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Abstract: Theory-practice integration teaching is a teaching activity which is completed by theory teachers, training teachers and students. In this teaching activity, teachers are planners, directors and supervisors in students' learning process; students are the main body in the learning process. Taking the linear cutting of mould major as an example, this paper expounds the implementation process of teaching of integration of theory and practice, and analyzes the teaching and learning effect.
关键词: 理实一体化教学;中职学校;模具专业;线切割;案例
Key words: theory-practice integration teaching;secondary vocational school;mould major;linear cutting;case
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)23-0274-03
0 引言
随着我国模具技术的快速发展和模具生产企业的增加,企业对模具制造人才的需求量越来越大,中职学校作为企业用工的主要提供方和培养方,如何才能培养出符合企业要求的模具制造人才,是每个中职学校所应该重视和思考的。
1 现有教学方式存在的问题
现在的中职学生知识基础普遍薄弱,缺少学习的积极性和主动性,没有明确的学习目标和学习动力,很多学生都处于被动学习的状态,有的学生还有厌学情绪。而模具专业恰恰又是一门具有很强的专业性的学科,它是以“以服务为宗旨,以就业为导向”为培养原则,以向企业输送合格的面向生产一线的各种模具制造人才为培养目标。通过对大量模具生产企业的调研,我们了解到企业在用人需求方面和学校培养模式上存在着不能对接的状况,以至于一方面学校所培养出来的学生找不到适合的工作,造成学生就业满意度低;而另一方面,企业招收不到所需的专业人员,造成企业“用工荒”。总结其原因有两个:
①学生毕业时的知识与技能达不到企业的要求,必须经过企业的再培养才能为企业工作。
而学生工作的不稳定,流动性大引起了企业的担扰与不满,导致企业不愿意对新进学生进行培养,宁愿去招收社会上的熟练人员。
②学生的自我期望值过高,导致对某些企业的工资待遇和工作环璄过分挑剔与不满。
现有的传统教学方法,是单一的“讲、练、考”的模式,很难激发学生的学习热情和兴趣,效果不理想。例如,现在的线切割教学主要是教会学生了解线切割火花机的工作原理,训练学生编制线切割火花机程序、教会学生如何操作和维修线切割火花机设备。现在的理论学习在课堂由理论教师讲授,实践学习在实训场所由实训教师指导,理论教学和实训教学分开各自教学,没有很好的联系起来,有时还会出现相互矛盾,最后造成学生学习的效果不理想、掌握的技能不理想。根据企业对中职学生的技能要求,为了培养出符合企业要求的人才,必须采用适合中职生特点的教学方法,专业教学一定要有深度、有重点,要与企业的需求对接,以保证每一位学生在毕业时真正的拥有一技之长,不需要企业再作培养即可达到企业之要求!为此我校改变了现有的教学内容与教学方法,在教学中采用由理论教师和实训指导教师既分工又合作共同完成一项教学任务的理实一体化的教学方法。
2 理实一体化教学的内涵及特点
理实一体化教学法从确定教学任务、制定教学计划、实施教学计划、教学效果评估的整个工作过程入手,体现了对学生职业综合能力的培养。同时理实一体化教学的实施与运用能让学生更早接触到和企业类似的工作环境,从而了解未来工作中会遇到的各种问题,最终运用自已的能力和团队的智慧共同解决这些问题,为学生提供了在“做中学、学中做”的机会。这种教学法对中职生的培养很有针对性。
理实一体化教学法最显著的特点是“以任务为主线、教师为主导、学生为主体”的主动教学模式,改变了以往“教师讲,学生听”的被动教学模式,创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式。在理实一体化教学的具体实践中,教师的作用是帮助和引导学生在实践中发现新知识,掌握新内容,提高学生理论水平和动手能力。学生作为学习的主体,通过完成教学任务把理论与实践教学有机的结合起来,不仅提高了理论水平和实操技能,而且还在教师有目的的引导下,培养合作解决问题的综合能力。同时在指导学生的过程中,理论教师和实训指导教师可以相互学习与交流,开阔了视野,提高了自身的专业水平,既有利于学生也有利于教师。
3 理实一体化教学在模具专业线切割实训中的教学案例
3.1 确定教学任务 理实一体化教学中教学任务的选定要以教学计划为依据,要和学生以前学过的知识紧密结合,要完全按照企业的要求去做,由理论教师和实训教师共同来确定每次的教学任务。为此我们按照企业制造模具过程中的一道工序,用线切割加工一个模具零件—冷冲模具的凸模。首先要求学生学会用AUTOCAD软件画出零件图;再编制一个加工该零件的线切割程序;操作线切割机设备将该零件加工出来,最后使用各种量具检测该零件的尺寸精度、表面粗糙度等数据。零件如图1所示。
3.2 教学目标的分析 该项目的特点是:综合性较强,知识的覆盖面较宽,要求学生掌握很多专业知识,机械制图、AUTOCAD软件、公差配合与测量技术、电加工原理及编制程序、操作线切割火花机设备等理论知识和实践操作技能。通过完成这个零件的加工,除了要求学生掌握理论知识和培养动手能力外,还要求学生养成吃苦耐劳、认真细致的工作态度和团结合作精神。要求学生在教师的指导下能独立的用AUTOCAD软件画出零件图并标注公差尺寸和表面粗糙度;编制出供加工使用的线切割程序;用线切割火花机把零件加工出来,教会学生分别用G码ISO格式和三B格式编写线切割程序,再教会学生接线切割的钼丝。最后再使用各种量具对零件进行检测。
3.3 教学的实施 教学环境:现有一个班的学生48人,有多媒体教室1间内有50台电脑、有实训用的线切割火花机10台,多媒体教室就建在实训车间里边,各种检测用的量具则摆放在教室里面,各种加工制造模具用的设备则摆放在教室周围,周围用铝合金加玻璃围起来形成一个封闭的理实一体化教室。
教学过程:此次教学时间为1周5天。学生坐在教室里每人一台电脑,先由理论教师讲授线切割电火花机的放电工作原理、工作特点、在模具加工中的应用及此项加工方法的优缺点。用AUTOCAD软件画出需加工的模具零件图,再编制出加工模具零件的线切割程序。再由实训指导教师对照线切割机讲解线切割机器各部件的名称、内部的构造及日常维护和保养,把学生分成10组,每组4-5人,根据学生的学习能力、动手能力进行进行搭配,再指定一个学习能力较强的学生担任组长协助教师,每组使用一台线切割机,每组学生都需从设计—编程—制造,最终完成一个合格的产品。要求全班48个学生每个人都要独立从画图、编程、加工到检测完成2个零件,其中分别用G码ISO格式和三B格式编写线切割程序,每个学生用自已所编写的两种程序分别加工出两个产品,要比较不同格式编程加工出来的零件质量,再检测哪个产品的质量好。每个学生都要亲自动手操做线切割机,特别要每个学生学会接线切割钼丝。
