基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的機(jī)械加工實(shí)訓(xùn)模式研究

解廣娟劉正偉

（1.天津?yàn)I海職業(yè)學(xué)院，天津300450；2.中海油田服務(wù)股份有限公司，天津300450）

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基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的機(jī)械加工實(shí)訓(xùn)模式研究

解廣娟1劉正偉2

（1.天津?yàn)I海職業(yè)學(xué)院，天津300450；2.中海油田服務(wù)股份有限公司，天津300450）

摘要：文章結(jié)合天津?yàn)I海職業(yè)學(xué)院機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)中機(jī)械制造工藝及實(shí)訓(xùn)課程的現(xiàn)狀，提出基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的機(jī)械加工實(shí)訓(xùn)模式，通過(guò)該模式研究，解決了實(shí)訓(xùn)設(shè)備數(shù)量不匹配、理實(shí)一體化無(wú)縫銜接、課程改革更深入、更具體等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，為更好推動(dòng)教學(xué)改革打下良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)技術(shù)機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)模式

1 天津?yàn)I海職業(yè)學(xué)院機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)設(shè)置

天津?yàn)I海職業(yè)學(xué)院機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)是機(jī)電工程系的核心專(zhuān)業(yè)，主要是面向裝備制造業(yè)，培養(yǎng)從事機(jī)電設(shè)備安裝、操作、調(diào)試與維護(hù)，機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工藝制定與制造，企業(yè)生產(chǎn)組織、技術(shù)管理及產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)等工作，具備良好的職業(yè)道德、職業(yè)技能，德智體美全面發(fā)展，具有職業(yè)生涯發(fā)展基礎(chǔ)的技術(shù)技能型專(zhuān)門(mén)人才。根據(jù)機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，目前設(shè)置以下課程專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課：電工電子技術(shù)、機(jī)械制圖與工程識(shí)圖、計(jì)算機(jī)繪圖、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、金屬工藝學(xué)，專(zhuān)業(yè)課：液壓與氣動(dòng)技術(shù)、PLC應(yīng)用技術(shù)、數(shù)控機(jī)床及編程、數(shù)控設(shè)備調(diào)試與維修、CAD/CAM實(shí)訓(xùn)、CAXA制造工程師、電拖與機(jī)床電氣控制、模具設(shè)計(jì)與快速成型、機(jī)械制造工藝及實(shí)訓(xùn)等課程。課程安排按照由淺入深、由易到難、由點(diǎn)到面、由基礎(chǔ)到綜合層次遞進(jìn)的方式進(jìn)行安排教學(xué)。其中機(jī)械制造工藝及實(shí)訓(xùn)課程是在專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)的最后，課程的重要性和難度都顯而易見(jiàn)。

2 機(jī)械制造工藝及實(shí)訓(xùn)課程現(xiàn)狀

《機(jī)械制造工藝及實(shí)訓(xùn)》課程是機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)核心課，是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)、面向生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的、以多門(mén)相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程為基礎(chǔ)的應(yīng)用性專(zhuān)業(yè)技能課程。其主要培養(yǎng)數(shù)控加工工藝員，數(shù)控加工編程員，數(shù)控加工操作員，數(shù)控系統(tǒng)與設(shè)備維修人員，數(shù)控設(shè)備及加工產(chǎn)品銷(xiāo)售員，數(shù)控設(shè)備調(diào)試員，數(shù)控加工技術(shù)文檔管理等人才。該課程涉及到數(shù)控加工工藝、數(shù)控編程、數(shù)控設(shè)備操作、各種工量具及輔具使用等多方面知識(shí)和技能，涵蓋的內(nèi)容廣、多、雜，具有很強(qiáng)實(shí)踐性。如此重要和高難度的一門(mén)課程，雖然在歷次的教學(xué)改革中都榜上有名，什么“理實(shí)一體化教學(xué)改革”、“單元一體化教學(xué)改革”、“模塊化教學(xué)改革”等都層出不窮，但是在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中仍然存在很多問(wèn)題。比如目前該課程教學(xué)仍存在以下問(wèn)題：

（1）理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的設(shè)備不匹配。目前我系數(shù)控加工設(shè)備數(shù)控銑設(shè)備6臺(tái)（fanuc系統(tǒng)），數(shù)控車(chē)設(shè)備4臺(tái)（fanuc系統(tǒng)），一個(gè)教學(xué)班級(jí)目前人數(shù)近50人，平均每臺(tái)設(shè)備4～5人，幾個(gè)人圍著一臺(tái)機(jī)床，從程序錄入、裝夾工件、建立工件坐標(biāo)系、自動(dòng)加工、檢驗(yàn)檢測(cè)等，一上午4個(gè)學(xué)時(shí)，很多時(shí)候同組學(xué)生都沒(méi)有動(dòng)手的機(jī)會(huì)。如此就會(huì)導(dǎo)致紀(jì)律渙散，達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。

