浅谈数控技术教学产品设计、加工与安装调试一体化教学模式

文/杭建卫摘要：鉴于当前中高职院校数控技术应用专业普遍的专业教学方式始终围绕国家职业技能鉴定数控车/数控铣床(加工中心)中高级操作工考核要求展开，导致学生只能围绕着数控车/数控铣床(加工中心)常规设备加工零件，与企业所需求的技术型人才大不相符，本文结合国家改革示范学校的重点专业建设，提出专业教学实践需要改革，从企业的生产制作过程与产品应用形成完整的一体化教学体系，以提高学生的职业素养与专业技能。网 http://www.lw2005.com
关键词 ：数控技术 一体化教学 中职中职学校承担着培养大批一线操作技术工人的任务，作为制造业中极其重要的数控技术应用专业，在现有数控教学与实训所培养的中职人才，其职业素质、职业技能、职业能力是否能适应新形势，是我们职业教育工作者要不断探索与实践的课题，也是不断需要教改的内容所在。为了满足企业用人要求，进一步提高专业实践教学的教学模式，使学生学到更多更全面的职业素养与专业技能，通过深入调研分析现有教学模式，我们结合企业的产品生产模式探索与研究中职层次数控技术应用专业“模块化”项目教学模式，即构建以培养学生职业素养与职业技能为核心的一体化教学模式，制定专业教学模式标准、模式流程及成果的评价方法，探索专业教学改革点等，勇于创新，结合企业的模式形成数控技术应用专业的一体化教学特色。一、一体化教学管理模式建立的措施通过深入了解数控技术应用专业实训车间设备配置结构、车间机械化生产布局以及教学管理模式，我们分析现有项目教学模式下学生专业实践教学的培养模式。一体化模式体系内容的设计，主要是培养学生的教学模式，建立从培养目标、职业素养、职业技能到实践教学环境各个相关模块，主要涉及当前实践教学模式的改革。要建立一个一体化的培养平台，师资结构与设备均需重新配置，还需要考虑职校学生的接受能力、习惯思维、学习方法以及班级人数等因素。因此，如何构建符合校情、学生实际的数控技术专业的一体化教学模式，是课程改革探索与实践的难点。笔者认为，可以初步从以下几方面着手。第一，了解分析车间设备配置结构、车间机械化生产布局，特别是生产管理模式，通过对企业生产模式的调研与了解，掌握企业产品生产的流水线，结合本校专业的实际情况，进行产品项目的选择与任务分解。第二，研究分析数控产品加工与产品在设备中安装调试的结合，探索制定相关的课程标准，在选定的机械装配平台中，根据装配与运行的结构进行零部件的拆卸，以拆卸的零部件设为选定的产品项目，以专业培养的基础要求，进行任务设置。第三，在数控技术项目教学中，分析当前的教学模式，分析如何建立产品设计、加工与安装调试一体化模式教学平台，主要通过对现有的教学模式、学生培养的方向与效果方面，结合本专业设备配置的现有要求，本着资源优化使用的原则，制订生产车间与教学环境的结合规划。 第四，探索根据相关的课程标准结合教学平台，分析如何开展产品设计、加工与安装调试一体化模式教学。并且结合企业的人才需求，制定多元化评价方式。第五，通过一体化教学模式的研究，结合企业生产实际需求，开发模块化项目实训课程与内容。二、一体化教学管理模式的设计总揽1.数控产品设计、加工与安装调试运行一体化教学模式设计总揽（见下图）。2．一体化教学管理模式的实施配置（1）基本硬件设施的配备：数控铣床（加工中心）4台，数控车床10台，机械装配平台4台，计算机8台（配备CAD、三维造型及模拟加工软件），测绘平台3个（配备测绘工具量具）。（2）教学师资配备：基本上以两位教师为主（学生数少于45人），教师的专业技术配备（一位具备数控车高级工及以上专业技能，一位具备数控铣床高级工及以上专业技能并能结合机械装配专业技术，二维机械软件及三维软件造型的专业技能）。（3）场地要求：占地面积大于800m2，层高大于4m, 环境要求干燥、防潮、通风。3．数控产品设计、加工与安装调试运行一体化教学模式模块展示（1）零件测绘与草图绘制模块。 模块要求：在测绘平台上，根据选定的机构零部件，使用（游标卡尺、千分尺、深度游标卡尺，万能角度尺等）测量工具，根据零部件的特征进行数据测绘，并在草图纸上依据测绘的数据，通过手工绘制草图，完成测绘与草图模块，并按标准要求进行测绘图形与数据矫正。（2）软件制图与程序编辑模块。模块要求：根据测绘零件的结构（轴类、盘类及箱体类），选用软件CAXA数控车/CAXA制造工程师进行造型与加工轨迹的生成（该环节学生需要对零件的工艺进行分析与制定），并生成加工程序单（打印）。