教学评价意见，学生的学习接受能力的即时反馈等。七、教学实施建议（一）教学建议1．教学组织原则。“项目驱动、典型示范、少讲多练、弃全求精、重在掌握、兴趣学习、工学结合”。2．教学方法。通过“项目教学法”、“案例教学法”、“行为导向法”，使教学组织的丰富多彩；组织安排企业现场教学，将企业需要的知识按教学规律转化，由企业专家与专业教师共同完成授课。3．在知识和技能的学习中，要求学生熟悉数控加工设备操作、日常保养维护；熟悉加工工件从图纸技术要求分析、工艺编排、程序编制、工件加工、精度保证及检测的正规的工作过程。（二）配套教材编写建议1．教材编写的原则（1）必须依据本课程标准编写教材，教材应充分体现任务引领、实践导向课程的设计思想。（2）教材应将本专业职业活动，分解成若干典型的工作项目，按完成工作项目的需要和岗位操作规程，结合职业技能证书考证组织教材内容。在零件结构分析、技术要求分析、加工工艺分析与制定、数控加工程序编制等环节，引入必须的理论知识，强调理论在实践过程中的应用。（3）教材应图文并茂，提高学生的学习兴趣，教材表达必须精炼、准确、科学。（4）教材内容应体现先进性、通用性、实用性，要将本专业新技术、新工艺、新材料及时地纳入教材，使教材更贴近本专业的发展和实际需要。（5）教材中活动设计的内容要具体，并具有可操作性。2．教材编写的特色本课程配套自编的《CAD/CAM技术应用》教材，体现任务驱动、行为导向的教学模式。教材编写的思路主要体现在以下几个方面：（1）以区域行业企业的典型产品（或零件）为载体，作为课程教学教学的典型案例。（2）按工作过程为脉络，将零件分析