理论教师在教会学生用AUTOCAD软件画好加工图后,重点要教会学生用G代码的G01、G02、G03、G04命今编写ISO格式的程序;要使学生明白与掌握G01、G02 G03、G04命令的作用和使用范围。再教会学生使用三B格式编写线切割程序,要使学生明白与掌握BXBYBJGX\
YL1\2\3\4;BXBYBJGX\YSR1\2\3\4和BXBYBJGX\YNR1\2\
3\4命令的作用和使用范围。实训指导教师要教会学生怎样把编写好的程序输入到线切割机的控制器里,怎样摆放与固定待加工的毛坯,怎样用百分表去校正工件、怎样操作线切割机设备,重点教会学生如何设置线切割的参数和怎样接线切割的钼丝,在加工中线切割机如果出现故障和问题,还要教会学生怎么排除故障解决问题,工作完成后还要教学生怎样保养线切割机。
教师在讲授专业知识的同时,还要加强对学生敬业精神、创业能力、职业道德等综合素质的培养和教育,注重培养学生的团队协作和吃苦耐劳的奉献精神。
3.4 教学质量的评估 教学任务完成后要对每个学生的产品进行质量检测与评定,由学生自我评价、相互评价及教师评估组成,可对学生完成本次教学任务的质量、时间、参与程度、合作能力等方面进行综合评价。如表2所示。
通过这样的质量评估,学生可发现自已的理论知识及操作技巧上的不足,以及取得的成绩和收获。教师要在总结评估中充分肯定学生所取得的成绩,以增加学生的学习兴趣和学习热情,同时也要指出其在教学任务实施中存在的问题。然后对学生个人在此次教学任务实施过程中的参与程度、所起的作用、合作能力、团队精神及成果等方面进行综合评价,最终给出此次理实一体化教学的成绩。
4 理实一体化教学的实践效果与反思
4.1 实践效果 理实一体化教学法在模具线切割实训中的应用,由于理论教学和实践教学同步进行,实训设备就教室旁边,增加了教学的直观性,其效果首先体现在学生在整个过程中积极的学习态度、极大的学习兴趣和很好的学习成绩。当每个学生有了明确而具体的工作任务后,他们会更加主动去学习理论知识和操作技术,并能很好的运用这些学到的知识和技术,遇到问题也会自已处理,而且能做到文明操作,对于尺寸精度的控制能做到加工前根据钼丝的直径、尺寸要求仔细计算出放电间隙,加工中仔细检查,加工后认真测量。教师在讲解理论课和实践课时学生都能非常认真的听课,表现出了强烈的求知意愿,学习效率得以显著提高。
在理实一体化教学过程中,是团队共同学习、操作,除了培养学生的理论水平和实践动手能力外,还培养了学生的团队协助精神和相互沟通能力。通过此次理实一体化教育学,2009级模具3班的48个学生的理论成绩和实操成绩全部合格,其中31个学生的成绩为优秀。通过这次理实一体化的教学,使理论教师和实训指导教师的专业水平和实践能力得到了加强和提升,对现代中职教学的理念、教学方法和评价体系也有了更进一步的了解。
4.2 教学实践后的反思 在理实一体化的教学过程中,也发现一些需要进一步改进和探索的问题。由于教师的水平有限,学生的能力有限,只能做一些比较简单的零件,还不能加工一些企业里有难度的产品,如果能在今后的实训中实现校企合作,加工一些有难度的企业产品,则可实现学校和企业双赢,特别是学生,踏上工作岗位后能更快的被企业所用。
现在我校的模具专业师资,特别是同时具备相当的理论知识和丰富的实践经验的模具专业师资严重不足。学校应将专业教师有计划地送到企业进行模具设计与制造技术岗位实践和见习,根据对模具设计与制造技术的教学需求进行实战培训,重点放在工艺技术、解决问题等方面。同时也可以从企业中招聘有丰富的现场经验、组织能力强的模具工程技术人员充实教师队伍。
现在学校的课程设置还不能够符合、贴近、领会企业的要求,常常是两边相去甚远。笔者认为其解决的办法就是学校的教育要走进企业,可以和企业联合办学,就像我们常常讲的德国的双轨制那样,制定具有中职教育特色的教学计划,一方面教学内容应讲究“实用”,对所开设的课程要删繁就简,削枝强干。课程所讲授的内容,重点应放在与实践有紧密联系的知识点上,如制图课的重点放在读图、识图上;机制工艺课的重点放在典型零件的加工方法、工艺安排以及切削三要素的讲解等方面;材料课的重点应是合金工具钢、合金结构钢、不锈钢、铝合金、铜合金等材料的加工特性上,模具设计和制造课程要重点讲解塑料和冷冲模具制造的内容。
再就是目前没有适合的教材,要编写适应理实一体化教学的新教材。在编写新的理实一体化教学教材时,要请企业的相关技术人员参与编写,这样才会更加适应今后的教学。另一方面实行技能证书与毕业证书结合的双证书或多证书教育,课程教学与职业技能培训相结合,使学生获得国家劳动部门颁发的模具设计师和模具制造工等级
证书。
5 结束语
在理实一体化的教学中,既发挥了教师的主导作用,又突出了学生的主体地位,教师的专业水平和实践能力得到了加强,学生从被动学习变成了主动学习激发了学习的兴趣和热情,进一步掌握了专业知识也培养了学生的团队合作精神,推行了具有我校特色的“课堂与车间零距离、理论与实践零距离、教师与技师零距离、学生与学徒零距离”的理实一体化教学模式!实现了“教师与技师合一,理论与实践合一,育人与生产合一,学校与企业管理合一,教室与工厂合一,学生与学徒合一”的教学目标。
参考文献:
[1]姜大源.职业教育学研究新论[M].北京:教育科学出版社,2007.
关键词:塑料模加工;电火花线切割;特殊方法
一、引言
数控电火花线切割加工是一项涉及多门学科的综合性技术,是模具制造中的主力装备。成型塑料制品的模具简称为塑料模具,塑料模具生产的塑料制品在机械、电子工业中有着广泛的应用。在金属加工中,数控电火花线切割始终是塑料模加工的利器。不论是动模、定模、零配件,还是特殊加工场合,只要编制出正确的数控程式,电火花线切割定会在塑料模加工中发挥出越来越重要的作用。
二、数控电火花线切割的特点
因为数控电火花线切割是数字系统控制下直接利用电能加工工件的一种方法,因此与其他加工方式相比有自己独立的特点:
(1)直接利用线状的电极丝作电极,不需要制作专用电极,可节约电极的设计、制造费用。
(2)可以加工用传统切削加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的工件。对不同的工件只需编制不同的控制程序,对不同形状的工件都很容易实现自动加工,很适合小批量形状复杂零件、单件和试制品的加工,且加工周期短。
(3)利用电蚀加工原理,电极丝与工件不直接接触,两者之间的作用力很小,故而电极丝、夹具不需要太高的强度。
(4)传统的车、铣、钻加工中,刀具硬度必须比工件大,而数控电火花线切割机床的电极丝材料不必比工件材料硬,可节省辅助时间和刀具费用。
(5)直接利用电、热能进行加工,可以方便地对影响加工精度的加工参数(脉冲宽度、间隔、伺服速度等)进行调整,有利于加工精度的提高,便于实现加工过程的自动化控制。
(6)工作液一般采用水基乳化液或纯水,成本低,不会发生火灾。
(7)利用四轴或五轴联动,可加工锥度、上下面异形体或回转体等零件。
(8)由于极丝比较细,可以方便地加工微细异形孔、窄缝和复杂截面的型柱、型孔。由于切缝很窄,实际金属去除量很少,材料的利用率很高。对加工、节约贵重金属有重要意义。
