摘要根据我国数控模具紧缺专业人才的现状,职业类院校以就业为导向,以培养应用型人才为目标,本人根据数控实训教学过程中的经验及心得,将数控教学分为五个部分展开论述,探讨了如何进行数控专业教学改革以及数控专业教学对专业教师的相关能力要求。
关键词教学任务模块化 项目化教学 立体式教学法
中图分类号:G420文献标识码:A
随着中国制造业的快速发展,制造业自动化程度的提高,数控编程与操作已成为机电类各专业所必修的一门课,必会的一门技能,那么我们的职业教育该怎样培养数控人才,教师该怎样教好数控系列课程,使学生成为理论有一套,操作有一手,真正企业用得上的人才,是摆在我们面前严峻的课题。
数控技术是机械制造技术、电子技术与计算机应用技术相结合的技术,培养适应现代制造业需要,具有较扎实的基础理论知识,熟练掌握各种专业技能,职业素质优良,专业技术适用,实践能力突出,能在数控技术领域面向数控加工、模具设计与制造、机械CAD/CAM技术等多个不同方向发展,在生产第一线从事数控设备的操作、编程、维护以及生产组织和管理等方面工作的高等技术应用型人才。
以工作过程导向的课程系统化设计,是对职业教育多年来基本沿用学科体系的课程教学的一种否定。学科体系的课程开发,是以知识传授为主线,按照知识本身的内存逻辑结构(相关性)或认知规律而展开的“平行”体系。是以老师的“教”为中心的行动体系的课程开发,是以培养能力为主线,按工作过程的不同工作任务的相关性来实现知识和实践技能的整合的“串行”体系。是以学生的“学”为中心的,使学生循序渐进学习各门课程的过程变成符合或接近企业工作过程的过程。
我校结合数控加工教学的实际,运用基于工作过程导向立体式教学法进行了教学改革实践,在各个老师的共同参与下,从2005年对实训环节就实施改革,逐步引入项目化教学,从企业引入生产项目,而每个项目都是综合实力的体现,是项目知识点,生产能力点,市场的融合。对此我们引入先进的教学理念,实行教学任务模块化,实训项目产品化、知识能力化,设备生产化。并把这些理念落到实处,在收集各个实训项目,从企业收集实际加工实例,教师结合企业广泛应用的产品工件完成项目,各个教师加强实践能力,利用暑假下企业锻炼,多次走访学习兄弟院校,教师主动要求培训,提高自己的实训教学水平,经过多年的技术积累,大部分教师都成为了技术上有一套的技师或工程师。因为在整个教学过程中,教师的能力水平直接决定了教学的实施程度,对专业教师的要求特别高,要求教师,站得了讲台,做得了课件,动得了机床,做的出产品,说得出道理。而动得了机床,讲得出道理是至关重要,是需要一定的知识广度、深度和一定的实践加工经验累积,才能开拓学生的视野,激发他们的学习兴趣,使学生有一种“解渴”的感觉。而讲解时需要深入浅出,结合实际来说明问题。下面就我校开展的数控教学改革实践联系先进教学理念论述:
1 在组织实施项目化教学,我们对实训过程实行企业化动态控制
每一个数控加工实训项目贯穿这样一个过程,基于这样一个主线;图纸分析—毛坯选择—工艺方案确定—加工方法选择—工艺参数确定—数控加工程序编制—数控机床操作—零件检测。
将一系列的专项能力转化为教学单元(或模块),并将专项职业能力目标转化为教学目标,将相关的知识技能转化为具体的学习、训练内容。
生产过程是一个动态过程,必须有效控制加工工艺的编排,工艺方案确定,工艺参数确定。在组织数控加工实训过程中,结合刀具的知识点,在刀具的选择上,刀具是高速钢刀具和硬质合金刀具一起使用,融入市场上最常用的两种刀具材料的加工性能,包括价格,性能,经济性进行比较;成型的机夹刀具和需要刃磨焊接刀具一起使用,使学生明白重要的刀具的切削性能,材料的红热性,刀具的使用寿命,即一定程度上降低了成本,有控制了实习的成本。国产刀具和进口刀具使用,比较了加工性能。以企业生产实际数控车加工为例,可分为四种类型零件加工轴类零部件加工、盘类零部件加工、套类零部件加工和组合类零部件的加工,那么我们把这四种生产实际项目化,模块化,以工作过程为导向展开,四个项目统一于数控车加工工艺与实训的教学内容。
在教学层次决定教学内容的多少和深浅。在轴类零部件加工工艺与实训项目中,分初、中和高三个技能等级。中级教学的内容所涉及的是中等复杂轴类零部件的加工,高级教学内容较中级教学内容加工精度要求更高、零部件的数学运算更为复杂,一般在教学内容中加入了宏程序的教学内容,和直接下企业用的上的CAD/CAM技术。
图1课程体系细化图
在每一项目完成后有一具体的产品作为成果,使学生具有成就感。基于工作过程的课程逻辑使学生在学校可以实现与企业的技术对接,产学环境的真实性得到加强。在该课程的前期实践中已表明,学生在职业技能鉴定中的平均水平有了教大的提高,学生学习的积极性和独立性也有了教大提高。
图2刀具安装刀盘分解图
