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1、对各典型零件进行工艺分析及程序编制,能熟练掌握较复杂零件的编程。
2、对所操作的数控系统能熟练掌握,并能在数控机床上进行加工操作及调试。
3、能正确处理加工和操作中出现的相关问题。
4、实训应在老师的知道下由学生独立完成,在实训中提倡独立思考、深入钻研、苦学巧干的学习态度,要严肃认真地完成实训任务,增强自己的实践动手能力。
5、本实训也是针对数控机床操作工技能鉴定等级考试而进行的全面综合训练,其目的是为了使学生能顺利通过数控机床操作技能等级考试,是强化实践加工能力的重要措施。
二、实训内容
1,熟悉机床操作面板
机床操作面板由crt 显示器和操作键盘组成.其常用键的作用a编辑方式的作用:新建程序、编辑程序、修改程序、输入程序、删除程序(编辑程序-程序-输入o__-zob键)。b自动方式:运行程序对零件进行加工。c录入方式mdi:手动输入-程序键-翻页键-切换mdi界面。d机械回零:一般不能乱按的。e手轮按钮:按下后可以用手轮移动x,z轴的位置。f单端运行:运行单段程序。g急停按钮和复位键作用差不多。
2,对刀
工件和刀具装夹完毕,驱动主轴旋转,移动刀架至工件试切一段外圆。然后保持x坐标不变移动z轴刀具离开工件,测量出该段外圆的直径。将其输入到相应的刀具参数中的刀长中,系统会自动用刀具当前x坐标减去试切出的那段外圆直径,即得到工件坐标系x原点的位置。再移动刀具试切工件一端端面,然后保持z轴不变移动x轴刀具远离工件,在相应刀具参数中的刀宽中输入z0,系统会自动将此时刀具的z坐标减去刚才输入的数值,即得工件坐标系z原点的位置。对螺纹刀时的方法和对外圆车刀的方法差不多,也先车个外圆向z轴方向退刀,量起外圆值输入刀具参数,对z轴时不需要车端面,只需先启动主轴,让刀尖接触端面再向x轴向退刀,调出刀补输入z0。
3,加工
先根据图纸要求确定加工工艺,加工路线,编写程序,再将编好的程序输入数控cnc系统并仔细检查,确定无误后装夹工件,再对刀。对好刀后就可以调出程序,按下自动和运行按钮,关好防护门让机床自动加工。同时操作者不能离开机床,手拿专用工具去处理铁丝,如果机床出现什么异常马上按下急停按钮,预防损坏机床和对操作者造成伤害。
三、实训心得
时光如流水,四周时间转眼即逝,为期四周的实习给我的体会是① 通过这次实习我们了解了现代机械制造工业的生产方式和工艺过程。熟悉工程材料主要成形方法和主要机械加工方法及其所用主要设备的工作原理和典型结构、工夹量具的使用以及安全操作技术。了解机械制造工艺知识和新工艺、新技术、新设备在机械制造中的应用。
②在工程材料主要成形加工方法和主要机械加工方法上,具有初步的独立操作技能。
③在了解、熟悉和掌握一定的工程基础知识和操作技能过程中,培养、提高和加强了我们的工程实践能力、创新意识和创新能力。
④这次实习,让我们明白做事要认真小心细致,不得有半点马虎。同时也培养了我们坚强不屈的本质,不到最后一秒决不放弃的毅力!
⑤培养和锻炼了劳动观点、质量和经济观念,强化遵守劳动纪律、遵守安全技术规则和爱护国家财产的自觉性,提高了我们的整体综合素质。
⑥在整个实习过程中,老师对我们的纪律要求非常严格,制订了学生实习守则,同时加强清理机床场地、遵守各工种的安全操作规程等要求,对学生的综合工程素质培养起到了较好的促进作用。
很快我们就要步入社会,面临就业了,就业单位不会像老师那样点点滴滴细致入微地把要做的工作告诉我们,的是需要我们自己去观察、学习。不具备这项能力就难以胜任未来的挑战。随着科学的迅猛发展,新技术的广泛应用,会有很多领域是我们未曾接触过的,只有敢于去尝试才能有所突破,有所创新。
关键词:普通机床 数控改造 结构设计 精度 郑州论文 开题报告
一、课题概述、背景及意义
工业发达国家的军、民机械工业,在70年代末、80年代初已开始大规模应用数控机床。其本质是,采用信息技术对传统产业(包括军、民机械工业)进行技术改造。除在制造过程中采用数控机床、fmc、fms外,还包括在产品开发中推行cad、cae、cam、虚拟制造以及在生产管理中推行mis(管理信息系统)、cims等等。以及在其生产的产品中增加信息技术,包括人工智能等的含量。由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造(称之为信息化),最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后20年。如我国机床拥有量中,数控机床的比重(数控化率)到1995年只有1.9%,而日本在1994年已达20.8%,因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。
微观上看,数控机床比传统机床有以下突出的优越性,而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。① 可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。由于计算机有高超的运算能力,可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量,因此可以复合成复杂的曲线或曲面。 ②可以实现加工的自动化,而且是柔性自动化,从而效率可比传统机床提高3~7倍。③ 加工零件的精度高,尺寸分散度小,使装配容易,不再需要“修配”。④ 可实现多工序的集中,减少零件在机床间的频繁搬运。⑤ 拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能,因而可实现长时间无人看管加工。由以上五条派生的好处如:降低了工人的劳动强度,节省了劳动力(一个人可以看管多台机床),减少了工装,缩短了新产品试制周期和生产周期,可对市场需求作出快速反应等等。此外,机床数控化还是推行fmc(柔性制造单元)、fms(柔性制造系统)以及cims计算机集成制造系统)等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。
机床的数控改造,主要是对原有机床的结构进行创造性的设计,最终使机床达到比较理想的状态。机床数控化改造有以下优点:①节省资金。机床的数控改造同购置新机床相比一般可节省60%左右的费用,大型及特殊设备尤为明显。一般大型机床改造只需花新机床购置费的1/3。即使将原机床的结构进行彻底改造升级也只需花费购买新机床60%的费用,并可以利用现有地基。②性能稳定可靠。因原机床各基础件经过长期时效,几乎不会产生应力变形而影响精度。③提高生产效率。机床经数控改造后即可实现加工的自动化效率可比传统机床提高 3至5倍。对复杂零件而言难度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工装,不仅节约了费用而且可以缩短生产准备周期。
在美国、日本和德国等发达国家,它们的机床改造作为新的经济增长行业,生意盎然,正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步,机床改造是个"永恒"的课题。我国的机床改造业,也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国、日本、德国,用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场,已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。
目前机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间,现在我国机床数控化率不到3%。我国大量的普通机床应用于生产第一线,用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长,从而在国际、国内市场上缺乏竞争力,直接影响一个企业的产品、市场、效益,影响企业的生存和发展,数控机床则综合了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先进技术,最适宜加工小批量、高精度、形状复杂、生产周期要求短的零件。当变更加工对象时只需要换零件加工程序,无需对机床作任何调整,因此能很好地满足产品频繁变化的加工要求,所以必须大力提高机床的数控化率。数控机床的发展,一方面是全功能、高性能;另一方面是简单实用的经济型数控机床,具有自动加工的基本功能,操作维修方便。经济型数控系统通常用的是开环步进控制系统,功率步进电机为驱动元件,无检测反馈机构,系统的定位精度一般可达±0.01,已能满足加工零件的精度要求。这几年,国家加大了对这类机床的改造力度,国防科工委更是推行了万台机床数控化计划,车床、铣床的数控化改造需求量很大。本课题以普通车床的数控改造为例,研究机床数控改造的方法,包括其结构的改造设计,机床改造后性能与精度的分析以及控制精度的措施等,普通车床应用微机控制系统进行改造数控改造后,可以提高工艺水平和产品质量,减轻操作者的劳动强度。基于上述分析,本课题的研究具有较高的现实意义。
二、主要研究内容
