数控机床课程项目化实践

　　数控项目课程是数控专业的核心课程，为了适应新形势下教育实践性的需求，通过构建数控实践学习项目，让学生在薄壁套筒类零件模型建立和零件加工的过程当中感受到零件设计对于我国的重要性，促进学生更好地去掌握知识。笔者结合相关教学经验，设计了零件组装数控加工的项目化教学案例，并且通过实施取得了良好的学习效果。

　　关键词：数控机床；课程；项目化；实践

　　1数控机床实训项目概要

　　1.1数控机床实训项目名称

　　此次数控机床实训的项目名称为：用技能托起科技之梦，薄壁套筒类零件加工项目实践。

　　1.2数控机床实训项目主要内容

　　劳动实践教育，旨在为学生提供平台，让学生能够较好地在项目中提升其操作能力以及实践水平，由此，初步将项目教学的内容选定为：具有代表性的典型薄壁套筒类零件为载体的数控加工类型，如支撑旋转轴的滑动轴承和机床夹具上的刀具导向套和内燃机气缸套等[1]。主要表面特点为内外圆表面，由于其壁厚较薄，所以这类零件刚度较低，容易变形，加工难度较大，加工质量很难得到确保，选择薄壁套筒类的零件，进行数控加工制作的项目教学内容，在一定程度上能够提供多个技能知识点，让学生综合运用所学知识，掌握薄壁套筒类复杂零件的数据编程和加工的方法，从而使学生能够学会配合件的加工以及控制加工的变形。

　　2数控机床实训项目提出背景

　　2.1数控机床薄壁套筒类零件项目市场背景

　　随着我国科技水平的不断提升，制造业成了国民经济的命脉之一，数控加工已经成为制造设备当中不可或缺的现代化手段。开展项目化教学能够让学生，在经历过程当中感受到数控加工的意义，由此对项目学习更感兴趣。另外，我国现有的数控加工水平与国外相比仍有差距，基于此，就更应该去把握数控加工技能的培养，提高学生的数控加工水平，为社会培养出高素质的人才。最后，薄壁套筒类零件作为较难生产的零件，对我国经济发展起到了积极的意义，促进学生全面的发展。

　　2.2数控机床薄壁套筒类零件项目学习背景

　　此次项目学习针对的是高三年级数控专业的学生，该阶段的学生已经初步掌握了数控车床的基本操作，但是对于综合零件的工艺分析和编程加工还有待提高，特别是有效地融入知识能力还需要培养。薄壁套筒类零件的编程与加工为学生呈现了一种综合性的零件工艺分析与编程，让学生在实践操作中，完成薄壁套筒类零件的加工，在一定程度上提高学生的综合运用能力。其次，薄壁套筒类零件作为较难生产的一种零件，在制作过程中更能激发学生的兴趣，让学生不受限制，培养学生的创新能力。

　　2.3数控机床薄壁套筒类零件项目实践背景

　　数控机床薄壁套筒类零件项目实践的背景在目前新形势下的教育理念提出，学生不再仅仅满足课堂知识的学习，教师必须不断地融合资源，不仅将知识传递给学生，更要引领学生去经历、去发展，如此，为数控机床薄壁套筒类零件项目教学提供了背景。不仅如此，新形势下的高职数控专业教学应该体现学生的综合能力，同时也让学生能够更早地去接触与工作环境相类似的设计和加工过程，这样能够培养学生应对挫折的能力。在实践背景的召唤下，数控机床薄壁套筒类零件项目的实践是孕育而生，也是有足够优势的外在条件。

