数控加工工艺课程设计是提高学生综合运用所学金属切削刀 具、工装夹具、工艺知识、工艺规划、工程材料及热处理等知识 技能实际解决机械零件加工的综合实践环节,让学生对企业生产 有个初步认识,促进学生对零件生产工艺知识体系的理解,初步 掌握数控加工工艺的方法理论与加工实现,有效培养学生的机械 零件数控工艺编制能力。数控加工工艺课程设计各高校多年来延 续的做法是把书本上教学化的零件作为任务进行课程设计,这种 教学化的零件往往本地企业没有生产,不能组织学生参观实施现 场教学;或者零件的技术表达不够完整影响到工艺编排的设计; 或者零件的工艺设计任务已经非常成熟,相关资源、教材、零件图、 工艺文件等资料数量众多,来源广泛。传统的机械制造技术课程 工艺设计是以传统机床为载体的,不能体现数控加工工艺特点, 而以往的数控加工工艺课程设计任务又太过局部,仅仅是对数控 车削或数控銑削或加工中心进行单一工种的精加工工艺训练。为 改变上述情况带来的诸多弊端,数控加工工艺课题小组对课程设 计的内容和形式尝试了教学改革、课程改革,目的是在真正意义 上实现学校传授内容与企业生产产品的*对接,课题组规定 课程设计任务必须来源于企业生产的机械零件,加强零件装配关 系分析、零件结构工艺分析、企业生产技术设备现状及调度分析、 工艺流程方案设计、工艺参数及刀具的确定等方面的训练以及创 新能力的培养。
一、课程设计教学内容的改革
0. 课程设计任务的改变
一般而言,课程设计课题应具有普遍性和实践性,所谓普遍 性是指能够充分反映课程的理论教学内容,即通过课题的完成能 够将课程大部分知识加以应用;实践性是指课题的选择要符合生 产实际及要尽可能与专业相结合,也就是设计课题必须来源于本 专业的企业真实生产产品。本次教改变化大的就是课程设计任 务的变化,课题组选定的设计任务已不再延续书本上的教学化零 件,而是根据温州地区经济发展特色搜索行业方向及相关零件, 并现场参观企业生产,考察零件加工工艺流程。课题组终选定 了12个零件,数车及加工中心各6个,主要来自汽摩、包装、印刷、 制药等行业,有轴类零件、盘类零件、齿轮、凸轮、孔系零件、 槽系零件等,这些都是典型的机械零件,传承了从机械制图、机 械设计、机械制造课程的教学案例主线条,又是企业真实产品, 新项目贴近企业生产本质。新的项目任务难度呈梯度状,不同类 别的零件让每组同学、每位同学承担的工作任务不同,不同组别 的同学可以互相交流,互相讨论,互相考核;新的项目任务零件 典型、工作量饱满,工艺知识覆盖面广,能够对学生的作业思路 起到引导作用和创新要求,让学生更深刻地认识机械生产、数控 加工,对企业生产概念的形成起到催化作用。
1. 工艺方案设计体现以生产为本
各组学生通过头脑风暴法、分组讨论法等提出机械零件多种 加工工艺流程,一一进行比较,甚至到企业现场参观,得到合理 的工艺流程及加工参数。这种做法把学生从唯书本的工艺理论框 架中解放出来,让学生在企业生产加工的实践氛围中渐渐形成问题解决方案,工艺设计方案充分体现了以生产为本。
0. 课程设计形式的改变
在课程设计教学形式上,学生以小组为单位完成一个机械零 件的加工工艺设计任务,零件工艺流程按照团队内学生自己确定 的几种工艺设计方案,通过到企业参观生产现场或与企业工艺人 员交流终确定合理的工艺流程,组内成员每人做一道工序,上 下道工序间学生需要相互讨论,团队整合就完成了零件主要工艺 技术文件。
1. 切削刀具来源于刀具厂商