(9)采用移动的长电极丝进行加工,使单位长度电极丝的损耗较少,从而对加工精度的影响比较小,特别在慢走丝线切割加工中,电极丝一次性使用,电极丝损耗对加工精度的影响更小。
正是由于电火花线切割加工有许多突出的特点,因而在国内外发展都很快,在塑料模具加工中已获得了广泛的应用。
三、数控电火花线切割在塑料模加工中的应用场合
1、数控电火花线切割在动模和定模加工中的应用
在塑料模具中,动模和定模是塑料模具的主要组成部分。动模也称型芯或凸模,是成型塑件内表面的模具零件,多装在注塑机的动模板上。定模也称型腔或凹模,是成型塑件外表面的模具零件,多装在注塑机的定模板上。动模和定模通常都要经过淬火处理,硬度极高,一般加工方法难以加工,特别是小孔与异型孔。数控电火花线切割在动模加工中的应用常有镶件孔、顶针孔、司筒孔、斜顶孔等的加工。在定模加工中的应用常有镶件孔、镶针孔等的加工。见图一:数控电火花线切割在动模加工中的应用;图二:数控电火花线切割在定模加工中的应用。
2、数控电火花线切割在工具电极加工中的应用
在塑料模具中,特别是动模、定模有许多微小的地方刀具不宜加工,或者形状较复杂的面,这时就需要制作工具电极,采用电火花成型加工。工具电极苦有细异形孔、窄缝和复杂斜面的型柱、型孔,刀具不宜加工,就必须使用数控电火花线切割机床进行切割成形。由于铣刀总存在着半径R,在要求尖角的模具中,电极也常常要用数控电火花线切割进行清角。清角加工充分利用了电极丝R小,可变锥度大的优点。如图三:数控电火花线切割在工具电极加工中的应用。
图三:数控电火花线切割在电极加工中的应用
在电极的切割过程中,切记要考虑电极成型时所用的火花位。一般匀有粗、精电极两种,放电火花位分别约为单边0.15MM、0.05MM;在大型工件加工中还需要用到粗中精三个电极,放电火花位分别约为单边0.3MM、0.15MM、0.05MM。在加工孔时,补正值要减去单边放电火花位,也即将孔割大双边两个火花位。如加工一个10MM的孔,若火花位为单边0.3MM,则加工后的孔的尺寸为10.6MM。在加工外形时,补正值也是要减去单边放电火花位,也即将电极外形双边割小两个放电火花位。如加工一个10MM*10MM的正方柱,若火花位为0.3MM,则加工后的尺寸为9.4MM*9.4MM。
3、数控电火花线切割在零配件加工中的应用
数控电火花线切割在零配件加工中的应用常有:动模定模镶件、斜顶、滑块、销钉孔、以及一些耐磨板、压板压条等。
零配件加工时常常也考虑配合间隙,一般取值的规则是将镶孔割大0.003~0.005MM,而镶件照正常数据加工。或者在不知镶孔大小的情况下将镶件单边放大0.003~0.008MM,以免镶件过小不能使用。在斜度镶件加工时,底部顶部一般都放长1MM左右。因为在装配时可以把镶件装得很紧,不留一点缝隙,多余的部分可以用铣刀或钞轮加工去掉。
四、数控电火花线切割在塑料模加工中的几种特殊应用方法
1、数控电火花线切割在顶针孔加工中的应用方法
顶针是塑料模中最简单的脱模零件,常设计在脱模阻力较大的部位。顶针孔就是供顶针通过到达产品内表面,顶出产品的通道。
一般模具中顶针孔都较多,在线切割中穿丝频繁,故适宜带有自动穿丝的慢走丝机床加工。在编程软件上也适宜选用带有多件编程的软件进行程序编制,如台湾的统达软件。该软件能一次框选所有顶针孔,只需一次设置加工参数或条件,就能自动生成所有顶针孔的加工程式。不像有些软件,对顶针孔的加工需要一次又一次的选择顶针孔或加工参数及条件。在顶针孔的加工时,第一个顶针孔的大小往往需要进行试配。如果最后一次加工顶针仍然放不进去则要进行二次重割。重割时将程序的第一刀删除,第二刀补正值不变,第三刀补正值略加。如果能进去一小半,则第一刀、第二刀匀删除,第三刀补正值略加。这是一个经验积累的工作,往往要多次才能取得合适的配合补正值。
2、数控电火花线切割在斜顶孔加工中的应用方法
斜顶也是塑料模中常见的一零件,它常常是成对的在动模左右两边出现。斜顶孔也就是斜顶顶出的通道。斜顶孔一般都有斜度,而且它的斜度是两边同向而斜,两边为直身,不同于一般的斜度工件加工。在编程时切记要小心,分清楚它的斜向,注意检查程式中的偏斜代码与偏斜值正负。
3、数控电火花线切割在上下异形件加工中的应用方法
上下异形是指工件的上端与下端形状不一样,如上端为一个圆,下端为一正方形。如图四:数控电火花线切割在上下异形加工中的应用。
在编写这个应用的程式时,应以两点隔开,前面的程式是下面的形状(正方形),后面的程式是上面的形状(圆形)。它为一个复合程式,是将上下两个程式并在一起走,下面数据走X、Y轴,上面的数据走U、V轴。
图四:数控电火花线切割在上下异形加工中的应用方法
4、数控电火花线切割在斜导柱孔加工中的应用方法
斜导柱是抽芯滑块中的一个零件,斜导柱孔也就是导柱斜向通过的通道。由于是圆孔,又有单向斜度,常是线切割加工中的难题。如图八:数控电火花线切割在斜导柱孔加工中的应用方法。
斜导柱孔简单加工方法是用辅助夹具进行辅正加工,采用一条边线碰数或画线取数加工,故该方法加工精度低不准确,采用软件分析处理才是较合理的加工方案。在编程取数时切记要小心,在它的程式面上是一个椭圆,而不是一个标准圆。它的程式上实际上就是两个椭圆的上下异形程式。
五、总结
与其他加工形式相比,数控电火花线切割有许多无可替代的优势。在塑料模加工中,数控电火线切割广泛应用于动模、定模、电极以及零配件。尤其在特殊加工场合,只要能编制出正确的数控程式,电火花线切割定会在塑料模加工中发挥出越来越重要的作用。
参考文献:
安排数控实训的基本目的,在于通过该课程的学习,使学生熟悉地掌握数控设备的手工编程方法和自动编程。熟练掌握典型零件工序加工的数控机床加工操作方法,初步掌握数控机床精度检验和维护技能,并能达到中级或中级以上的水平。通过本次实训我要达到以下几点目的:
1. 重视培养自己良好的工作习惯
虽然自己从事此行业,但此次实训我要以一个新学员的身份重新要求自己,锻炼自己,从每一个细节做起,从零件的准备 调试 加工直到测量完成,确保合格,这期间的每一个步骤都要细心认真地对待,让自己形成良好的思想意识,养成良好的工作习惯
2. 提高自己的个人水平
在实训其间,自己给自己制定合理的实训安排计划,在实训过程中,不断的从工作中反思,自己给自己提出问题并且自己想办法解决问题,让自己的认知水平不断的提高,不断的要求自己 完善自己 让自己成为一名优秀的人才。
3. 精益求精 不断开拓
实训是以工作单位现场为实训地点,我们工作单位现有多种数控线切割机床,每一种的型号设备 其操作方法 系统的硬件连接、控制原理、控制软件编制、安装调试均有所不同,我们所要做的是要熟练掌握每一种设备,不管自己操作那台设备 都要能够得心应手,不但要掌握他的操作方法,还要对其软件 硬件等各组成部件熟悉了解,对自己严格要求,要让自己不断开拓 精益求精,让自己的才能充分的展现出来。
二 实训任务
这次实训要求实训学员根据自己所在实训单位实际情况选择一种零件,由学员自己亲自操作完成,并且根据课程要求,在实训结束之前完成一份心得体会,总结一下自己这次的感受。在指导老师的全力指导下,我迅速地完成了本次实训的所有任务。
学校为了调动学生的积极性 保证实训效果,学校对实训学生的成绩评定分为两个部分:
一是实训期间,由任课老师对学生的平时表现和加工情况做出鉴定;
二是由任课教师对学生完成的实训作业进行评定,用百分制打分。
两者的结合最后形成学生实训的成绩计入学生学籍。
三 实训取得的效果
实训教学是理论与实践相结合的一种教学手段,有力的促进了人才培养计划的完善,是教育的重要组成部分。