　　3数控机床案例分析

　　3.1作品设计

　　①设计创意分析。基于薄壁套筒类零件工艺设计的零件造诣不凡，更能引领学生融入其中，设计出有特色的、有自己独特情感的产品。薄壁套筒类零件的设计不仅仅是纯粹意义上的机械产品，也是科学艺术以及情感的融合。目前我国薄壁套筒类零件已经从普通的薄壁套筒类零件逐渐转向为国防、汽车行业、数控机床等各个方向发展，促进了薄壁套筒类零件形式的革新。可见，薄壁套筒类零件作为我国重要的零件之一，不仅拥有较高的内涵，还是国家科技发展的标志。以此，带领学生设计这一小作品，通过机械加工的方法制成金属物件。②作品造型和结构分析。在带领学生完成造型设计的过程中，首先要发挥学生的主体作用，让学生明白零件的构成。本次零件主要是由外壳、活塞、燃烧物三部分组成，生产零件的材料，通常要选择延展性较好、强度较大、耐磨性强的材料。其次，让学生在摸索之中，弄清楚零件的关键部位。对此零件来说，外壳是最重要的部件，它用来装填活塞，并将燃烧物装置其中，同时还能承受燃烧物的气体压力和超级推力。当反应时活塞快速压缩燃烧物，引起燃烧物产生瞬燃，同时产生高温和高压气体将活塞推回，使活塞在高温高压气体的推动下向前上移动，最终向外做功。

　　3.2薄壁套筒类零件制作的工艺流程

　　①薄壁套筒类零件模型建立。在薄壁套筒类零件模型建设过程中，教师通过提供软件，在确保学会操作软件后自主完成模型的建立。比如，引领学生使用3D造型功能强大的UG软件，将在建模模块中完成作品的三维设计，并且在建模的过程当中，引领学生在设计当中进行参数化，这样可以方便作品的外形和尺寸修改。②工艺分析加工方案制定。在引导学生进行工艺分析和加工方案制定时，教师首先可以呈现一些薄壁套筒类零件图，比如可以呈现外圆柱、面圆锥、面球面和螺旋组成零件图，呈现一些几何形状的圆柱形轴类零件，零件的尺寸和轴向的尺寸。引领学生在摸一摸，看一看的实践活动中，逐步明确尺寸、零件的选择都要精确化，而且，每个面的粗糙程度也需要精心考量，随后再让学生经过讨论和分析确定加工的方案和程序。在工艺确定环节，创设平台，引领学生分组讨论，实践操作，初步确定加工程序为：第一步，建立工件的坐标系，并且输入刀补值；第二步，平面端选用90°的外圆车刀，也可以采用G94指令；第三步，外圆柱面粗车是选用的90°的外圆车刀和G71指令；第四步，外圆柱精车选用的是90°的外圆车刀，采用的是G70指令，再经过切槽加工，采用宽度为4毫米的切断刀，切横纹的螺纹时候，采用的是60°的螺纹车刀，但是由于G32指令编程的麻烦性使得整个工序被加长，由此，教师就可以引导学生采用G92螺纹切削。③刀具选择切削用量确定。刀具选择以及切削量的确定，是薄壁套筒类零件制作过程中重要的部分。教师通过引领学生选择不同的刀具，进行不同的操作，引领学生找到最合适的刀具和切削量。这种劳动实践活动的创立，不仅能够引领学生科学制作薄壁套筒类零件，并且能够帮助学生获得制作薄壁套筒类零件的自豪感，进而有效引领学生根据加工的程序选择不同类型的刀具号和刀具规格以及主轴转速和进给速度。通常外圆柱面和球面粗车采用的是T01刀具号和90°的外圆车刀合金类型，主轴转速为500n/rmin-1。在选用外圆柱面和球面精车时，选择的是T02，90°外圆车刀，也是合金材料，转速与外圆柱面粗车不同，在它的基础之上增加了一倍。随后，教师再引领学生总结：确定刀具和切削用量的目的就是使得材料有最大的切除率，同时也能够有效地保证切削的状态稳定。为了更好地促进学生理解，教师还可以在实践探究课上，引入案例，渗透德育内容在劳动实践活动之中，让学生结合案例，再次明确刀具的选择。例如，进给速度是主要的参数，要根据工件加工的精度、表面粗糙程度、刀具以及工件材料选取不同的加工点，在一定程度上，尽可能地去引领学生选择，有最大进给速度的刀削，这样才能够保证刀具的前提下尽可能地去提高切削的速度。④数控编程。数控编程是本次实践活动中完成作品构建以及确定作品的工艺的环节。教师要充分地发挥学生的主体性，激发学生操作软件的兴趣，引领学生在实践操作之中找到适宜的加工手段。例如，对于加工余量、多层次、表面粗糙的曲面部位，要采用自动编程；但同时针对形状单一的部位要采用手工编程。比如，在加工薄壁套筒类零件时，要利用如今的CAM功能加工模块中创建刀具，建立坐标系，形成毛坯几何体和工件结合体，再分别选用不同的方法和加工参数来制成工刀轨迹图。⑤仿真加工。为了确保加工程序的正确性，避免在实际加工的过程中出现失误，所有的加工数据都要录入数控仿真体系当中进行仿真加工验证。让学生在验证的过程当中进一步体会到薄壁套筒类零件的生产精准性，让学生在实践的操作当中感受到薄壁套筒类零件的意义以及制作的成就感，如此，能够提高学生的综合实力。⑥机床加工。让学生在小游戏的操作当中明白数控车床的基本操作后，教师可以有效地引领学生对薄壁套筒类零件设计进行车床加工。在开始时，要引领学生找到快速运动倍率处于的位置，确认无误之后，可将快速运动比率处于f110的位置。在加工的过程当中要考虑到刀具的运动位置，必须要有效地与工件和其他部位避免发生碰撞，如果出现碰撞情况，一定要快速按下急停按钮。在加工的过程当中可以根据停车的尺寸，修改磨损和做标志以保证设计的尺寸合格。不仅如此，在对薄壁套筒类零件加工后要做反馈分析，要生成生产加工评分表和数控实训评分表。

