《數控加工工藝與編程》實訓教學模式改革探索

周嚴　肖書浩　張和平

摘要：針對應用型本科院校機電專業學生專業能力培養目標，本文以《數控加工工藝與編程》實訓為研究對象，探討本科機電專業《數控加工工藝與編程》實訓課程的教學改革設想和思路，分析了數控實訓教學中存在的不足，著重強調學生工程意識和工程素質培養，提出了將機械原理、機械設計理論與數控實訓的融合，并優化課程結構，規范教學流程，以獲得更好的教學效果。

關鍵詞：機電專業；數控實訓；工程意識和工程素質培養；優化課程結構

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）17-0120-02

一、引言

《數控加工工藝與編程》課程是應用型本科機電專業的主干課程，其工藝性和實操性要求極高，因此，一般在理論課程結束后安排有3周的數控實訓環節。數控實訓通常是以編程和實操訓練為主，教學流程一般按照安全教育、仿真教學、數控車床和數控銑床面板操作練習、試切對刀和確定工件坐標系訓練、典型零件的數控加工工藝實訓等步驟來完成。按照這一教學流程，大部分學生可以初步掌握數控加工技術，并提高數控編程能力。從這一教學環節實施結果來看，盡管學生在該實訓之前學習了通識課程及部分專業課程，初步掌握了一定的機電工程實踐技能及計算機應用軟件，但之前課程實踐環節完成的是對應課程的教學任務，鞏固的是知識點，缺乏交叉綜合訓練，因此，學生經過數控實訓后，其能力處在數控操作的層面，其工程意識不強，工程素質培養有限，達不到既定的應用型專業技術人才培養目標。為此，我們對原有的數控實訓教學模式改革進行了有益的探索。

二、實訓規劃

《數控加工工藝與編程》實訓計劃基于項目（校教研課題：“數控實訓教學模式的改革探討”）展開，按照典型零件的實際制造程序規劃實訓流程，在教學內容上改變單純編程和操作訓練，增加學生從理論到實踐的體驗，充分認識到數控技術在生產加工中的作用和地位。為此，將原實訓過程分為二個階段，第一階段：數控實訓，目的是強化數控實訓編程和數控加工工藝訓練，時間占比60%；第二階段：工程訓練，也為機械創新設計環節，學生按班分組，利用各種基本的構件及組合，設計出能夠實現某種運動功能的機械機構或裝置，并在數控設備上完成該設計的實物產品加工制作，時間占比40%。這兩個階段的運作流程見圖1。

三、項目實施

1.數控實訓階段。此環節對于機電專業本科生掌握數控技術至關重要，必須扎實訓練，打好這個基礎。項目按照圖1所示的數控實訓流程進行實施，重點強化數控加工工藝的綜合訓練。學生首先通過仿真軟件學習及車削、銑削加工練習，熟練掌握數控機床的操作，在此基礎上能順利完成典型零件的車削和銑削加工。學生在完成典型零件的數控車削和銑削后，需對實訓效果進行總結，同時做出評價，并把加工精度檢測納入到評價指標中。

2.工程訓練階段。工程訓練的重心是培養學生的工程意識。這一階段的目標是：學生能設計出能夠實現某種運動功能的機械機構或裝置，并通過數控加工，把構思變成實物，實現數控技術的應用和升華。其實施過程如圖1所示。（1）學生按小組提出構思，經分析和討論，確定機械機構設計方案；（2）按目標進行機構的分析與計算，驗證可行性；（3）繪制工作圖，并仿真，進一步確認機構的可行性；（4）制定各構件加工的工藝路線，并編制數控程序，為零件加工做準備；（5）零件加工及檢驗，進一步鞏固數控實訓的操作技能；（6）組裝及功能測試，完成實物制作；（7）撰寫說明書。通過工程訓練過程，使學生對以前學習過的機械設計理論課程有了更深刻的認識。如連桿機構、曲柄滑塊機構、凸輪機構、齒輪機構、間歇運動機構（槽輪機構和棘輪機構等）、螺旋機構及其組合機構等。通過設計和制作，學生們懂得了專業理論是創新的基礎，工程應用是創新的目的，構想和實現融為一體則是創新的保障，同時也是本項目所追求的目標。在工程訓練階段所分配的時間雖然不是很長，但學生的積極性非常高，他們充分利用時間，甚至加班自發延長實訓時間，確保機構的設計和制作完成。圖2、圖3為學生在工程訓練階段完成的作品。當他們看到裝配好的機構，經測試運轉順暢，達到了設計要求后，臉上洋溢著成功的喜悅，實實在在有了獲得感，也切身體會到只有付出才有收獲。答辯是這個階段的最后一個環節，在答辯現場，學生詳細介紹了從方案的擬定到制作出實物等各個技術環節，并與現場的老師和同學做了比較深度的技術交流。答辯現場生動活潑，在交流中互受啟發。在輕松的互動環境中，學生的工程意識和工程素質得到了鍛煉提高。同時，學生的嚴謹態度從側面上反映出本項目的實施——改革教學模式也取得了很好的效果。

四、結論

在數控實訓教學中引入工程訓練內容，并做合理地延伸，實踐證明實訓效果明顯優于原來的教學方式。最為突出的是把學生被動接受訓練變為學生積極主動參與，把原來只是為了掌握工具，變為使用工具去實現自己的設計。盡管拓展了實訓內容，增加了實訓難度，但是學生獨立操作的空間更大了。學生通過應用機械原理和機械設計理論，大膽創新，擬定機械機構方案、生產工藝設計、繪制工程圖、編制數控加工程序、操作數控機床加工機械零件、參與精度檢測、按設計要求組裝和調試機構、撰寫技術說明書等環節的訓練，培養了學生的創新設計意識、綜合工程應用能力、團隊協作精神，促進了學生專業基礎理論知識的鞏固和應用與綜合能力的培養，養成理論與實踐的有機結合和良好的學風。在實踐中我們深感數控實訓教學改革還有很大的提升空間，作為指導教師只要本著對學生的強烈責任感，實事求是，腳踏實地，不斷追求，一定能夠培養出大批優秀的工程技術人才。

參考文獻：

[1]陳助振.數控實訓教學改革探討[J].機電技術，2009，（3）：59-62.

[2]黃楚鵬.數控實訓教學方式的改進實踐[J].教育教學論壇，2015，（6）.