实训达到了专业预期目的。在实训之后,普遍感到不仅实际动手能力得到了前所未有的提高,绝大多数学生达到了数控中级工的要求,更重要的是通过具体的实践,进一步激发了广大同学对专业知识的兴趣,并能够做到理论与实践相结合,为后继课程(如毕业设计)和今后自身的发展打下了扎实的基础。
关键词:模具教学;培养思路;可行性方案
一、前言
模具是现代工业生产的重要基础工艺装备,应用于现代生产的各个行业,而模具制造技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。各类工业产品在现代模具的高速复制过程中,已达到了超大、超薄、超精、超复杂的水平。中国的模具设计与制造水平还远远落后于发达国家,模具设计人才奇缺是严重制约我国模具行业高速发展的瓶颈。
对具备综合知识、全面技能的模具人才的培养,是摆在当今各大专院校面前的重大课题。目前模具专业已表现出难教、难学、难懂的状况,分析其原因,有如下几点:
1、各大专院校及中职、中技学校,在没有充分了解当今模具技术状态的情况下,盲目开设此专业。
2、由于模具技术的不断改进,目前绝大多数模具专业教材脱离现代模具设计与制造的技术现状,各种教材相互摘抄,它给学习者带来的只是陈旧的设计与制造理念。
3、许多院校,由于机制原因,师资没有机会去企业接受现代模具的新技术和新概念,只是机械专业的一般教师,他们没有见过模具从产品分析到设计制作的全部过程,对模具的了解只停留在书本上,根本无法将现代技术转化成教学资源。
综合以上所述,制定出一套适合于现代化模具设计与模具制造技术的教学方案,将决定我们培养出什么样的模具专业的学生。
下面提出培养真正的中技与高技模具人才的思路。
二、知识结构
(一)文化基础教育。培养学生自修及适应社会基本能力(以第一学年为主),我们培养中技和高技模具人才,应定为在模具企业的预备人才。
1、基本的文化素质教育、逻辑思维能力教育、职业道德教育、职业生涯教育、吃苦耐劳教育,使他们先具备良好的人品,这是他们将来要进入企业的第一要素,也是对人生发展最主要的因素;2、英语,包括专业英语、计算机英语;3、体育;4、美术(以素描及造型为主,为产品设计打基础);5、计算机。
(二)基础理论。首先普通模具概论并通过实验室各类模具的基本讲解,从感性上认识各类模具及模具的生产过程,对模具的产品,设计制造成型的过程了解,并导向出学习各类课程的必须性。可设置如下课程:
1、模具概论,模具结构;2、模具设计与制造基本数学;3、机械制图;4、材料与热处理;5、金属切削;6、公差配合与测量;7、机械常识;8、机械制造工艺。
(三)基本技能(制造方向),以实训为主。
1、理论部分
①模具基本结构:掌握一般模具(五金模具和注塑模具)的基本结构;②模具制图与识图:看懂模具结构图、零件图、产品图及技术规范;③电脑绘图:CAD绘工程图;④模具制造工艺学:各类加工工艺。
2、模具钳工实训部分:
①掌握修配与装配模具零件、开入水口、飞模、开排气槽、配凸凹冲模、配压边圈、配侧刃、装送料机构等。②加工电极及圆形模具配件,如冲头、压料板、退料板、模柄、冲套等。③学会开框、配行位、开斜导柱孔、开水口、开唧咀孔、配锁紧块、开水道、配顶针及顶针板等。④磨平面、内曲面、外曲面及零件的热处理。⑤线切割:YH、AUTOP加工软件、机床操作、掌握线割间隙及装夹校正、穿丝、紧丝等。⑥电火花:掌握放电参数的运用,学会看放电加工图,学会校铜公、装夹及设置加工工序等。⑦CNC加工:对各类型腔、型芯、凹凸模的CNC数控加工工艺规范。⑧制模综合实训:按工程图装配所有的零件、试模、修模、调试后出产品。
三、实验室配置
模具教学是很难用语言表达的一门学科,它必须按照先有感知再有认知的教学规律采取形象化教学法才能轻松完成教学。实验室配置方案分为:
1、原料展示柜:通过各种原料的展示,有形的反映各种材料的性能和特点。
2、产品展示柜:各类塑件和五金件,可让老师针对实物讲解产品与模具的关系。
3、耐高温彩色透明模具展示柜:用于课堂理论教学讲解,并配有相应的课件及动画,还可以在成型机上进行演示,并加工出产品,生动、活泼,学生易理解。
4、铝合金拆装模具展示柜:学生进行装配练习的专用模具,能提高学生的动手、动脑能力,并配有挂图,供学生按图装配。
5、微型成型设备:可在课堂上直接使用,可以快速装上各类模具进行成型演示,可看清楚进胶和成型的全部过程。
6、工厂旧模具展示:工厂旧模经修复后价格较便宜,特别适合教学,因为它经过多次修改后才能生产出合格的产品,这些修造之处正是我们对模具分析的实际依据,将大大启发学生的思考。
四、实训车间配置 (按80人2个班配置)
1、车间应有300至500平米左右。
2、钳工区:40工位,4台台钻,并用作模具装配。
3、铣工区:普通铣床是模具加工最重要的设备,模具的70%的工作量是在该设备上完成的。该设备配有数显机构,对模具制造工艺有飞跃的改进,并保证加工精度配置数量应在4台左右。
4、车工区:普通车床,用量较少,可少配置,2台即可。
5、磨工区:配置2台手动磨床(也可用于钳工磨料),该机床也是模具专用机床,再配置砂轮修整器,可完成模具多方面加工。
6、电加工区:线切割机、火花成型机,分别为各类模具进行凸凹模及型腔的加工。配置1至2台为宜。
7、数控加工区:配置数铣1至2台,数车1至2台,以供型芯和型腔的CNC加工。
8、工刀具及机床附件有完整的清单。
以上是实训车间的基本配置
五、CAD/CAM实训室
1、电脑配置40台;2、多媒体教学设施1套;3、光盘、教材、动画、挂图等配置。
六、师资培训
1、包含专业知识培训和教学流程培训。
2、培训内容包括:产品分析模具设计UG、Pro/E软件应用工艺制造实际动手制造一套模具普加工CNC加工电加工模具零件制造模具组装试模修模改模出产品参观大型模具企业模具成本预算企业管理综合总结1套自制模具及产品成果。
七、结束语
目前模具专业在全国作为热门专业,已形成遍地开花,但要教得好,还需要采取请进来、走出去的方法,形成校企结合,尽快将新技术、新工艺、新材料转换成教学资源,采用形象教学法、复式教学法,横向交流教学法,尽快为我国模具工业培养出货真价实的预备人才。我们虽然不能培养出有高超技能的、企业拿来就用的人才,但我们完全可以培养出有素养、有职业道德、能在现有的技能平台上快速发展的优秀人才,并为完善模具专业教学而做出一份努力!(作者单位:常州冶金技师学院机电工程系)
参考文献:
[1]《模具钳工工艺与技能训练》杜文宁主编 中国劳动社会保障出版社
笔者任教《数控铣工》这门课程已经有几年的时间,当中遇到过挫折,收获过成功,不断反思和总结,本文就如何提高中职学校数控铣工教学质量,从教学目标、教学内容、教学方法各方面深入思考,让学生切实掌握数控铣工技能,与数控行业需求接轨。
一、科学设置课程,掌握理论基础
《数控铣工》m然是一门课程,但里面涉及的专业知识非常多:读零件图、工艺分析、程序编制、机床操作、尺寸测量等等,与众多数控课程是紧密联系的。学校和专业部必须要有远见性的目光,科学开设课程,循序渐进,才能让学生打下坚实的理论基础。
1.机械制造行业通常是根据零件图进行技术交流和生产,因此读懂零件图是关键。看懂零件图所表达机件的结构,分析机件各部分的尺寸标注,并且要注意是否带有公差,是否有表面粗糙度要求。开设《机械制图》《公差配合与极限测量》课程,能很好地帮助学生掌握读图技能。
2.制定正确、合理的加工工艺路线,加工工艺路线中的工序划分,加工顺序的安排和走刀路线的确定是对编制程序的充分准备。