1.普通车床数控改造方案的确定,进行总体设计。
2.对普通车床数控改造进行结构设计与计算,包括主轴进给系统设计、机床纵、横进给伺服系统的设计等。
3. 对改造后的经济型数控车床伺服进给系统建立控制原理模型。
4. 根据进给系统的控制原理模型,对影响伺服系统系统的因素进行分析。
5. 对影响伺服传动精度的因素齿轮传动精度、滚珠丝杠副传动精度等进行深入研究,并提出相应的改进方法。
6. 对影响伺服元件伺服精度的因素步进电机步矩角精度等进行深入研究,并提出相应的改进方法。
三、拟解决的关键问题
1. 普通车床数控改造进给伺服系统机械部分的设计与计算。
2. 对经济型数控车床伺服进给系统建立控制原理模型。
3. 根据进给系统的控制模型,分析系统的误差来源及影响系统精度的因素。
4. 设计步进电机细分驱动电路,提高伺服进给系统的控制精度。
四、拟解决方案及关键技术
1. 普通车床数控改造进给伺服系统机械部分的设计与计算内容包括:确定系统的负载,运动部件惯量计算,步进电机的选择,滚珠丝杠副的选择和计算、滚珠丝杠副的刚度验算等。
2. 对改造后的经济型数控车床伺服进给系统建立控制原理模型。
3. 根据伺服进给系统控制原理模型,分别对伺服驱动元件的伺服精度、伺服机械传动元件传动精度进行分析,分析影响经济型数控车床定位精度主要因素。
4. 在伺服进给系统控制电路中加入步进电机细分驱动设计,改善步矩角特性,提高经济型数控车床的定位精度。
五、创新点
1. 运用机电一体化系统设计思路与方法进行普通车床数控改造的结构设计,在设计上达到有高的静动态刚度;运动副之间的摩擦系数小,传动无间隙;便于操作和维修。
2. 从经济型数控车床的控制原理模型分析影响整个系统精度的关键因素,分析影响机床机床定位精度的各项误差来源,提出相应的改进方法并应用于机床结构设计中。
3. 运用步进电机细分驱动技术,设计基于单片机控制的步进电机的细分驱动电路,减小步进电机的步距角及机床的脉冲当量,提高经济型数控车床的加工精度,改善电机运行的平稳性,减小噪声,增加控制的灵活性。
六、课题预计目标
1.普通车床数控改造的方案的研究,进行总体设计。
2. 对经济型数控车床的伺服进给系统建立控制原理模型,并根据进给系统的控制原理模型,对影响系统精度的关键因素进行分析。
3. 研究提高机械传动部件的传动精度与刚度的方法,对普通车床数控改造进行结构设计,改善伺服进给系统的伺服特性。
4. 设计一种基于单片机控制的步进电机的细分驱动电路,提高伺服进给系统的分辨率。
七、课题研究进展计划
预计本课题研究进展主要分以下几个阶段:
1. 2007年11月~2007年12月 查看文献资料并撰写开题报告
2. 2007年12月~2008年03月 收集相关方面的资料,以普通车床数控改造为例进行总体设计
3. 2008年03月~2008年04月 学习机床伺服进给系统的设计等方面知识
4. 2008年04月~2008年07月 进行结构设计,绘制普通车床数控改造纵、横向进给系统装配图
5. 2008年07月~2008年08月 学习机床控制精度等方面知识
6. 2008年08月~2008年09月 对机床进行精度分析
7. 2008年09月~2008年10月 研究提高机床控制精度的措施
8. 2008年11月~2008年12月 完成毕业论文
9. 2008年12月 毕业答辩
参 考 文 献
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[2] 王爱玲.现代数控机床结构与设计[m].北京:兵器工业出版社,1999.
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[4] 朱晓春.数控技术[m].北京:机械工业出版社,2003.
[5]张柱良. 数控原理与数控机床. 北京:化学工业出版社,2003.
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[8] 杨祖孝.数控机床进给滚珠丝杠的选择和计算[j],机床与液压,1999,3:50~52.
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关键词:数控机床,维修条件,预见性维修,分析,建议
数控机床是在原有机床的基础上进行创新改革,从而更加精细地对金属进行加工,制作出更加精细的工作零件。与原来的机器相比,数控机床具有较高的稳定性和精确性,其安全性能也较高,因此获得了非常大的突破和发展。但值得注意的是,由于数控机床的价格比较昂贵,通常一台数控机床需要大约几十万甚至几百万人民币,一旦发生故障,需要投入大量的维修费用,这样给企业带来很大的影响。根据调查显示,一些工作人员对设备的性能非常关注,但却忽视了机器的维修工作。为了能够更好的保证数控机床的运行,减少故障带来的影响,本文主要对数控机床的维修条件进行分析,为数控机床的维修提出几点合理的建议。
1. 数控机床的维修条件
为了能够延长数控机床的工作寿命,必须要定期检查数控机床的工作情况及工作状态,为数控机床创造良好的维修条件。为此,首先要考虑维修所需要的物质条件,工作人员需要准备数据机床专用的电器设备,包括常备的电器元件和维修工具、检测仪器仪表等。在正常情况下,每一台数控机床都必须配有完整的图样、资料以及维修档案资料,以便能够有效提高维修的质量。
此外,工作人员的专业素质也是非常重要,当发现问题的时候,主要通过工作人员进行维修管理,因此必须提高工作人员的素质条件。工作人员不仅要具备良好的职业道德,在工作过程中全心全意投入,还要求具有广阔的知识面,在工作过程中不断学习进取,提高自身技能,例如不断学习计算机技术、数字电路技术、控制技术、加工工艺和机械传动技术等;尽可能拥有良好的英语水平;在工作过程中能积极向富有经验的工作人员学习,不断提高自身专业的维修水平。
2. 数控机床预防性维护的建议
为了能对数控机床提供良好的维修条件,对数控机床进行预防性维护工作,工作人员要定期对数控机床进行检查,对可能出现的故障环节进行预防性维护,及时将问题解决,避免发生故障,下文主要对数控机床预防性维护提出几点合理的建议:
2.1设备前期的预防性维护建议
在使用设备前期,工作人员应该要做好调试工作:
第一,对参考资料进行检查。在使用机器之前,工作人员要对机器中的图纸、说明书、机器的调试报告等进行检查,也要对所有关于机器的纸质或电子文档进行检查。
第二,在检查完毕之后进行详细记录。在检查完所有资料之后,对机床的相关资料进行详细记录。例如,可以对数控机床在开机回零、换刀、转台等状态时的数据进行记录,也可以对指定刀号的程序、坐标、刀补等基础数据进行记录。
举个例子,某生产企业数控机床出现报警异常情况,根据该情况,一些有经验的专业维修人员除了对警报系统进行观察之外,还对其它方面进行分析。最后得出,警报错误的原因包括错误警报和故障警报两个方面,通过调查警报的范围有效排除了错误警报故障,还通过警报的范围对类似的错误报警进行故障排除。
此外,在使用机器之前,还应该考虑机器的可维修性参数,其中包括:先进的设备、设备的可靠性以及可维修性技术指标等。先进性是指设备符合时展的需求,具有代表性的技术含量;可靠性是指国家权威机构的质检考核;可维修性是指机器是否方便工作人员的维修,机器的维修资料是否齐全,对方是否具有良好的售后服务和维修技术,而这些都需要在使用机床之前加以注意,避免为日后的工作带来影响。
2.2设备使用过程中的预见性维护建议
第一,在使用设备的过程中,工作人员必须要掌握正确的使用方法,只有正确地使用设备,才能够有效延长机器的使用寿命。根据相关调查显示,30%左右的设备出现故障的原因主要是因为操作不当引起的。为了避免这种现象,应该及时规范工作人员机器使用的行为,加强工作人员的设备管理、业务管理、技术培训等工作,不断提高工作人员的专业素质,从而保证设备运行的合理性。
举个例子,某生产企业在使用数据机床的同时,编制了设备操作的相关规程以及点检卡。其中操作规程主要列出相应的操作方法,让工作人员能够按照相应的操作方法进行工作,提高操作水平,减少机器故障;该生产企业还设置了点检卡,归纳总结出检验的关键点、检查方法以及检查示意图。
第二,在设备运行的过程中,工作人员要对设备进行循环检查,将发生故障的几率减少至最低。由于数控机床是一种先进的设备,因此具有一定的复杂性,这就需要工作人员在运行设备的同时进行循环检查,对于一些容易出现故障的部位,如CNC排风扇、电机、机柜等,要注意是否出现异味等,机床压力表的指数是否出现异常情况。
举个例子,数控机床在投入生产使用之后,工作人员定期对数控机床进行循环检查,包括检查各个点、清洗滤网,及时更换液压油,并检查安全联锁装置是否互锁。
结语
数控机床的安全使用非常重要,它关系到生产的质量。在使用的过程中,工作人员必须要注意各种安全保护装置是否出现故障,避免出现撞机现象,影响生产工作精细度,甚至危及人身安全。数控机床的预见性维护工作是数控机床使用寿命的关键,随着使用时间的推移,数控机床会出现不同的特征,针对不同特征必须采取不同的保养策略和维修措施,有针对性地对机器进行预防维护工作,充分发挥设备的性能,延长设备的使用寿命,一方面确保生产的精准性和安全性,另一方面提高企业的经济效益。
参考文献
您好!