（2）理論和實(shí)踐內(nèi)容不能實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接。在任課安排上，理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)由不同教師來(lái)承擔(dān)，這種教學(xué)模式實(shí)施方便，可操作性較強(qiáng)。但是在教學(xué)過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)諸如此類(lèi)的事情，比如由于不同教師在講解上存在差異，導(dǎo)致學(xué)生接受知識(shí)的矛盾性，不知道應(yīng)該應(yīng)用哪種方法；理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)在時(shí)間上往往會(huì)出現(xiàn)滯后，學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)忘記較多，但是由于課時(shí)的限制，教師又不能講的太多，所以學(xué)生對(duì)所學(xué)的技能沒(méi)有必須的理論支撐，最終導(dǎo)致技能訓(xùn)練的效果差和技能培養(yǎng)的機(jī)械化。此外理論教師在講授時(shí)候，刀具的選擇和切削參數(shù)往往是在理想的狀態(tài)下選擇，而在實(shí)際加工過(guò)程中，刀具、量具和輔具的選擇和使用要根據(jù)實(shí)際情況而定，切削參數(shù)也要根據(jù)機(jī)械加工裝備的情況進(jìn)行合理設(shè)置。這些問(wèn)題都是在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)中所存在的問(wèn)題，都會(huì)牽絆實(shí)際教學(xué)效果。

（3）實(shí)踐教師隊(duì)伍的配置不足。數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)是一項(xiàng)危險(xiǎn)程度較高的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，一名教師最多只能盯4臺(tái)設(shè)備，在實(shí)訓(xùn)中，指導(dǎo)老師要經(jīng)常解決突發(fā)事件和難題，其它學(xué)生的安全監(jiān)督問(wèn)題就可能忽略，如若學(xué)生出現(xiàn)違規(guī)操作不能及時(shí)制止，可能導(dǎo)致安全事故和機(jī)床損壞，這樣就會(huì)嚴(yán)重影響正常教學(xué)，給實(shí)訓(xùn)教學(xué)帶來(lái)很大的難度。

（4）課程體系與內(nèi)容改革還不深入。目前該課程由于學(xué)時(shí)的限制，沿用原來(lái)學(xué)科型的課程體系較多，應(yīng)用創(chuàng)新型的課程體系相對(duì)較少。在課程教學(xué)內(nèi)容上，有些內(nèi)容顯得陳舊，先進(jìn)內(nèi)容介紹較少，比如先進(jìn)的數(shù)控精密加工工藝、自動(dòng)編程技術(shù)等。這樣導(dǎo)致講授的知識(shí)點(diǎn)不能適應(yīng)未來(lái)市場(chǎng)的需要，甚至在職業(yè)技能競(jìng)賽的選拔上也很盲目，后續(xù)的技能競(jìng)賽備賽也很吃力，距其他院校的差距明顯，學(xué)生即使就業(yè)也不能很好的適應(yīng)對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的適應(yīng)能力。

3 擬定的改革方案

針對(duì)目前存在的眾多問(wèn)題，并結(jié)合學(xué)院的人員配置和設(shè)備情況，擬提出充分利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的教學(xué)方案和實(shí)訓(xùn)模式，擬定的實(shí)訓(xùn)模式如下：

（1）設(shè)備及人員分配。目前一個(gè)指導(dǎo)教師在教學(xué)過(guò)程中按照同時(shí)指導(dǎo)4臺(tái)數(shù)控銑床或車(chē)床，每次上課按照16人計(jì)算，平均每臺(tái)設(shè)備4人。

（2）課程內(nèi)容設(shè)置及實(shí)施方式。

任務(wù)1：安全教育與規(guī)范操作（課內(nèi)4學(xué)時(shí)，課外2學(xué)時(shí)）。①采用1臺(tái)教師機(jī)，廣播4臺(tái)學(xué)生機(jī)的方式，教師PPT講解結(jié)合演示實(shí)訓(xùn)區(qū)使用的安全注意事項(xiàng)及機(jī)床操作規(guī)范。（課內(nèi)教學(xué)）；②根據(jù)教師講解撰寫(xiě)安全教育的心得體會(huì)，并簽字確認(rèn)。（課內(nèi)教學(xué)）；③本任務(wù)結(jié)束前，下發(fā)任務(wù)2的課外任務(wù)書(shū)：查閱數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成，數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)，數(shù)控加工的優(yōu)缺點(diǎn)，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)的操作面板的按鈕名稱(chēng)。（課外任務(wù)）