目前的教材里面关于加工工艺分析的案例相对较少,往往造成师生的忽视和舍弃,只注重程序编制和加工,遇到复杂的零件时就会束手无策,不会加工。因此在教学过程中,可以结合使用《金属切削刀具》《数控加工工艺及编程》,强化分析工艺路线的教学。增加确定工艺路线的例题,在讲解时先让学生写出工艺路线,然后讲解如何根据它们编出程序。
3.数控铣床作为新一代的加工设备,具有先进性、高效性,但对操作者的素质要求也很高,否则极容易造成机床损坏甚至出现安全事故。数控铣床和普通铣床有很多的相同之处,例如切削用量的选择、工件装夹方式、加工工艺、夹具设计等。开设《铣工实训》课程,让学生先熟悉铣床加工原理,加工流程,为学习数控铣工做好技能准备。
4.在编程方面,可根据学校实际情况开设一到两门软件编程课程,如我校开设了《MasterCAM X4》和《CAXA制造工程师2013》。根据不同类型的加工零件,可灵活选取更合适的程序编制方法,多样式的训练大大提升了学生的编程能力。
5.在开设数控铣工实训之前,有必要开设一门《斯沃数控仿真加工》课程。目的是使学生在理论学习和车间实训之间增加一个非常好的缓冲阶段。该软件很好地模拟数控铣床的加工环境,让每个学生都可以通过电脑进行模拟操作,不存在任何的安全问题,学生可以大胆地、独立地进行学习和练习,同时解决了车间设备较少的问题。
二、培养学习兴趣,提高教学效率
中职学生基础知识薄弱,学习积极性较低,学习自信心也相对缺乏,学习《数控铣工》这门综合性极强的课程会感到相当吃力。尽管科学地开设了课程,但是如果学生学不进去也就一切徒劳。笔者认为培养学生的学习兴趣,提高学习热情,是学好这门课程的有力保障。
1.建立和谐的师生关系
传统沉闷、死板的教学方式,很难让学生对学习产生兴趣。要让学生喜欢这门课程,首先应建立和谐的师生关系。教师通过营造轻松愉快的学习氛围,尊重中职生的个性发展,不挫伤他们的自尊心和积极性,适当给予积极的评价和鼓励,学生慢慢就被这种氛围所感染,认真投入到学习中去。
2.讲解先进制造技术,激发学生求知欲
中职学生对数控制造技术的了解通常来源于课堂教学,课本文字的叙述很难让学生产生深刻的认识。笔者利用多媒体平台教学资源,寻找很多与教学相关的先进制造技术视频和资料,给学生先讲解课堂内容的理论知识,然后播放相应的视频,学生们看得惊叹连连,兴奋不已,明白到学习这些内容能应用到这么先进的技术层面上,激发了求知欲,迫切要学好知识。
3.注重实训,实施奖励制度
训。比如介绍数控铣床操作面板,单看书本图片收效甚微,可以利用斯沃数控仿真软件让学生进行模拟操作,或者直接进入车间让学生进行实物演示,学生自然会深刻牢记。另外,可以用数控作品奖励学生,比如用数控铣床雕刻一个精致的图案,数控车床加工一个小奖杯,线切割加工一句励志的话,小小的鼓励却从内心深处打动学生。
三、合理安排实训,实现教学目标
学生要真正掌握好《数控铣工》这门学科,必须要到车间实训,锻炼加工技能才能学到真本领。考虑数控铣床数量的限制及学生的实际情况,应该制定严格的管理制度,合理安排车间实训,确保实现教学目标。
1.安全教育
数控铣床作为机械加工设备,如果操作稍有不慎不但会损坏机床,还很容易出现安全事故。教学工作应当把学生安全放在首位,实训前必须进行安全教育,让学生了解安全操作规程,遇到紧急情况如何处理,保证安全事故为零。
2.实行小组实训制
数控设备数量有限,不能满足每人使用一台机床的需求。根据数控铣床的数量将班级学生分成对应的小组,每个小组成员应当合理安排,让实操性强的学生作为小组长,监督和辅助组员进行实训,汇报小组实训报告。既减轻教师的负担,也提高了教学效率,同时减少安全事故的发生。
3.布置实训任务,考评和总结
每一次的实训课,教师都应该根据教学内容布置相应的实训任务,绝不能有走过场的心理马虎应付。根据任务的难度制定加工时间,在实训过程中适当提示和帮助。实训完毕后对实训结果进行考评,师生共同总结实训心得体会,对成功之处给予肯定和表扬,对不足之处给予指正和鼓励,做到每一次实训课都切实掌握好知识点。
4.开展技能比赛,以赛促学
关键词:键帽;工艺流程;数控
中图分类号:TG659 文献标识码:A
在市场化经济中,新产品的开发是企业赖以生存和发展的根本,是推动企业不断进步的源泉。随着新产品的不断研制,各种电子设备对键帽类零件需求越来越多,该类零件具有外形小、曲面复杂的特点,给生产加工带来一系列的困难。如图1所示,是为某型机载电子检测设备开关上的按键,也叫键帽。由于检测设备数量不多,且处于研制阶段,所以在制定工艺方案时以数控加工为主。
图1 键帽零件图
试制过程中,我们初步确定了如下工艺流程:按图1要求,键帽的最大厚度为6.5mm,故毛坯料选用11mm厚的条料;根据键帽的长宽尺寸,每个条料上可以排列6个零件。具体的加工流程是:将此条料用压板压在机床台面上,先加工曲面部分,然后翻面用虎钳装夹再加工7.7×7.7方腔,最后由线切割统一割断成形。选择11mm厚的条形材料,主要是考虑要留够加工余量,同时考虑到装夹方式、在加工方腔中的4-R1时所用的φ2立铣刀刀刃长度问题。根据零件的几何形状,背面方腔及正面粗加工选用二维模组中的外形铣削加工方法;正面轮廓模型为凸形,且侧壁有锥度,选用三维曲面加工中的平行式铣削加工方法进行加工;加工过程中采用φ5球头刀铣削外表面。为了能使零件曲面完全表现出来,在板厚方向留2mm的余量,使6个零件仍连在一起。然后翻面,用虎钳装夹加工7.7×7.7方腔。
在加工过程中,发现毛坯料发生变形,使7.7×7.7方腔和4-R1都出现较明显的偏差。同时后续线切割工序的加工也受到影响,出现四边不对等的情况。此外,编程时对曲面采用的平行式走刀加工的表面也没有达到图纸要求的粗糙度3.2。零件加工完成后进行首检,结论为不合格,主要问题为键帽的正面轮廓模型中心与背面方腔中心不重合,表面粗糙度差,达不到图纸要求。
首次试制结果不理想,造成不合格的主要原因是加工过程中毛坯料变形。造成变形的原因有两方面:一是毛坯厚度余量不足,在加工反面时仅有2mm的连接端面,刚度差;二是工艺流程不合理。造成表面粗糙度差的原因与编程时走刀方式和加工参数有关。针对分析的原因,采取了如下调整措施,具体为:
(1)改变毛坯厚度。通过第一次试验加工发现,曲面加工深度达到8.5~9mm时,其形状就可完全显现。针对第一次加工方案中出现的变形问题,经分析确认,材料厚度增加2mm,即从11mm增加到13mm最为合适,这样在加工第二个面时就至少有4mm的连接端面。连接处强度增加,变形问题就可以很快得到解决。但同时厚度的增加会带来一个新问题,那就是零件背面方腔中4-R1的加工难度增大。因零件底厚为2mm,则意味着方腔的加工深度要达到11mm,而φ2立铣刀清角时刀刃长度只有9mm。针对该问题,可采用背面开槽的方法,即在需加工方腔上方,增加10×10(4-R2.5)深6的方孔台阶,那么,φ2立铣刀(刀杆φ6)清角时刀杆和腔壁即可让开,这样就达到了方腔彻底清角的目的。
(2)调整加工顺序。先加工背面方腔,再加工正面外形轮廓。在加工背面方腔时,由于厚度加大了2mm,所以整个条料几乎没有变形,关键尺寸7.7×7.7方腔精度可以得到保证,其次在加工第二面时,各零件连接处厚度是从13到4逐渐减小,零件不容易变形。
(3)改变装夹方式。两面装夹均采用虎钳装夹,与第一次方案相比,本次将材料加厚,余量增加,使两面加工时都可用虎钳夹装,可靠性和装夹效率得到提高。