我是来自09级中专五班的学生张帆。我所学的专业是数控车床,这次被学校分配到江苏省湘原机械有限公司实习。时光如流水,转眼间我们的实习已经快两个月了,在此我的实习感受如下。
我来到工厂被分配到检验部,我的工作是测量工件的角度 锥度.......虽然这些东西都不曾是我在学校学习过的东西,但是我报着吃苦服从的态度欣然接受。接受了任务开始了挑战,我才发现我其实什么都不会。但是师傅的他孜孜不倦的教导和他得认真的工作态度时刻影响着我引导者我,让我从中学到了很多。测量工作是一个细致活,我们必需具备认真的工作态度细心工作作风。准确测量每一个工件的尺寸和角度不能半点的马虎。
[关键词]《数控机床故障诊断与维修》;课程建设;教学改革
一、国内《数控机床故障诊断与维修》课程建设的概况
(一)对该课程的重视程度不够
目前,有为数不多的职业院校把数控维修作为一门专业来建设。将《数控机床故障诊断与维修》这门课作为一门专业选修课,是相当多职业院校的做法,他们并没有把这门课放到足够重要的位置上,这使众多数控专业的学生仅仅懂得机床操作,而对维修仍然一无所知,这已经不能满足市场对数控专业学生综合素质的需要。
(二)有关该课程的研究很少
不少学校在安排《数控机床故障诊断与维修》这门课时主要还是理论教学,实践环节安排的课时很少,也没有非常优秀实用的教材,更缺乏对该课程教学模式的探索,非常不利于学生掌握数控维修技能。
(三)理论与实践环节脱离
《数控机床故障诊断与维修》是理论知识难度大、实践性强的课程,教学中理论和实践都应该重视。长期以来,《数控机床故障与维修》课程教学理论和实践分开,教学内容不能紧跟市场需求,教学方法和手段单一,背离职业教育强调应用性、实践性、创新性的教学特点,不能适应当前制造业对数控人才所需技能的要求。理论与实践课程脱节,学校环境和工厂环境反差大,所培养学生的维修技能无法适应企业的需要。
二、转变观念,积极开展《数控机床故障诊断与维修》课程建设
(一)转变观念,适应市场需要
课程建设应以适应市场需要为宗旨,以服务就业岗位为目标。课程建设应该与时俱进,不断在深化教育教学体制改革中,适应市场变化的需要。学校教育的目的就是:“一切为了学生,为了学生一切,为了一切学生。”教育的目的就是为了培养适应社会需要的人才,为了这个目的,学校一切工作都应该服务于这个目的。我所在的学院以示范性建设为契机,全面实施教学质量工程,转变观念,以市场为导向,强化学生专业知识、人文素质、创新精神、实践能力和健全人格的培养,建立产业、学校、行业一体的产教融合的合作办学机制,创新人才培养模式。
(二)加强《数控机床故障诊断与维修》课程建设
随着《中国制造2015》计划的推进,我国由制造大国向制造强国迈进,企业生产中使用数控设备越来越普遍,数控设备的维护维修人员需求将呈现强劲增长的态势。根据市场调研,企业所需数控专业人才岗位(群)分为以下几个部分:数控设备的操作人员、数控设备的装调人员、数控设备的维护维修人员以及其他工作岗位。数控专业主要岗位对应的职业能力有:数控机床的操作、维护;数控机床的安装、检测、验收;数控机床的常见故障诊断与排除;普通设备的数控化改造。推进《数控机床故障诊断与维修》课程建设对培养高素质高技能的数控机床装调与维修人员是非常有意义的。
三、推进《数控机床故障诊断与维修》课程改革与建设的有效措施
1.加强师资队伍建设,特别是提高数控维修专业教师的理论和实践水平,形成一支年龄结构合理、教学水平较高的高等数学课程教学和研究队伍,从教学人员上保证课程建设的不断深入发展。2.继续完善教学大纲与授课计划的修订,使之更能适应高等教育从精英教育到大众化教育的需要,使教学计划和课程设置符合就业导向。3.教材建设(1)推进项目化教学和案例教学内容。以具体的案例或任务为载体编写教学内容,充分发挥学生的主观能动性。(2)建设立体化教材,把实践性强的内容视频化,知识点微课化。(3)不断更新教学内容,紧跟市场需求。(4)适应学生需求,力求教材知识与趣味性一体。4.现代教育技术的使用(1)不断改进教学方法和教学手段。教学手段应从过去传统的黑板加粉笔的单一方法过渡到传统方法与多媒体现代化教学手段相结合的综合性方法,力争开展多媒体授课。(2)建设课程资源库,开发微课资源。(3)建设信息化资源课,使教学资源上网,充分发挥学生自学的主观能动性。
四、以数控维修实验台的研究应用为契机,推进《数控机床故障诊断与维修》课程建设
笔者所在学校配合数控专业的示范性建设,投资60余万元用于数控维修实训中心建设。在数控维修实训中心建设过程中,由学校教师根据本校学生特点,结合企业对数控专业学生的要求自主设计,自主建设实训中心,不但使学校的数控维修实训教学条件大大改观,也锻炼了教师的能力。数控机床安装、调试与故障维修能力是数控技术专业核心的能力之一,在课程的设计上遵循以下理念:以工程应用为背景,以岗位职业能力培养为目标,以典型的工作任务为载体,构建完成岗位工作所需要的专业能力、方法能力、社会能力三位一体的教学内容体系;教学组织与实施是以学生为主、老师为辅的师生互动的过程,理实一体化的教学模式,课程标准以职业标准为依据,学生通过学习获得与工作岗位一致的能力,把工学结合的思想贯穿在整个课程教学过程中。本课程嵌入数控机床装调与维修工职业资格标准,理论联系实际,以任务为学习载体,采用理实一体化的教学模式。以数控机床安装调试与维修的过程为主线,设计学习情境,在学习情境内学生完成安装调试与维修任务。根据教学内容的组织,设计相应的教学计划。上述教学内容,学生在完成过程中,全部采用任务驱动的方式,在任务二和任务三实施过程中,学生在完成任务的过程中对遇到的问题可以查阅故障诊断手册,可以通过手机APP上网查看知识点微课,学生完成任务书要由小组一起进行PPT汇报,对完成任务的情况进行汇报总结。以其中任务三中的一个子任务为例,教学过程如下表所示。在每次的教学过程中注意体现学生的主导地位,教师加以引导,报告完成后仔细进行讨论、分析,目的是学生掌握技能。
五、结论
通过教学改革,教师因材施教,学生既能在轻松的环境中学习和获取理论知识,也能锻炼学生的操作技能,是对培养适应市场需求人才的教育教学模式的一种有益探索。
参考文献:
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1.1 数控系统发展简史
1946年诞生了世界上第一台电子计算机,这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比,起了质的飞跃,为人类进入信息社会奠定了基础。6年后,即在1952年,计算机技术应用到了机床上,在美国诞生了第一台数控机床。从此,传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来,数控系统经历了两个阶段和六代的发展。
1.2国内数控机床状况分析
1.2.1国内数控机床现状