　　3.3技术难点及解决方法

　　此次薄壁套筒类零件劳动实践课程，对于学生而言存在难点。由此，笔者从以下几个方面解决技术难点。①该作品属于实物参考基础之上设计出来的外观协调、尺寸协调的产品。在设计过程当中采用的是无机参数化建模技术，可以为零件的外形提供多次往返修改的机会。②基于本次加工过程的复杂、工序的复杂以及公式之间的关联性，所以，让学生分成小组、分任务完成，这样能够合理地引领学生合理地安排工序，并且经过仔细地分析，确定以尽量集中的方式来减少加工次数。③在加工的过程当中引领学生根据实际情况，对工具进行校准。例如，在对螺纹进行加工时，要使用恒转速，切削加工次数和每次加工的深度要查表，车削螺纹的主轴转数一定要限制在一定的范围内。

　　4案例评析与反思

　　4.1案例总结与意义

　　在案例总结阶段，为了激发学生的探究激情，教师可以鼓励学生自己总结知识，共享成功经验，这样能够形成良好的学习习惯；同样基于学生的反馈，教师也可以深刻地反思自己的教学过程。在总结阶段，主要是对工艺的步骤和内容以及数控车床的基本操作、安全操作进行回顾，并且有效地思考薄壁套筒类零件模型创新设计考虑的问题。其次，薄壁套筒类零件设计的开展在一定程度上能够发挥学生的主体性，同样也让学生在经历薄壁套筒类零件设计建模操作的过程当中，激发学生的爱国情怀，培养了学生的创新能力，让学生在工艺设定、编程过程当中，提升分析能力、动手能力，同样使学生感受到成功的乐趣。由此可见，此次案例教学在一定程度上推行了素质教育理念。

　　4.2案例评析与思考

　　在此次数控机床的加工过程当中，由于加工程序的复杂性，所以学生在进行加工过程当中很容易发生断刀、主轴转速和进给速度得不到适当的调整等多种情况发生。究其原因，是学生的实践操作能力欠佳，因此，教师在以后的教学当中，应该尽可能地去让学生再次明确数控机床的加工过程或数控机床的技术，这样能够使得技术、手动、艺术相融合，使得整个项目的综合性增强，并且能够促进学生的发展。

　　参考文献：

　　[1]周信安，魏同学，李智.基于项目化教学法的数控加工案例设计与实施[J].轻工科技，2016，32（07）：177-178.

　　[2]任艳霞，丁刚.模具专业数控编程与加工课程项目化教学实践[J].内燃机与配件，2019（11）：251-253.

　　[3]燕必成，邹金桥.数控机床电气控制实践课程项目化教学体系探究[J].科学与信息化，2019（29）：122.

　　作者：康艳

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