例图2 在讲述刀具种类、型号、刀具的安装,可以使用三维软件UG,PRO/E以及CAXA的动画零件拆装功能实现。这样充分利用软件对学生学习数控机床结构大有增益。同时亦激发了学生对CAD/CAM软件的兴趣,直接和企业接轨,就能用计算机画图、造型。
2 实验演示与验证
理论体系的建立需要用实验来验证。实训不能代替实验,实训的目的在于掌握技术,实验在于验证理论。数控机床加工原理的实验能够使学生明白数控机床的机构,组成,各部分的作用及工作原理。结合数控拆装实验台对数控机床各个部分进行拆装帮助学生建立感性认识。见例图3数控机床机械结构,使用该数控拆装实验台装置可以使学生掌握数控机床系统控制原理、电气设计方法、元器件的选择、机床电气安装及调试、故障诊断维修、零件程序编制及图形模拟加工过程等多项实验内容,达到工业生产现场实习效果。
图3数控机床机械结构
3 数控仿真实训,CAD/CAM造型环节
数控机床加工零件是靠数控指令程序控制完成的。为确保数控程序的正确性,防止加工过程中干涉和碰撞的发生,在实际操作实训之前先进行数控仿真实训。数控仿真实训是利用软件模拟实际进行仿真的数控编程与加工训练,经过数控实习教学,探得数控仿真软件能在其中显示桥梁作用,能使理论和实践有效的衔接,打破了传统的数控教学模式,增加了学生动手的机会,提高了操作的熟练程度。利用数控仿真软件的使用能极好的调动学生的学习积极性,培养创新意识。
数控仿真系统基本功能:
(1)机床与控制系统:车床、铣床,立式、卧式加工中心;SIEMENS系统、FANUC系统;华中系统;广州系统。
(2)丰富的刀具材料库:采用数据库统一管理的刀具材料、特性参数库;含数百种不同材料、类型和形状的车刀、铣刀;支持用户自定义刀具及相关特性参数。
(3)机床操作全过程仿真:仿真机床操作的整个过程,如工件装夹、安装刀具、对刀确定编程原点、程序的编制及模拟、工件自动加工。
(4)加工运行全环境仿真:数控程序的自动、MDI等运行模式;三维工件的实时切削;三维刀具轨迹的显示;刀具补偿、坐标系设置等系统参数的设定。
学生在基本功能掌握后,教师讲解CAD/CAM软件,运用软件对工件造型,自动编程生成程序,同样也可在仿真软件上进行验证。通过仿真训练结合CAD/CAM要求学生具有熟练运用CAD/CAM软件进行一般机械和模具的设计和制造能力。
4 实际操作实训教学,控制加工精度
实际操作实训离不开教师的讲解和实际演示,教师控制实训进度,告诫学生安全操作。授课时将实训课分成三部分:
(1)实训课上课初三十分钟,教师要提出训练的项目产品,讲解涉及的理论知识点,提示注意的细节,告诫学生安全操作,做出必要的演示。
(2)训练中随时解决问题或引导学生思考解决问题的方法,实施工作过程控制。
(3)训练后有总结,对单个学生训练中的问题在全班同学讲解分析讲解。对训练过程、学生产品给予点评。
5 工件质量标准检测的产品化
在项目训练中引入了产品质量观念,也就是说学生所做的每一个项目产品必须通过检验为合格,学生该训练模块通过,才能进入下一个项目的训练。在具体实施时,结合公差配合和表面粗糙度的知识,运用合理的量具如千分尺或游标卡尺检验,将定量评分和定性评价结合起来,将“产品”分为次品、合格品、优质品等不同等级。用定量打分了解学生对项目所涉及的各项技能掌握情况;用定性等级对学生整个工件加工能力进行评价。
根据生产标准评定等级:一般认为尺寸超差的为次品,尺寸、表面粗糙度和形位公差基本符合要求的为合格品,尺寸、表面粗糙度和形位公差完全符合要求且外形美观的为优质品。只有两项均在合格以上,该项课题训练才算合格,学生才能进入下一个课题的训练。 (下转第11页)(上接第9页)
这样学生实现了学校实训与企业生产的顺利接轨。
例如根据实际工件要求的加工精度结合千分尺讲解测量的方法,分析造成误差的因素:例如基准件本身的误差,测量方法不完善带来的测量方法误差,量具本身误差,测量力引起的误差,测量时对准工件和读数引起的对准误差,温度、湿度、气压、振动等环境条件引起的误差,测量人员技术水平引起的测量误差。
图4千分尺结构图
6 开展职业技能鉴定
开展职业技能鉴定,推行国家职业资格证书制度,是国家人才资源能力建设的重要组成部分,是实施人才战略的重要举措。对职业类学生进行职业技能培养是提高职业学校学生的实践能力、创新能力和拓宽就业空间的有效途径,也是职业学校适应新形势要求的教学改革的重要内容。
学生通过数控知识学习和CAD/CAM训练,获得CAD/CAM的一些软件权威认证;具有编制先进数控机床(数控车床、数控铣床、加工中心、电火花机、线切割机等)加工程序及操作数控机床和特种加工机床的能力,并取得数控机床操作中、高级证书。这样才能够在毕业时就能在数控加工,维修,模具制造的相关企业中找到自己的位置,发挥自己的才能。
参考文献
[1]姚兴禄.车工实训课“三化“模式的构建与实践.中等职业教育,2007(35).
[2]李刚.数控加工实训[M].北京航空航天大学出版社.
[3]熊熙.数控加工与计算机辅助制造及实训指导[M].