近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升,在大中企业已有较多的使用,在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中,除少量机床以FMS模式集成使用外,大都处于单机运行状态,并且相当部分处于使用效率不高,管理方式落后的状态。 2001年,我国机床工业产值已进入世界第5名,机床消费额在世界排名上升到第3位,达47.39亿美元,仅次于美国的53.67亿美元,消费额比上一年增长25%。但由于国产数控机床不能满足市场的需求,使我国机床的进口额呈逐年上升态势,2001年进口机床跃升至世界第2位,达24.06亿美元,比上年增长27.3%。 近年来我国出口额增幅较大的数控机床有数控车床、数控磨床、数控特种加工机床、数控剪板机、数控成形折弯机、数控压铸机等,普通机床有钻床、锯床、插床、拉床、组合机床、液压压力机、木工机床等。出口的数控机床品种以中低档为主。
1.2.2 国内数控机床的特点 :
(1) 新产品开发有了很大突破,技术含量高的产品占据主导地位。
(2) 数控机床产量大幅度增长,数控化率显著提高。
2001年国内数控金切机床产量已达1.8万台,比上年增长28.5%。金切机床行业产值数控化率 从2000年的17.4%提高到2001年的22.7%。
(3) 数控机床发展的关键配套产品有了突破。
1.3 数控系统的发展趋势
1.3.1继续向开放式、基于PC的第六代方向发展
基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点,更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机,来处理人机界面、编程、联网通信等问题,由原有的系统承担数控的任务。PC机所具有的友好的人机界面,将普及到所有的数控系统。远程通讯,远程诊断和维修将更加普遍。
1.3.2向高速化和高精度化发展
这是适应机床向高速和高精度方向发展的需要。
1.3.3向智能化方向发展
随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展,数控系统的智能化程度将不断提高。
(1)应用自适应控制技术
数控系统能检测过程中一些重要信息,并自动调整系统的有关参数,达到改进系统运行状态的目的。
(2) 引入专家系统指导加工
将熟练工人和专家的经验,加工的一般规律和特殊规律存入系统中,以工艺参数数据库为支撑,建立具有人工智能的专家系统。
(3) 引入故障诊断专家系统
(4) 智能化数字伺服驱动装置
可以通过自动识别负载,而自动调整参数,使驱动系统获得最佳的运行。
1.4机床数控化改造的必要性
1.4.1微观看改造的必要性
从微观上看,数控机床比传统机床有以下突出的优越性,而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。
(1) 可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。
由于计算机有高超的运算能力,可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量,因此可以复合成复杂的曲线或曲面。
(2) 可以实现加工的自动化,而且是柔性自动化,从而效率可比传统机床提高3~7倍。由于计算机有记忆和存储能力,可以将输入的程序记住和存储下来,然后按程序规定的顺序自动去执行,从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序,就可实现另一工件加工的自动化,从而使单件和小批生产得以自动化,故被称为实现了"柔性自动化"。
(3) 加工零件的精度高,尺寸分散度小,使装配容易,不再需要"修配"。
(4) 可实现多工序的集中,减少零件在机床间的频繁搬运。
(5) 拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能,因而可实现长时间无人看管加工。
(6) 由以上五条派生的好处。
如:降低了工人的劳动强度,节省了劳动力(一个人可以看管多台机床),减少了工装,缩短了新产品试制周期和生产周期,可对市场需求作出快速反应等等。
1.4.2宏观看改造的必要性
从宏观上看,工业发达国家的军、民机械工业,在70年代末、80年代初已开始大规模应用数控机床。由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造(称之为信息化),最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落20年。如我国机床拥有量中,数控机床的比重(数控化率)到1995年只有1.9%,而日本在1994年已达20.8%,因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。
数控化改造的市场空间
机床的数控化改造是一个方兴未艾的行业,从各种统计数字上看前途应该是十分光明的,例如:"在美国,日本和德国等发达国家,它们的机床改造能作为新的经济增长行业,生意盎然,正处在黄金时代。由于机床以及数控技术的不断进步,机床改造是一个"永恒"的课题。我国的机床改造业,也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业所以不难看出:`
(1) 国内的市场
我国目前机床总量380余万台,而其中数控机床总数只有11.34万台,即我国机床数控化率不到3%。近10年来,我国数控机床年产量约为0.6~0.8万台,年产值约为18亿元。机床的年产量数控化率为6%。我国机床役龄10年以上的占60%以上;10年以下的机床中,自动/半自动机床不到20%,FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数(美国和日本自动和半自动机床占60%以上)。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床,而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长,从而在国际、国内市场上缺乏竞争力,直接影响一个企业的产品、市场、效益,影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。
(2) 进口设备和生产线的数控化改造市场
我国自改革开放以来,很多企业从国外引进技术、设备和生产线进行技术改造。据不完全统计,从1979~1988年10年间,全国引进技术改造项目就有18446项,大约165.8亿美元。
这些项目中,大部分项目为我国的经济建设发挥了应有的作用。但是有的引进项目由于种种原因,设备或生产线不能正常运转,甚至瘫痪,使企业的效益受到影响,严重的使企业陷入困境。一些设备、生产线从国外引进以后,有的消化吸收不好,备件不全,维护不当,结果运转不良;