(4)改变编程走刀方式。加工完方腔后开始翻面加工曲面,变平行式走刀为等高式走刀,这样的走刀方式其优点在于它是按等高线分层加工,刀具在整个加工过程中,受力均匀,切削平稳,能达到较高的表面粗糙度要求。编程时,编制等高式三维曲面刀具路径,设置切削方向公差为0.05mm,设置封闭外形为顺铣,开放式外形为单向铣削,设置间隙选“移动量小于容许间隙不提刀的设定”为平滑,设置边界,选“刀具在曲面边界走圆角”的所有曲面边界走圆角。
(5)调整加工参数。第一次试验的加工刀具及切削用量的参数为:背面方腔采用φ5键槽铣刀加工,方腔4-R1用φ2立铣刀清角,正面粗加工用φ5键槽刀去周边余量,精加工时选用φ5硬质合金球头刀,精加工时底部周边留0.2mm铣削余量,粗加工时主轴转速S=1500R/min,进给速度VF=100mm/min,精加工时主轴转速S=1500R/min,进给速度VF=100mm/min。此次对参数调整主要在精加工阶段,为了提高表面精度,将主轴转速提到到S=4000R/min,进给速度提到到VF=380mm/min。
经过以上调整后,对键帽重新进行试生产加工,检验结果表明,零件尺寸、粗糙度等均符合图纸要求,达到了预期目的,此加工方法在其他类似产品中得以推广。
通过此次试验,总结了对键帽类零件数控加工的基本规律:三维曲面加工的切削方式是零件表面质量的重要因素,要根据加工对象的曲面特征及刀具特性等进行合理的选择。合理地确定零件的加工顺序和加工余量,可以减小零件在加工过程中的变形;合理地选择刀具和切削参数,可减小零件加工中的变形,提高加工精度,并改善其加工表面的粗糙度。
参考文献
[1]许祥泰,刘艳芳.数控加工编程实用技术[M].北京:机械工业出版社2000.
[2]刘雄伟等.数控加工理论与编程技术.第2版[M].北京:机械工业出版社2000.
[3]邓弈,苏先辉,肖调生.Mastercam数控加工技术[M].北京:清华大学出版社2004.
Abstract: Based on the educational concept of CDIO, the syntheses training of Material Shaping and Control Engineering Specialty in Nanyang Institute of Technology has been set up with four links of conceive, design, implementation, operation. According to the implementation conditions of comprehensive practice training, the contents and assessment methods of the syntheses training are explored. Through the syntheses training, students' professional skills and employment competitiveness have been improved.
关键词:CDIO模式;材料成型及控制工程;铸造;综合实训
Key words: CDIO mode;material shaping and control engineering;casting;syntheses training
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2016)35-0205-02
0 引言
CDIO工程教育模式是麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学共同探索研究、创立的教育理念,是欧美20多年以来的工程教育改革的成果。CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate),它是以项目为载体、以项目为主导进行实施的,是“基于项目教育和学习”的集中体现。按CDIO模式进行教学安排,通过项目设计将整个课程体系有机地、系统地结合起来,可以实现学生知识、能力和素质的共同发展,提升应用型高等教育的教学水平,更好地为企业培养适应岗位需求的高素质、应用型工程技术人才,是当前大批普通高校向应用技术型大学转型发展广泛采用的教学模式。
南阳理工学院地处河南省南阳市,是一所地方性应用型本科院校,“地方性”和“应用型”是学校的特点,也是立校之本。材料成型及控制工程专业是2012年机械与汽车工程学院新增专业,专业开设的初衷就是服务南阳市材料成型行业。南阳市的材料成型行业发达,其中铸造行业占主导地位,根据南阳市制造业的特色以及南阳理工学院服务地方经济的宗旨,材料成型及控制工程专业的办学定位就是以铸造为主,兼顾锻焊。
材料成型及控制工程专业的培养内容不仅包含掌握材料学科的理论知识,如金属学基础、材料成型原理等,还要求具备大量机械类专业的基本能力,如模具设计及加工能力。材料成型及控制工程专业是一个理论性与实践性要求都很高的,宽口径、多方向的专业,毕业生主要在生产一线从事技术工作,这就要求学生必须有扎实的理论基础,还要有很好的动手实践能力。综合实训是一种很好的将理论基础与动手实践能力相结合的实践教学环节。
1 基于CDIO模式设置实训环节
根据该校材料成型及控制工程专业的办学定位,综合实训的设置以周边铸造企业实际生产的铸件作为项目依托,结合学校软硬件条件,按照CDIO模式构思―设计―实施―运行四个环节设置实训环节。实训具体环节包括:企业现场调研选题环节、铸造工艺设计环节、铸件制造环节、检验总结验收环节。
1.1 构思――企业现场调研选题环节
根据人才培养方案的要求,联系周边校企合作单位,带领同学到企业生产现场进行参观实习,并从企业生产现场选取难度适合的铸件,作为综合实训的工程项目,以整体项目的形式下发学生,供学生选择。学生5~7人分成一组,分组按照能力均衡的原则进行,每组内既有基础知识扎实的、也有设备机床操作熟练动手能力强的同学,每组制定一名同学作为组长,负责整个项目组每位成员的工作任务指派以及任务时间节点控制。各项目组选定题目后,在指导教师的协助下,分析项目的需求,开始进行文献检索工作,通过图书馆、网络等形式查找项目相关的文献资料,结合在企业参观实习心得,策划项目的具体实施方案,指导老师审核后进入下一环节。
1.2 设计――铸造工艺设计环节
指导老师协助项目组组长制定设计环节项目进展计划,根据每名组员特点安排铸造工艺的设计工作,明确每名组员的具体工作内容及时间节点,将铸造工艺设计环节划分为三维建模、浇注系统设计、铸造工装设计、绘制二维工程图、编写铸造工艺卡,铸造模拟软件分析等环节,落实到每名组员。在此环节中,培养组员的团队合作精神,以及《铸造工艺学》、《铸造合金及其熔炼》、《铸造模具设计》等核心理论课程的知识的综合运用。在设计的环节中,不仅要设计出合理的工艺方案,方案还必须具备可行性,即能够在预定时间内,在学校现有的实验加工设备条件下能够实现,要根据现场状况及时调整初步设计方案。
1.3 实施――铸件制造环节
铸件制造环节主要培养动手操作能力,分为铸造工装加工、熔炼浇注两个主要环节。在完成对前述环节方案的优化调整后,开始项目的实施环节。该环节工作量较重,老师指导项目组组长合理分配工作任务,保证各个环节之间运行的连贯性,落实时间节点任务。通过该环节的进行,可以培养学生协同合作精神,以及机械加工方面、熔炼设备操作方面的专业技能。完成该环节后,项目要求的铸件已经制造完成,经初步检查后,进入下一个环节。