（3）零件加工与质量检测模块。模块要求：根据软件绘制的图纸与打印的加工程序单，选取零件加工的毛坯，选定使用的加工设备（数控车/数控铣床）与加工使用的工量刃具。首先采用手工方式进行程序输入系统后，进行校验（优化），选取零件的加工工艺（装夹、对刀、加工），加工过程中主要注意零件的辅助定位元件的使用及零件公差要求的控制，要求在线质量检测，完成零件的制作加工（进行修正）。（4）零件安装与调试运行模块。模块要求：零件通过检测修正，在装配平台的运行机构上进行零件的安装（注意零件拆装的基本步骤，选用合理的装配工具，尽量减小标准件的磨损），装配过程中对产品实时进行修正，完成装配后，按照机构运行的要求进行装配与运行精度的检测（分机构评价）。（5）综合评价模块。模块要求：根据各个模块的要求进行分模块的评价，然后根据各分机构检测的结果，在主体机构进行安装与调试，并进行综合评价。4．数控产品设计、加工与安装调试运行一体化教学的组织与实施过程以人数40人的班级为例。（1）模块一：零件测绘与草图绘制。分组：4人一组（共3组）在测量平台完成零件测量与草图绘制；任务辅助工量具：测量平台、游标卡尺、0～25mm千分尺、25～50mm千分尺、A4纸、2B铅笔；要求： 正确使用游标卡尺与千分尺，零件草图数据正确性与图形完整性；预置问题：千分尺与游标卡尺的合理使用，学生取得测量数据后基本尺寸和公差设定；解决问题：演示游标卡尺及千分尺的使用方法及读数，基本尺寸标注及公差带设置（查询机械手册）；评价：零件测绘与草图模块评分表。（2）模块二：软件制图与程序编辑。分组：4人一组 （共2组 ）在电脑软件绘图区进行；任务辅助工量具：电脑、CAXA软件、打印机；要求： 零件加工工艺的合理安排，运用CAXA软件绘制零件图纸，生成零件加工轨迹与加工程序；预置问题：零件加工工艺的合理性，软件加工参数设置正确性；解决问题：展示零件加工合理的工艺，提供标准参数设置；评价：软件制图与编程模块评分表。（3）模块三：零件加工与质量检测。分组：（10+4）人一组 （共2组车铣组合 ）在机床加工区域进行程序输入、首件模拟校验及零件加工；任务辅助工量具：数控机床、93外圆车刀、端面刀、顶尖、中心钻、游标卡尺、千分尺、刀架及卡盘钥匙等；要求： 零件加工的程序输入与模拟，检查程序的正确性，正确使用试切法对刀，合理安排加工工艺；预置问题：零件在夹具上安装的正确性及辅助夹具选择的合理性；解决问题：根据零件生产加工标准要求，演示合理的加工工艺，首件试切加工模拟；评价：零件加工与质量检测模块评分表。（4）模块四：零件安装与调试运行。分组：3人一组 （共2组 ）在零件装配区进行减速器输出轴的装配，减速器安装运行；任务辅助工量具：机械装配技能实训平台（Ⅰ型） 配套安装工具；要求： 减速器输出轴正确安装，减速器运行调试；预置问题：安装步骤的合理性，安装工具的合理选择，减速器运行正确性；解决问题：根据标准的安装工艺进行查对比，机构运行检测的要求值查对比；评价：零件安装与运行模块评分表。三、教学成效一体化教学模式，一方面让学生从数控操作单一工种的实践教学，变成让学生参与整个产品的从设计到安装的过程，不但在加工设备上能充分让学生掌握设备的加工特性，而且能让学生在整个生产制作过程中，从头到尾都能参与产品制作的每个流程，了解每个流程的加工工艺、技术要点。而且在此过程中，学生们能充分发挥自身所长，更可以根据自己的兴趣爱好主攻其中某个项目的技术，提升自我，让自己有所长、有所得、有所发挥。另一方面对教师的“教”提出了很高的要求，教师不仅要掌握数控的实践教学，而且要掌握零件的设计、在线加工及安装调试的专业知识与技能，专业教师要去不断拓展技术领域，提高自身的专业技术水平。在2014年的全国职业院校技能大赛中，笔者学校机械技术装配项目获得了个人全国第一名的成绩，模具制造团队获得了团队全国二等奖的成绩。学生成绩的获得只是一方面，我们从中看到了一体化教学模式改革的初步成效，这将驱使我们不断改革，努力让教学更有效、更多元化。网 http://www.lw2005.com
参考文献：[1]沈之菲.激活内在的潜能:学生创新素养的评价与培养[M].上海：华东师大出版社,2013.[2][美]帕梅拉·格罗斯曼.专业化的教师是怎样炼成的[M].北京：人民教育出版社，2012.[3]张卓玉.构建教育新模式[M].长沙：湖南教育出版社，2013.（作者单位：绍兴市中等专业学校）