有的引进时只注意引进设备、仪器、生产线,忽视软件、工艺、管理等,造成项目不完整,设备潜力不能发挥;有的甚至不能启动运行,没有发挥应有的作用;有的生产线的产品销路很好,但是因为设备故障不能达产达标;有的因为能耗高、产品合格率低而造成亏损;有的已引进较长时间,需要进行技术更新。种种原因使有的设备不仅没有创造财富,反而消耗着财富。
这些不能使用的设备、生产线是个包袱,也是一批很大的存量资产,修好了就是财富。只要找出主要的技术难点,解决关键技术问题,就可以最小的投资盘活最大的存量资产,争取到最大的经济效益和社会效益。这也是一个极大的改造市场。
机床改造的效益分析
提高机床数控化效率有两个途径:一是购买新的数控机床;二是对旧的机床进行改造而对于一个机床拥有量大,经济财力又不足的发展中国家来说,采用旧机床改造来提高设备的先进性和数控化率是一个极其有效和使用的途径,采用第二种方法有以下的优点:
a) 减少了投资和交货的期限
同购置新的数控机床相比,一般可以节省60%到80%的费用,改造的费用大大减低。
b) 机械的稳定性可靠
机床的床身,立柱等基础件都是重而坚固的铸铁构件,而铸件越久自然失效充分,内应力的消除使得比新的铸件更稳定,这些铸件的使用又可以节约社会资源,又减少了铸铁件生产时对环境的污染。
c) 熟悉了解设备结构性能,便于操作维修,购买的新设备,事先很难前面了解机床的结构性能,以至很难预算是否完全适合加工要求,而改造则完全可以避免这种情况,并且大大缩短了对数控机床在使用和维修方面的培训时间,机床一旦改装完成,很快就可以投入使用,见效较快。
d) 可以充分利用现有的条件
可以充分利用现有的地基,不必像购新机时重新构筑新基,同时工夹具、样板和外设备也可以在利用。
e) 可更好的因地制宜合理筛选功能
购买现成的通用型机床,往往对一个具体的生产加工有一些多余的功能,又可能缺少某一个专用的特殊功能,如向机床制造厂提出特殊定货要求,增加某些特殊的加工要求,往往费用大,交货的日期又长。而采用改造方案就可以根据生产加工要求,采用组合的方法再某些部件设计改造成专用的数控机床。
f)可及时采用最新技术,充分利用社会资源
由于技术进步和我国机床功能部件专业化生产的发展,目前已有众多的疏忽资源支持机床方面的改造 ,如随意采购各种尺寸的滚珠丝杠副,且交货期短;采用贴塑导轨新技术,可使传统的滑动导轨的摩擦系数降低五至十几倍来防止爬行,还可以使得刮研极容易,等等例子说明有一大批社会资源,可根据技术更新的发展速度,及时地采用最新技术来提高生产设备的自动化水平和效率,提高设备质量和档次,将旧机场改造成当今水平的机床。
2 普通车床数控改造的可行性论证
对于普通车床的经济型数控改造,在考虑总体设计方案时,应遵循的原则是:在满足设计要求的前提下,对机床的改动应尽可能的少,以降低成本。
2.1 车床的数控改造
2.1.1数控机床工作原理及组成
(1) 数控机床工作原理:
数控机床加工零件时,首先应编制零件的加工程序,这是数控机床的工作指令。将加工程序输入到数控装置,再由数控装置控制机床主运动的变化、起停,进给运动的方向、速度和位移量以及其它如刀具选择交换、工件夹紧松开和冷却的开、关等动作,使刀具与工件及其它辅助
2-1
2.1.2设计内容及任务
普通车床(C6163)的数控改造设计内容包括:总体方案的确定和验证、机械改造部分的设计计算(包括纵向、横向进给系统的设计与计算)、主运动自动变速原理及改造后的机床传动系统图的设计、机床调速电动机控制电路的设计。
本设计任务是对C6163卧式车床进行数控化改造,实现微机对车床的数控化控制。利用微机对车床的纵向、横向进给系统进行数字控制,并要达到纵向最小运动单位为0.01mm/脉冲,横向最小运动单位0.005mm/脉冲,主运动要实现自动变速,刀架要改造成自动控制的自动转位刀架,要能自动的切削螺纹。
2.1.3 数控部分的设计改造
(1) 数控系统运动方式的确定
数控系统按其运动轨迹可分为:点位控制系统、连续控制系统。点位控制系统只要求控制刀具从一点移到另外一点的位置,而对于运动轨迹原则上不加控制。连续控制系统能对两个或两个
以上坐标方向的位移进行严格的不间断的控制。由于C6163车床要加工复杂轮廓零件,所以本微机数控系统采用连续控制系统。
(2)伺服进给系统的设计改造
数控机床的伺服进给系统按有无位置检测和反馈可分为开环伺服系统、半闭环伺服系统、闭环伺服系统。
闭环控制方案的优点是可以达到高的机床精度,能补偿机械传动系统中的各种误差,消除间隙、干扰对加工精度的影响。但他结构复杂、技术难度大、调式和维修困难、造价高。
半闭环控制系统由于调速范围宽,过载能力强,又采用反馈控制,因此性能远优于以步进电动机驱动的开环控制系统。但是,采用半闭环控制其调式比开环要复杂,设计上也要有其自身的特点,技术难度较大。
开环控制系统中没有位置控制器及反馈线路,因此开环系统的精度较差,但其结构简单,易于调整,所以常用于精度要求不高的场合。
经过上序比较,由于所改造的C6163车床的目标加工精度要求不高,所以决定采用开环控制系统。
(3) 数控系统的硬件电路设计
数控系统都是由硬件和软件两部分组成,硬件是控制系统的基础,性能的好坏直接影响整体数控系统的工作性能。
数控装置的设计方案通常有:
a) 可以全部自己设计制作
b) 可以采用单板机或STD模块或工控机改制
c) 可以选用现成的数控装置作少量的适应化改动
跟据本次设计的要求采用第一种设计方案。
2.1.4机械改造部分的设计
(1) 主传动部分的改造设计
将原机床的主轴电动机换成变频调速电动机,无级调速部分由变频器控制。将原机床的主轴手动变速换成有电磁离合器控制的主轴变速机构。改造后使其主运动和进给运动分离,主轴电动机的作用只是带动主轴旋转。
(2) 进给机构的改造
将原机床的挂轮机构、进给箱、溜板箱、滑动丝杠、光杠等全部拆除。纵向、横向进给以步进电动机作为驱动元件经一级齿轮减速后,由滚珠丝杠传动。
【关键词】双主体;厂中校;校中厂;实训基地
数控设备在工业现场应用多年,数控设备应用与维护人才逐步成为紧缺人才,数控设备应用与维护专业已经成为各高职院校重点建设专业。2011年我院批准为国家骨干高职院校建设单位,数控设备应用与维护专业建设是项目之一。
项目建设总目标是针对天津及滨海新区对数控设备应用与维护专业领域人才需求,在与大连机床集团开展全方位、深层次的合作下,深化“双主体工学交替”的校企共同育人的人才培养模式和“企业主导,课证融通”的专业课程体系;建设集教学实训、企业培训、产品展示、技术服务为一体的厂中校,校中厂的校内外实训基地;通过实施教师企业实践、校企互聘,打造专兼结合的市级水平专业教学团队;依据机床行业标准和规范对人才培养过程、教学质量进行监控和考核,确保人才培养质量。培养“能够做、踏实做、做得好” 高端技能型专门人才。通过三年建设,与机床企业“共同投入,共同建设,共同管理,共同发展”,探索构建校企“双主体”育人的运行机制,将数控设备应用与维护专业建成在全国同类专业中起骨干、带动作用的国内一流专业。
建设方案中实训基地建设是重点之一,目前本专业拥有生产性的校内实训基地,本专业校内实训基地承担数控设备维修实训。现有高速高精密加工中心1台、数控车床9台、四轴加工中心1台、数控维修实验台6台。其中用专利项目产品充实实验室,为数控设备应用与维护专业发展起着重要作用。