1.4 运行――检验总结验收环节
在获得项目要求的铸件之后,要对铸件进行严格的检验。进行铸件的尺寸测量,性能测试、金相组织分析,并撰写质检报告,并以项目组为单位进行总结汇报,每名组员都必须就某一设计生产环节进行讲解。老师作为产品客户方,对产品、质检报告以及设计生产流程文件进行审核。该环节培养学生的表达展示自己的能力,给学生灌输工程项目的最终目的是向客户提供合格产品和优异服务的理念。
2 实训的条件保障
按照CDIO模式开展综合实训活动,要求学校必须具备一定的软硬件条件。
首先,实验硬件方面,必须有足够的机械加工设备以及熔炼浇注设备。目前南阳理工学院的金工实习基地、先进制造技术实验室拥有数量较多的常规加工设备,如铣床、车床、锯床、钻床、数控加工中心,以及特种加工设备如电火花、线切割等。材料成型及控制工程专业实验室有中频感应电炉、坩埚熔炼炉、热处理炉、铝合金精炼设备等全套的熔炼浇注设备及工具,以及三坐标测量仪、直读光谱仪、综合力学性能试验机、金相显微镜、扫描电镜等实验检测设备。软件方面,学院机房拥有的二维三维绘图软件以及铸造模拟软件ProCAST,用于铸造工艺工装的设计。
其次,指导教师必须是双师型教师。实训的指导教师均是有企业工程实践背景的教学经验较丰富的教师,能够帮助学生解决在项目实施过程中遇到的各种工程难题。
最重要的是必须有企业的合作。目前南阳市及周边7家规模较大的铸件生产企业均设有学院的校企合作实习实践基地,可以为综合实训提供多样性的题目及技术支持,可以实现“真题真做”,达到CDIO模式要求的的项目化教学安排。
3 实训的实施
综合实训一般开设在第7学期最后四周,是毕业设计前最后一个教学环节。各环节任务以及时间节点如下所示。
企业现场调研选题环节3天,包括实训动员及安全教育、企业现场参观实习选题、资料收集整理、制定项目总体实施方案。
铸造工艺设计环节5天,要求绘制铸件三维模型、设计浇注系统、设计铸造模具、绘制工装二维工程图、制定熔炼工艺、编写铸造工艺卡,铸造模拟软件仿真分析。
铸件制造环节8天,要求加工铸造模具和其他辅助工装、进行熔炼前准备工作、熔炼合金、配制型砂、造型或金属型直接浇注、铸件清理、热处理。
检验总结验收环节4天,铸件的尺寸测量、成分测试、力学性能测试、金相组织分析,撰写质检报告,项目总结材料、演示汇报。
4 实训的考核体系
实训的考核体系是对学生的实践环节教学目标是否实现及实现程度的综合价值判断,不能简单地使用一个分数来评价,而必须是一个综合指标,是一种过程考核加最终产品质量考核的符合模式。每个环节完成后都要求对项目组每名组员对项目的贡献度进行量化考核,作为每个环节的成绩,其中贡献度包括:考勤、小组讨论方案记录、分配任务的完成度以及时间节点的控制情况。该部分成绩占总成绩的60%。最终产品质量考核以项目产品质量的优劣进行打分,占总成绩的40%,按企业产品质量要求对铸件打饭,包括铸件尺寸、材料、粗糙度、力学性能、金相组织等内容。打分过程采用学生互评和导师评定相结合的形式进行,充分调动学生的积极性和责任心。
5 存在的不足
在四周内独立完成整个铸件制造的全流程,包括工艺设计、工装加工、熔炼、浇注、铸件检验等环节,内容繁杂,为了保证完成度,项目只能选用企业相对简单的铸件,对于工程认证要求的复杂工程问题处理能力的要求还有一定的差距,后续将进一步增加综合实训时间和更新实验加工设备等手段,逐步增加项目难度,更加贴近现场,贴近生产实际。
6 结束语
综合实训是南阳理工学院材料成型及控制工程专业学生进行毕业设计前,最后也是最全面的一次专业技能的综合训练。综合实训实施效果的好坏,直接关系到学校的人才培养质量的优劣。按照CDIO模式开展的综合实训,以企业真实产品为项目目标,比对铸造企业的实际的生产检验流程,设置实训环节,开展的以项目为引导和主要载体的实践教学,使学生成为教学过程的主体,参与项目的构思―设计―实施―运行全过程。经过综合实训环节的训练,既提高了学生学习的积极性和主动性,又可以使学生靠近生产实践,缩短从课堂到车间的空间距离,从普通大学毕业生到合格现场工程师的时间距离,从而提升学生的专业技能,提高了就业竞争力。采用CDIO模式开展综合实训,符合当代工程教育的发展趋势,为未来学校进行OBE工程教育模式改革,奠定良好的基础。
参考文献:
[1]顾佩华,沈民奋,陆小华,等.重新认识工程教育――国际CDIO培养模式与方法[M].高等教育出版社,2009,04.
[2]何柏海.模具专业综合实训模式的改革与探讨[J].模具制造,2010(5).
[3]葛茂忠.模具专业课程体系的改革与实践[J].机械职业教育,2009(9):34-36.
随着科技的发展,计算机技术的日益成熟,MasterCAM软件雕刻加工技术得到普遍应用。但在实际应用中还有许多方面亟待提高,笔者通过多年经验总结了几点MasterCAM软件的应用经验,希望对业内同行有所帮助。
MasterCAM 是目前国内外工业企业广泛使用的CAD/CAM集成软件,以PC为平台,在Windows视窗环境下使用。MasterCAM v9版本包含Design--设计模块、Mill--铣削模块、Lathe--车削模块、Wire--线切割模块。文字功能明显加强,新功能MasterCAM系统字体的出现便利了使用者。最显著的改善是添加了很多切削方式,可以处理2- 5轴数控铣削加工编程,建雕刻模型,用适合的处理手段可以产生不同的文字雕刻的效果。在雕刻中的产品实践加工中,使用小直径的刀具加工可能使刀具折断,进给量应该很小,为使切削线速度足够快,主轴旋转速度一定要很高,所以要使用高速加工中心,使刀具产生上万转的转速。工艺具体如下:大区域与小区域区要区别对待,粗加工时要使用大直径的刀具削去多余的部分,再选择小直径的刀具进行精加工。下文将引用实际案例进行讲解。
一、建立加工所用文字模型
MasterCAM中文字定义由圆弧、线、NURBS曲线组成。单击“CreateNext menuLetters”文字建立对话框弹出。包含字体、字号、定位方式及以某一直径圆建立环形文字等参数。选字体、定位方式、大小后编辑文本文件,点击确定后,二维文字建立成功。如果要建立实体文字,可以在建立二维文字前提下用投影、拉伸等手段处理。但要注意,文字建立时局部不便加工,应考虑技术要求、刀具、机床条件选择文字字体,不便加工部位修整局部。
二、线形、凹凸型、曲面型雕刻的实现方法
(一)线形雕刻法
先行设定轮廓线,然后按照指定轮廓的边际进行雕刻,与Mastercam中的外形铣削相似,但要将刀具中心设置在轮廓线上,雕刻后的轮廓大小与所用刀具的直径大小成正比,根据设计要求,在雕刻作业前,先要按设计需要来挑选符合要求的刀具。
(1)线形文字建立:选择主菜单里的“CreateNext menuLetters”,文字建立对话框弹出。在此对话框中可设置字体及其定位方式、大小,然后输入文本内容,点击确定,二维线形文字就建立成功了,如“65 4 3 2 1”。
(2)作业解析:在主菜单中选择“ToolpathsContour”,连接方式选择为窗选(Windows),框选择“6 5 4 3 2 1”,单击DONE,出现刀具路径参数对话框,然后在空白处点击右键,加入一把直径为?5的中心钻。 接着点击“contour parameters”。将“compensation type”(补偿类型)设为“off”,depth设为0.2,点击“确定”即完成刀具路径的生成。接着点击“operations”。点“verify”,即可对加工路径进行模拟。重新点击“operations”,再点击“post”。点击“ok”出现对话框,将文件名改为“线性雕刻”,点击保存。出现加工程序。将加工程序改为与机床一致的格式。