任務(wù)2：數(shù)控機(jī)床的操作面板（課內(nèi)6學(xué)時(shí)，課外4學(xué)時(shí)）。①學(xué)生在不開(kāi)機(jī)床的情況下，根據(jù)自己的課外學(xué)習(xí)，每組先講解對(duì)數(shù)控機(jī)床的認(rèn)知。教師根據(jù)講解給予平時(shí)成績(jī)。（課內(nèi)活動(dòng)）；②教師系統(tǒng)講解數(shù)控銑床的規(guī)范操作及面板按鈕的使用。（課內(nèi)教學(xué)）；③根據(jù)教師講解分組練習(xí)：兩組學(xué)生操作機(jī)床練習(xí)，兩組同學(xué)通過(guò)教師講解使用計(jì)算機(jī)總結(jié)課外知識(shí)的學(xué)習(xí)。（課內(nèi)教學(xué)）；④完成后，兩組交換，并提交電子版的課外任務(wù)。（課內(nèi)活動(dòng)）

任務(wù)3：數(shù)控程序的編寫(xiě)（課內(nèi)6學(xué)時(shí)，課外4學(xué)時(shí)）。①開(kāi)始實(shí)施任務(wù)2內(nèi)容，兩位學(xué)生直接操作機(jī)床，將編制的手動(dòng)加工程序錄入數(shù)控機(jī)床、通過(guò)程序模擬及空運(yùn)行方式檢查程序的準(zhǔn)確性。與其同步的兩位同學(xué)通過(guò)計(jì)算機(jī)安裝的程序檢查軟件檢查程序的準(zhǔn)確性。（課內(nèi)活動(dòng)）②兩組同學(xué)對(duì)換，完成數(shù)控程序的編制和校驗(yàn)。（課內(nèi)活動(dòng)）③教師巡視，根據(jù)編程結(jié)果進(jìn)行綜合講解和問(wèn)題解答。（課內(nèi)活動(dòng)）④根據(jù)教師講解和編程情況寫(xiě)出合理的工藝文件，并優(yōu)化程序。（課內(nèi)活動(dòng)）⑤提交電子檔的實(shí)訓(xùn)工單，教師進(jìn)行評(píng)閱。（課外評(píng)閱）⑥本任務(wù)結(jié)束前，下發(fā)任務(wù)4的課外任務(wù)書(shū)：數(shù)控機(jī)床的對(duì)方方法及對(duì)刀的注意事項(xiàng)。（課外內(nèi)務(wù)）

任務(wù)4：數(shù)控機(jī)床的對(duì)刀操作（課內(nèi)6學(xué)時(shí)，課外2學(xué)時(shí)）。①教師講解對(duì)刀的目的和對(duì)刀方法。（課內(nèi)講授）②教師現(xiàn)場(chǎng)演示對(duì)刀方法。（課內(nèi)講授）③分組練習(xí)：兩名學(xué)生直接操作練習(xí)對(duì)刀方法，兩名學(xué)生根據(jù)教師講解寫(xiě)出對(duì)刀步驟、其它對(duì)刀方法及對(duì)刀的注意事項(xiàng)。（課內(nèi)活動(dòng)）④兩組對(duì)換，完成該任務(wù)內(nèi)容。（課內(nèi)活動(dòng)）⑤教師巡視指導(dǎo)，并作總結(jié)。（課內(nèi)活動(dòng)）⑥學(xué)生提交電子檔的實(shí)訓(xùn)工單，教師進(jìn)行評(píng)閱。（課外評(píng)閱）⑦本任務(wù)結(jié)束前，下發(fā)任務(wù)5的課外任務(wù)書(shū)，要求寫(xiě)出自動(dòng)程序加工前的操作步驟和網(wǎng)絡(luò)搜索使用數(shù)據(jù)線和CF卡程序自動(dòng)加工的方法。（課外任務(wù)）