学院拥有生产经营、实训教学、技术培训为一体的天津轻模工贸有限公司,该公司不仅承担着本专业的数控加工实训、数控机床故障诊断与维修实训、数控机床拆装、毕业实践等教学环节,同时进行数控机床操作工、特种加工、数控机床调整工的技能鉴定工作,还可面向企业进行在职员工的培训,承揽对外加工的生产任务,并把对外加工与学生实训相结合,满足教育教学需要。
本次建设项目要进行“双主体”实验实训基地建设,学院与大连机床集团有限责任公司合作,在学院内建设“大连机床集团天津服务示范中心”成为“校中厂”, 其功能集数控机床整机展示、装配、调试、维修、营销、人才培养、培训、技术攻关、课程开发、教材开发、售后服务于一体。
在大连机床集团有限责任公司的天津厂内,建设“大连机床天津研发制造基地培训中心”成为“厂中校”,实施企业人员培训、学院在校生的培训,使其成为服务于机床研发、制造、销售、维修人员上岗、继续教育、技能培训的“校企‘双主体’育人”的示范基地。
1.“校中厂”实训基地建设
学院与大连机床集团合作,在学院内共同建设“大连机床集团天津服务示范中心”成为“校中厂”, 实现工厂融于学院。包含数控机床产品展示中心、大连机床备品备件中心、数控机床售后服务中心、校内一体化实训中心、数控系统应用中心。其中在校内一体化实训中心里,新建1个、完善3个一体化实训室。校企共同制定并实施“天津服务示范中心”的校中厂运行管理制度,确定领导小组例会制度、校企人员互聘与考核管理规定、学生厂校实训管理办法、实训设备的配备与管理、企业用户培训管理规范、备件管理使用规定等等。形成专任教师主动为企业服务、兼职教师积极参与教学与教改,校企深度融合的“校中厂”的高效运行新机制。
(1)数控机床产品展示中心
本中心为学院与大连机床集团有限责任公司共同建设,由学院提供场地,展示校企合作育人模式和大连机床的数控机床整机产品。其主要社会功能是展示“双主体工学交替”的校企共同育人的人才培养模式;展示大连机床的数控产品、企业文化;及时展示数控机床新产品、新技术、新工艺及在工业生产中的发展趋势。本中心同时也是教学的一个主要环节,承担专业教育、认识实习、学习企业文化等教学任务。本中心既是展示职业教育改革成果的窗口,也是展示企业文化和新产品新技术的窗口。
(2)大连机床备品备件中心
本中心是大连机床集团有限责任公司华北地区备品备件中心,提供华北地区售后服务备件支持。本中心是大连机床华北区技术服务的不可或缺的环节,是企业运营的重要组成部分。本中心还是教学中认识数控机床零部件的主要实训场所,数控机床故障诊断与维修等专业课中认识、测量数控机床零部件良好性的教学内容在本中心进行。人才培养过程中对企业文化和企业运行模式的教育部分内容在本中心进行,对学生了解职业环境,直接就业有着重要意义。
(3)数控机床售后服务中心
本中心是大连机床集团有限责任公司华北地区售后服务中心,承担华北地区售后服务技术支持,是大连机床在天津地区重要部门。本专业教师在中心任主要技术职务,承担安装、调试工作;承担大连机床集团天津地区售后技术服务工作。同时收集数控机床故障诊断维修工作案例,作为教师进行教学和课程资源建设的素材;也为保障天津地区企业的设备利用率,提供高层次技术服务。学生在本中心完成现场调试验收部分教学,加快学生的职业化进程。
(4)数控系统应用中心
本中心是数控系统应用技术(系统连接,调试,维修及维护)的综合实习和实训平台,主要进行本专业学生的培养及教学新模式探索;本专业教学资源建设及研讨;本专业师资培训,以及数控技能鉴定培训;用户技术交流及论坛;企业员工培训,企业技术服务;行业调研,岗位需求分析,与本地区企业开展人才培养合作等。
(5)校内一体化实训中心
在原有三个实训室基础上,购置新设备加强校内生产性实训,强化与企业和市场更紧密地联系,使校内生产性实训与校外顶岗实习有机衔接与融通,使校内生产性实习实训占校内实践教学环节的比例超过70%,提高校内实训基地开放和使用效率。校内一体化实训中心建设见表1。
为保证本专业工学结合人才培养方案的顺利实施,促进学生专业技能的培养,加强对校内共享型生产性实训基地的建设与完善,充分考虑资源的合理利用与配置,促进数控设备应用与维护技术专业及专业群的协调发展,依托大连机床集团天津服务示范中心,融专业教学、培训、技能鉴定和技术服务为一体。直接为数控设备应用与维护专业的工学结合人才培养模式服务,实现学生对专业由陌生到熟悉、专业知识由单一到综合、专业能力由初级到高级的培养过程。
2.校外实训基地与内涵建设
在大连机床集团有限责任公司的天津组装厂内,建设“大连机床天津研发制造基地培训中心”成为“厂中校”,在“厂中校”内,完成数控设备装调岗前技能训练。学生在企业环境中,按照企业操作规范,自然地融入了企业文化、职业氛围,职业素养和职业技能大幅提升。
同时在“厂中校”中进行新产品的研发、制造、销售、维修人员上岗、继续教育、企业人员和学院在校生的技能培训,使“厂中校”成为“校企‘双主体’育人”的示范基地。
此外,数控设备应用与维护专业一直在努力建设校内外实践教学基地,实践教学条件已得到较大的改善,但数控设备应用与维护专业发展起点高、技术含量高、发展时间短。因此,为保证本专业工学结合人才培养方案的顺利建立与实施,必须大力发掘和利用社会资源,积极参加行业协会活动,为企业提供培训和技术服务,加强和机床企业的联系和技术合作,在原有4个基础上,再建天津中际装备制造有限公司等4个校外实习基地,以保证实现学生半年以上顶岗实习的顺利实施。校外主要实训基地见表2所示。
一、企业数控技术人才需求层次
根据调研情况,我们可把数控技术人才分为三个层次:
1.“蓝领层”——“蓝领层”是指在生产岗位上承担数控机床的具体操作及日常简单维护工作的技术工人,在企业数控技术岗位中占75%,是目前需求量最大的数控技术人才。
所需知识与能力结构:掌握数控机床结构的基本知识和机械加工与数控加工的工艺知识,具备数控机床的操作、日常维护和手工编程的能力,了解数控加工的自动编程。这类数控技术人才可通过中等职业教育来培养,企业也可依靠自身力量从普通机床操作工中培养。
2.“灰领层”——“灰领层”是指在生产岗位上承担数控编程的工艺人员和数控机床维护、维修人员,这类人员在企业数控技术岗位中占20%,其中数控编程工艺员占9%,数控机床维护、维修人员占11%。
所需知识与能力结构:
数控编程工艺员:掌握数控加工工艺专业知识和一定的模具制造基础知识,具备数控机床的操作、日常维护和手工编程的能力,能运用至少一种三维CAD/CAM软件进行三维造型和自动编程。此类人员在模具行业尤其受欢迎,待遇也较高,这类数控技术人才可通过高等职业教育来培养。
数控机床维护、维修人员:掌握数控机床的工作原理和结构知识,掌握主要数控系统的特点、接口技术、PLC、参数设置和机电联调知识。具备数控机床的操作、手工编程和数控机床的机械和电气的调试和维护维修能力。此类人员需求量相对少一些,但也非常缺乏,是企业(特别是民营企业)的抢手人才,待遇较高。由于此类人员专业知识与技能要求较高,可能通过本科或高职教育作基础培养后,经企业大量实际工作经验积累不断提高。