本次教改大的一处创新及特点就是切削刀具的选择与使 用,近20年来,切削技术得到了快速发展,形成了以刀具制造 商为主导的切削技术发展新模式,它们以*的装备、强大的人 才队伍、高额的科研投入和*的经营理念对刀具工业进行了脱 胎换骨的改造,大大加快了切削技术和刀具创新的速度,世界装 备制造业的发展证明,正是近代刀具应用技术的开发和运用使切 削加工技术水平有了全面的、快速的提高。数控加工所用的数控 机床及其所用的以整体硬质合金、可转位刀具为代表的数控刀具 等相关技术一起构成了金属切削发展*的一次重要变革,使加 工快速、准确、可控程度高,创新的刀具制造技术和刀具应用技 术层出不穷。本次教改所选用的刀具均来自山特维克、瓦尔特及 株洲钻石刀具公司等,与企业的刀具选用方式一致,与市场接轨, 刀具卡如图1所示。
课程教学中或者作为课 后作业完成,比如切削工艺参数计算、零件装配关系分析、零件 结构工艺分析等,也就是说把课程设计和课程的讲授融为一体, 让学生带着任务有针对性地学习。比如课程讲授完刀具内容后, 就安排学生做刀具选用训练;课程讲授数控车削加工工艺后,就 安排学生讨论什么样的轴可以按部位顺序加工,什么样的轴一定 要按粗精顺序加工;讲授加工中心加工工艺后,就可以布置学生 进行孔系零件、槽系零件的加工工艺讨论,箱体孔的加工什么时 候必须保证端面与孔“一刀活”?
三、 教学改革成果与不足
课题小组按照数控加工工艺课程标准、数控加工工艺课程教 学整体设计的要求,本着过程、结果并重的思路,从工艺设计流程、 工艺卡、工序卡、刀具卡、设计说明书、答辩等环节对课程设计进行了全过程指导、考核,一点一点地让学生形成零件加工、企 业生产的概念,使得教改项目取得了三项创新及成果,当然也找 到了三处不足。
1. 三项创新及成果
(1) 本教改项目来源于企业生产产品,课程设计任务可以 到企业生产现场参观学习,可以把学生的工艺方案与企业用的工 艺方案比较,找出两者差异的原因,让学生举一反三,有拓展变 化和创新提高的空间。课程设计结束后,每个学生都以文件袋的 形式拥有了一套工艺文件(设计任务书、零件图、工艺卡、工序卡、 刀具卡、设计说明书),全组整合后就形成了一个零件的工艺技 术文件,全班整合后就形成了典型机械零件的数控加工工艺技术 文件,使学生对工程图、工艺文件在生产中的作用有了进一步的 认识。
(2) 本教改项目选用了典型的机械零件,传承了从机械制图、 机械设计、机械制造课程的教学案例主线条,又是企业真实产品, 新项目贴近企业生产本质。
(3) 本教改项目在切削刀具的选用上直接来源于刀具厂商, 均来自山特维克、瓦尔特及株洲钻石刀具公司等,课程设计刀具 卡与企业的刀具选择一致,与市场接轨。
2. 三处不足
(1) 通过头脑风暴法、讨论研究法,学生对零件数控加工 确实提出了多种工艺设计方案,但后各组都选择了企业生产用 的工艺流程,但没有真正理解到企业工艺方案是受到企业生产、 营销、设备现状及设备调度的综合制约因素的影响。
(2) 虽然本次教改考核强调过程、结果并重,但教师对过 程考核的把握程度有差异,对学生个体在课程设计过程中努力的 程度把握有差异,所以过程考核的收效不太明显,在实践环节中 如何对学生进行全过程追踪考核还有待思考、加强、落到实处。
(3) 学生完成的工艺技术文件(工艺卡、工序卡、刀具卡、 设计说明书)总体而言质量不是很高,与企业生产的工艺技术要 求尚有不小的差距,如何在课程学习内外提升学生的工艺设计方 案质量是下一步亟待解决的难题。
鉴于上述,课题组在后续的教学环节中还要对本次教学改革 持续改进,努力完善,一方面地把学生的收获空间上升 到大,一方面课题项目工艺方案能让企业初步认可接受,这样 校企双赢。课题组拟将教改项目推广扩大,让更多的学生参与到 数控工艺设计教学改革中来,让更多的学生从企业生产中真正认 识到机械生产、零件加工,从中得到锻炼。