任務(wù)5：零件的自動(dòng)加工（課內(nèi)8學(xué)時(shí)，課外2學(xué)時(shí)）。①教師講解自動(dòng)加工的操作步驟和注意事項(xiàng)。（課內(nèi)講授）②分組練習(xí)：兩名學(xué)生根據(jù)教師講解進(jìn)行零件的自動(dòng)加工，另兩名學(xué)生根據(jù)目前所學(xué)使用CAXA制造工程師或者UG進(jìn)行自動(dòng)程序的編制，并使用數(shù)據(jù)線和CF卡進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳。（課內(nèi)活動(dòng)）③兩組對(duì)換，完成該任務(wù)內(nèi)容。（課內(nèi)活動(dòng)）④提交電子檔的實(shí)訓(xùn)工單，教師進(jìn)行評(píng)閱。（課外評(píng)閱）⑤教師收集每組的加工零件，并進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)證和評(píng)價(jià)。（課內(nèi)活動(dòng)）

（3）授課實(shí)訓(xùn)區(qū)設(shè)計(jì)。綜合課程實(shí)施方案，擬對(duì)該實(shí)訓(xùn)區(qū)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)圖如圖1所示，重新規(guī)劃的實(shí)訓(xùn)區(qū)集實(shí)操、模擬和板書(shū)為一體，在四臺(tái)數(shù)控銑床工位的公共區(qū)設(shè)置四臺(tái)的學(xué)生機(jī)（帶有機(jī)床數(shù)據(jù)線傳輸）和一臺(tái)教師機(jī)（廣播功能），同時(shí)配備板書(shū)的黑板，該模式集講授和實(shí)操于一體，實(shí)訓(xùn)模式新穎，實(shí)施方式靈活，任務(wù)內(nèi)容飽滿，融入計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

圖1 實(shí)訓(xùn)區(qū)規(guī)劃圖

4 實(shí)訓(xùn)模式的優(yōu)點(diǎn)

依據(jù)上述課改方案，本學(xué)期已實(shí)施該實(shí)訓(xùn)模式，并取得了良好的效果，且同學(xué)反響很好，總結(jié)該實(shí)訓(xùn)模式，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）人員分散降低危險(xiǎn)。在每個(gè)任務(wù)實(shí)施中，即使4人一組，但是在實(shí)施時(shí)，仍然再分組的形式，通過(guò)兩種方式來(lái)完成同一任務(wù)，并交替進(jìn)行，同一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，引進(jìn)兩種學(xué)習(xí)方式，分散學(xué)生集中在一臺(tái)機(jī)床操作的危險(xiǎn)性，又能夠增加拓展知識(shí)的學(xué)習(xí)。

（2）實(shí)訓(xùn)內(nèi)容飽滿。每一個(gè)任務(wù)在實(shí)施中，時(shí)間緊湊，不存在空閑時(shí)間，這樣學(xué)生才不會(huì)有時(shí)間去玩耍、玩手機(jī)等現(xiàn)象。

（3）計(jì)算機(jī)教學(xué)緩解設(shè)備數(shù)量的緊張。引入計(jì)算機(jī)技術(shù)教學(xué)，由原來(lái)4人操作機(jī)床改成兩人操作機(jī)床和兩人計(jì)算機(jī)模擬，這樣緩解了因?qū)嵱?xùn)設(shè)備數(shù)量不夠的緊張。

（4）學(xué)習(xí)知識(shí)量增多。同一個(gè)任務(wù)的知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)數(shù)量增多，比如編程不僅可以手動(dòng)編程也可以自動(dòng)編程，程序驗(yàn)證不僅可以機(jī)床驗(yàn)證還可以軟件驗(yàn)證，對(duì)刀方式不僅學(xué)習(xí)一種方法，還可以拓展學(xué)習(xí)其他對(duì)刀方法，程序不僅可以手動(dòng)輸入，也可以CF卡傳輸和數(shù)據(jù)線傳輸?shù)鹊取Ｍ粋€(gè)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，但是知識(shí)量有很大的增加。

（5）理論和實(shí)踐一體化。即使是理論講授和實(shí)操練習(xí)都可以同步或交叉進(jìn)行，真正做到理實(shí)一體化。不會(huì)因?yàn)槔碚撝v授的時(shí)間延遲而影響實(shí)訓(xùn)效果。

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Machining Training Mode Study Based on Computer Technology

XIE Guangjuan, LIU Zhengwei

（1.Tianjin Coastal Polytechnic,Tianjin 300450;2.China Oilfield Services Limited, Tianjin 300452）

Abstract:According to current situation of Machinery Manufacturing Technology and Training Course, which are the courses in Mechanical and Electrical Integration Training major in Tianjin Coastal Polytechnic, the paper proposed training mode based on computer technology to solve the problems of the training device numbers, seamless integration of theory and practice, which made the curriculum reform deeper and more specific and laid a good foundation to promoting reform.

Key words:computer technology, mechatronics, training mode