3.“金领层”——“金领层”人员具备并精通数控操作、数控工艺编程和数控机床维护、维修所需要的综合知识,并在实际工作中积累了大量实际经验,知识面很广;精通数控机床的机械结构设计和数控系统的电气设计,掌握数控机床的机电联调;能自行完成数控系统的选型,数控机床的安装、调试、维修和精度优化;能独立完成机床的数控化改造;适合于担任企业的技术负责人或机床厂数控机床产品开发的机电设计主管。
二、数控技术专业人才的学历状况
调研数据表明,7.89%的数控技术人才为中职及以下学历,63.16%为高职学历,仅有13.16%为本科学历,本科以上学历占15%。可以看出,企业对中职和高职学
历的人才需求量最大,故中等和高等职业技术教育在数控技术人才培养方面大有可为。
三.数控技术人才的来源渠道
调研数据表明,企业现有数控技术人才中,从人才市场招聘的员工的占18.42%,网上招聘占13.16%,而直接从学校招收的学生占55.26%,通过中介机构招聘的占13.16%。这说明:
1. 职业院校是企业招收对口专业员工的主要渠道,所以职业院校应该进一步拓展办学功能,加强校企合作,根据企业用人“订单”培养人才,也要为企业职工提供在岗、转岗数控技术培训。
2.职业院校学历教育培养的数控人才还很难完全满足企业的需要。刚走出校门的毕业生,具有不同程度的英语水平、计算机应用能力、机械和电气基础理论知识和一定的动手能力,但由于在校期间难以积累工艺经验,实际动手能力差,难以满足企业对数控人才的要求。
四、对工作能力和职业素质的要求
通过调查,我们发现企业对毕业生的实际工作能力关注度为60.53%,对职业素养的关注度为65.79%,对学习能力的关注度为60.53%,对组织管理能力的关注度为21%,对创新能力的关注度为50%,数据表明,企业最注重毕业生的实际工作能力和职业素养,企业对毕业生的综合素质要求越来越高,企业往往要求毕业生能够同时拥有多方面的技能,要求基本功扎实,应用能力较强,能够团结协作,富于开拓和创新精神,要敬业爱岗,踏实肯干,吃苦耐劳,实际动手能力强,综合素质高,具有很强的社会竞争力。,在业务方面和专业技术方面占有较大的优势,具体而言要思想积极,政治素质高,思维活跃,视野开阔,创造性强,有较强的组织能力和综合表达能力;善于钻研,谦虚谨慎,勤学好问,能发现问题及时解决问题,能将所学知识与实际工作紧密结合起来,在业务中起骨干带头作用,生活作风正派,人格健全,有较好的人际关系;整体观念强,有团队协作精神。
五、企业对我校毕业生的综合评价
为了更准确了解我校往届数控技术专业毕业生的工作情况,我们利用此次实地考察的机会对往届毕业生进行了一次回访,并进行了企业对我校数控专业毕业生综合评价的问卷调查。调查的统计数据显示,企业对我校数控专业毕业生的整体情况的评价较好,满意度较高。综合评价为60.53%满意,34.21%一般,5.26%不满意。数据说明数控专业毕业生在社会中的反应良好,基本能经得起社会的检验,基本能够胜任本职工作,适应相关岗位的要求。用人单位对数控专业毕业生的职业道德、专业业务知识和基本素质较为认可,毕业生在企业中能够表现出较高的职业素养和职业能力,数控专业开展的职业素质教育对学生今后的就业工作起到了积极的作用。
六、存在的问题及改进措施
在调研中我们发现,从总体来讲我校数控技术应用专业的人才培养目标和培养模式是正确的。但是在具体实施的过程中也还存在一些问题和不足。
1、学生专业理论知识转化能力较差,很难将专业知识应用到实际工作中;
2、学生对技能的熟练程度和企业的要求有距离;
3、学生在学校进行的专业实训和企业真实的生产环境有距离;
4、学生专业面不宽,造成就业口径过窄。
为了达到教改方案的培养目标和业务规格要求,我们将采取以下措施。
1、紧扣两个环节。要培养面向生产第一线,专业实践技能强,具有良好职业素质的应用性实用型人才。决定了学校课程设置的架构必须紧扣“实用”、“实训”两个环节,把岗位技能培养融入到课程体系中去,使课程教学与技能培养充分“对接”。
2、完善和加强数控专业的实训室建设
我校数控专业虽然有了多个实训室,但是在设备数量上和设备先进性上还有差距。还应该建立数控综合实训室,包括数控线切割机、数控雕铣机、快速成型机等设备,以实现和企业的无缝对接。
3、坚持开放式的办学体系,实行校企联合,产、学、研一体化 虽然我校在数控专业的实训上投入了较多的资金,实训设备条件也相对较好,但是和企业的真实环境总是有距离的,作为学校不可能投入太多的资金。我们可以利用校企联合、工学结合的方式实现产、学、研一体化。在办学中坚持学校走出去,老师走出去,学生走出去,课程要走出去。同时,我们也可以把专家学者请进来作高层次的学术报告,也可以请有公司一线工作实践经验的工程师来给我们的学生讲学,一些课程也请外面工程师来上,甚至可以让企业办到学校来。
4、推行“一专多能、一生多证”
关键词:行动导向;数控机床机械部件装调与维修;课程改革
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2013)08-0086-03
《数控机床机械部件装调与维修》课程作为数控技术、机电一体化、数控设备应用与维护等专业的专业核心课,其主要教学目标是使学生熟悉数控机床典型机械部件组成结构、工作原理等基本知识,掌握机械部件安装、调试及故障维修的基本技能,同时培养学生的规范操作意识、合作精神等。该课程传统授课方式往往是先按照课本章节安排进行技术理论讲授,然后分章节进行实践教学。近年来,由于高职生源质量下滑等诸多原因,相当一部分学生学习积极性不高、学习习惯较差。在这种情况下,如果继续沿用传统教学模式,很容易造成这样一种不良局面:在理论教学阶段学生由于对抽象知识难以理解而容易失去学习兴趣、产生厌学情绪,影响理论教学的效果;在实习实训教学阶段由于理论知识欠缺而“只知其然,不知其所以然”,实践教学效果也不佳。近年来,我们对该课程教学进行了改革,引入了基于行动导向的教学观,使课堂教学“活”了起来,充分调动了学生的学习积极性,取得了良好的效果。
行动导向教学简介
(一)行动导向教学的内涵
行动导向教学是根据完成某一职业工作活动所需要的行动及产生和维持行动所需要的环境条件以及从业者的内在调节机制来设计、实施和评价职业教育的教学活动。具体说来,行动导向教学主要是通过有目的、系统化地组织学习者在实际或模拟的专业环境中,参与设计、实施、检查和评价职业活动的过程,通过学习者发现、探讨和解决职业活动中出现的问题,体验及反思学习行动的过程,并最终获得完成相关职业活动所需要的知识和能力。它倡导通过行动来学习和为了行动而学习,在教学过程中注重发挥学生的主体作用和教师的主导作用,注重对学生分析问题、解决问题能力的培养。
(二)行动导向教学的基本原则和特征
学习理解过程中的行动优先 行动导向学习要求将行动与认知结合在一起,通过“做”学习。学习是一个行动过程,行动导向教学强调做在学习中的作用。
教学过程中的学生中心 行动导向教学将学习者看做积极的行动者,提倡学生对学习过程的自我控制,教师转变为咨询者。为学生创造尽可能大的决策和行动空间,以使其有更好的发展可能。
完整性学习 学习任务应尽可能完整,所反映的职业工作过程应该清晰透明。将传统劳动组织中相分离的计划、实施与检查工作内容结合起来进行教学,学习中包含计划、实施、评价等步骤的完整职业工作过程。
作品指向 学习过程中制作具有使用价值的行动成果——作品,可以是具体的物质产品,如加工实际的零件、制作简单消费产品,也可以是抽象的,如市场调研报告、工作方案等等。有价值的作品可以提高学生的学习动机。
行动导向教学在德国流行多年,特别是最近三十多年来随着德国职业教育的改革,其地位和作用更加凸显,大量的研究也证明了行动导向教学的效果。
基于行动导向的课程教学改革
(一)课程教学目标制定
课程教学团队和企业一线专家针对数控机床制造厂以及数控机床使用企业中的数控机床装调维修岗位进行了调研分析,并结合数控机床维修工国家职业资格考核标准,明确了《数控机床机械部件装调与维修》课程目标。课程目标包括知识目标、能力目标和素质目标三个方面:知识目标为数控机床机械构造及工作原理,数控机床机械图纸的读图及主要部件的安装、调试与维修,数控机床精度检验及验收,数控机床机械部件日常保养、维护;能力目标为阅读机械、电气系统图纸和中英文说明书及维修资料的能力,具备常用机床维修工具使用能力,具备主要机械部件的安装、调试及精度检验能力,具备典型机械故障分析与排除能力,具备对故障原因、维修过程进行总结的能力;素质目标为严谨、全面、高效、负责的职业素质,良好的道德品质、协调沟通能力、团队合作及敬业精神,勤于思考、善于自学、勇于探索的良好作风。
(二)课程学习情境创设
实施行动导向教学改革,首先要解决课程内容的取向和序化问题。课程组到数控机床制造厂家、数控机床应用企业进行广泛调研,收集了大量项目和案例,并在专业教学指导委员会的指导下,从中筛选出具有具体工作任务和完整工作过程的、适合于教学的项目作为教学载体,创设4个学习情境,精心设计了11个工作任务。
通过学习情境的创设,将传统课程的每个知识点和能力点序化到一个个的工作任务当中,将理论知识与实际知识进行了高度融合,使学生在“企业实际情境”下进行学习,有利于激发学生的学习兴趣,也能较好地将企业的工作方法、工作要求、工作环境等要素融入教学全过程,有利于培养学生良好的职业素养和职业道德。
(二)课程教学实施
下面以学习情境3中任务1“数控车床刀架装调”这一工作任务为例来阐述以行动为导向的课程教学实施步骤。
咨询——本小组要做什么 教师下达工作任务,进行任务描述,让学生知道学习后的成效以及要达到的目标,激发学生的学习兴趣。完成任务描述后,教师可引导学生通过学习实训室墙上的教学挂板,了解数控车床电动刀架的工作原理、组成结构、常用拆装工具的使用等知识。通过观看多媒体教学动画,可以获取刀架拆装工艺过程知识,同时,指导学生按照任务单的要求,充分利用各种途径查阅学习资料,做好完成工作任务的准备,并形成“数控车床刀架功用”和“数控车床刀架结构分析”两种书面材料。
计划——考虑如何完成 将学生分组后,要求每一个学生以报告的形式制定刀架装调方案,内容包括数控车床刀架拆卸、装配顺序,数控车床刀架调整量的确定,拆装和调整工具选用,操作规范及注意事项等。此过程注重培养学生独立思考的能力,教师不对学生的方案进行评价,只是对整个过程进行监控和引导。在此阶段,学生应完成“数控车床刀架拆卸工艺过程卡”和“数控车床刀架装调工艺过程卡”两种书面材料撰写。
决策——确定实施办法和所需材料 每组学生将各自的计划通过讨论、交流、比较,最后形成一个合适的工作计划,确定分工合作,同时要求学生自己确定一个典型零件作为自己的测绘任务。
实施——完成任务 根据计划按步骤完成工作任务。在实施过程中,教师主要是营造学习氛围、组织和引导教学过程。教师对学生工作过程进行监控和必要的指导,并引导学生对出现的问题进行分析和讨论,要求学生对整个过程进行记录。在学生遇到困难时,教师应充当学习的组织者与引导者,给予学生具体的帮助。教师除了对学生进行工艺方法引导之外,还要注意加强心理引导和价值引导。在教学中,要激励学生大胆探索与尝试,培育学生勇于创新和善于合作的心理品质;注重引导学生在拆装过程中注意对拆装零件的保护、合理摆放及零部件的完整性恢复,让学生认识到,学生是在给设备用户进行拆装维修,损坏、漏装零件都要对用户进行赔偿,从而培养学生的社会责任感和质量意识。
检查评价——完成的情况如何 检查、评价要引导学生对刀架的拆卸、检查、安装和调整等工作按照标准规范进行,对已完成的工作进行记录,自觉保持安全作业并按照6S的要求进行工作。在评价过程中既要关注学生已达到的程度与水平,更要关注学生职业行动和职业能力的生成与变化。教师评价要加强对每个学习过程的考核,同时关注学生的个体差异,对每个学生完成任务的情况进行合理评价,学生的不足之处应及时指出并督促其改正,并对进步较大的学生给予鼓励。
(三)课程考核评价
课程考核采用形成性评价与终结性评价相结合的考核方法,考核过程贯穿于整个学习任务的学习过程。本课程形成性评价重点关注以下方面:装调与维修流程合理,符合图样要求;能按操作规程操作,具有团队合作精神;能向小组成员介绍自己的工作方案、工作体会与改进设想;结合考勤情况、学习态度、典型部件装调任务考核等情况进行综合评定等。本课程终结性评价重点考查学生通过本课程学习所具有的数控机床机械部件装调与维修的基本能力,主要采用笔试和大作业等形式,考核方式如表2所示。
行动导向教学实施中应注意的问题
通过两个学年的实践,基于行动导向的《数控机床机械部件装调与维修》课程教学改革取得了良好的效果,大大激发了学生的学习兴趣,课堂氛围变得积极、活跃,同时,学生的专业能力、社会能力、方法能力也得到了提高,但存在以下几个值得思考的问题。
一是行动导向教学要求教师具有较强的综合能力和教学机智,需要大量的教学准备工作,涉及的学科知识面较广,这就对教师的教学能力和专业素质提出了较高的要求。因此,专业教师要不断丰富、更新自己的学科知识,将生产工艺经验与教材内容整合,重构原有知识结构,提高自身的专业知识水平。同时,教师还要对教学过程有较强的调控能力,对出现的种种问题及时进行指导,并且能灵活处理教学中出现的各种情况。
二是行动导向教学要求学校能提供足够的实训工位。目前相当一部分学校实训工位数量明显不足,有时十几名、甚至更多的学生只能使用一台设备,工位严重不足成为推行行动导向教学的“瓶颈”。
三是行动导向教学法适用于小班教育,但目前我国职业院校由于办学规模的扩大,班级人数较多,全面开展行动导向教学法存在一定难度。实施行动导向教学法将使教学成本大大提高,这也是制约行动导向教学法全面推广的一个难点。
行动导向教学强调学生在教学过程中的“主体性”和“行动性”,充分体现了现代职业教育的特点和发展方向。教学实践表明,行动导向教学在《数控机床机械部件装调与维修》课程教学中的实施,有力地调动了学生学习的积极性,提高了学生实际动手能力和探索、合作、创新能力,较好地解决了传统教学中遇到的问题。
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