(3)技术深入探讨:Mastercam中的外形铣削是一般在下刀所在位置以外,刀具以用任意角度下降至工件侧面,然后通过对进退刀方式的应用,达到切入要求。注意:雕刻时需要从工件中间着手,垂直将刀具插入材料中进行雕刻,垂直下刀时刀具受力不要太用力,如此以来在线形雕刻时,刀具要选择垂直吃刀能力强的,而且Z轴下刀时进给量要尽量给小一些,约为80-100mm/min。
(二)凸凹型雕刻
通过对凸凹型雕刻方法的研究,我们发现挖的如果为文字图形材料,则加雕刻后文字凸起,反之则呈凹进状。
(1)模型的建立:找到主菜单中“CreateNext menuLetters”选项,并单击,将字体设为黑体,尺寸50毫米、定位方式设定为水平,输入“昌”,点击确定。
(2)凹型处理加工:通过寻找ToolpathsPocket选项,选择串连方式为窗选(Windows),框选“昌”,选择刀具路径的搜索点,点击DONE,刀路参数对话框出现。
(3)模拟仿真:点“verify”,即可对加工路径进行模拟。
(4)技术探讨:由于在凸凹型雕刻中选挖槽加工方法,雕刻时可选以下两种方法:1斜插式;2螺旋式,这样能够保护刀具,延长使用寿命。
(5)凸型文字加工:凸型加工方法可以参照上述凹型加工法,需要在边缘预留位置,也就是挖除文字和边界间的材料。其他加工方式可以参照上文所述你的凹型加工法。
(6)凹凸雕刻作业会产生大量残料,经常使用下述方法规避残料问题:①切削间距的百分比(Stepover)改小;②挖槽走刀方式改变;③刀具直径改变;④上述方法如果都不管用,就要考虑使用残料加工方法了。
(三)曲面型文字雕刻分析
(1)模型说明:在一个内圆弧面上加工一个警示箭头,在圆弧面上等深度。首先采用I-DEAS软件建立模型,保存为IGES格式,然后导入到Mastercam软件内。
(2)仿真模拟。
(3)数控程序:点击“operations”。点击“post”,弹出一个对话框,点“ok”,把文件名改为“曲面型文字雕刻”。
(4)加工处理方法:在主菜单中找到ToolpathsSurface选项,考虑设计要求选合适的雕刻方法,粗加工选择曲面挖槽加工方式,选择平行铣削加工方式做半精加工和精加工,按照高速加工中心加工参数设定各参数进行雕刻。
参考文献
[1]吴长德.Mastercam 9.0 系统学习与实训.机械工业出版社,2003.
关键词:互动式;数控加工编程;三位一体
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2013)11-0123-02
传统本科院校在数控机床类课程的教学中,由于各方面条件的限制,对数控编程及加工技术只是作为一个章节,对学生的实践环节要求不高,学生对编程理论及编程方法的理解也不够深刻,严重制约了学生创新思维和动手能力的提高,极大地影响了教学质量与教学效果。我院以应用型本科学生动手能力的培养为目标,积极改变传统的教育模式,注重理论与实践相结合,试图探索一种适合机械设计制造及其自动化专业数控方向应用型本科教学行之有效的方法,旨在培养时展要求的创新型人才。
数控加工编程这门课程正是数控方向学生理论与实践相结合的典范,也是我院机械设计制造及其自动化专业的一门专业主干课程。教学的目的是使学生在了解数控加工技术基本概念的基础上,掌握数控车、铣、加工中心及线切割机床的编程和操作方法,培养学生数控刀具的选择和数控工艺分析的能力,为后续数控系统原理及应用的学习打下良好的基础。
互动式理论教学方式
互动式理论教学法在教学过程中应以师生之间的互相尊重为基本前提,以教学过程中的沟通交流为基本特征,以发现和解决问题为教学载体,最终达到激活学生的问题意识,在相互启发中消除疑惑的目的。
互动式理论教学方式的实施步骤为:课前预习——抛出问题
——引导式回答——引出式讲授
——间歇式发问——讨论式作答
——总结陈述——课堂小结。下面以讲授“数控立式加工中心钻镗循环”为例,进行分析。
首先,在课前预习的基础上,抛出问题并作引导式回答。在已经对加工直线快速进给指令G00和工作进给指令G01熟知的前提下,抛出所示图形(如图1所示),加工图中所示的1号、2号和3号孔。之后,可以引导学生根据图中所示数字的顺序思考作答。
得出孔系的加工路径如下:1(G00定位1号孔)——2(G00下刀到安全高度)——3(G01切削加工)——4(加工完成,G00退回)——5(G00抬刀到2号孔安全高度)——6(G00定位2号孔)——7(G01)——8(加工完成,G00退回)——9(G00定位3号孔)——10(G00)——11(G01)——12(G04暂停,光整加工)——13(加工完成,G00退回)——14(G00返回初始点)。根据这样的路径,学生就可以按照比较清晰的思路用G00和G01指令不断地切换达到加工目的。但是,这样的加工方法对于数控系统来说读取时间较长,加工缓慢,而且程序冗长,与数控程序简单、明了的目的相悖。
其次,引出式讲授穿插间歇发问。提醒学生回忆以往的学习内容:参照数控卧式车床编程的一种方法——固定循环指令——是不是有一种指令可以将几个程序段合而为一呢?如果可以,怎么合?哪些路径可以合起来?引发学生之间的讨论,进而对钻镗固定循环指令展开详尽的讲解。
再次,讨论式作答并作总结陈述。以提问的方式请学生对刚刚讲述的指令对号入座:采用简单钻孔循环指令加工1号孔,采用深孔往复排屑钻孔循环指令加工2号孔,采用孔底有暂停的钻孔循环指令加工3号孔。得出的最终加工路径:1(定位1号孔)——2——3——
4(用一个指令G81完成)——5
——6(定位2号孔)——7——8(用一个指令G73完成)——9(定位3号孔)——10——11——12
——13(用一个指令G82完成)——14(返回),使原来要用14个程序段完成的指令用5个程序段完成,大大简化了编程。
之后还可以对本节内容进行总结陈述。这样,学生可以很容易地理解并掌握概念,同时也可以体会到同一个表面的加工可以通过不同的方式得到,但是考虑到现代加工的经济性问题,则必须选择一种最方便快速的方式。
目标式课后实验
每一种类型的机床编程方法讲述结束之后,都会安排3个课时的机床实验环节,让学生有针对性地对课堂所学的编程方法作更进一步的理解和掌握。仍然以图1所示的零件为例来简要说明实验过程。
在实验时,先将学生分成3~4人一组,每组学生拿到的只是一个长方体的毛坯零件。学生拿到毛坯件之后,可以分工合作。首先,分析零件图纸,看清设计基准、技术要求、精度要求等内容,观察加工对象的类型,选择合适的机床及刀具材料与类型。同时,也要对拿到的零件毛坯的工艺性做简单分析,确定毛坯余量是否充分及均匀,毛坯件如何定位装夹等。
其次,要对零件做更详尽的工艺分析。分析的内容包括工序的划分,工步的安排,走刀路线的确定,切削参数(切削深度/宽度、切削速度Vc、进给量f)的选择等。需将这些内容细化之后填写数控加工的刀具卡和数控加工工序卡。
再次,在编程之前还需进行数值计算。主要根据每个工步的加工路线确定基点及坐标值,在图样上画出走刀路线。然后就可以根据事先安排好的加工路线加入刀补之后进行加工。因为实验的机床都具有刀具补偿功能,此时,可以根据零件轮廓进行编程。
最后,将以上所有准备工作完成之后,就可以安装毛坯,保证毛坯的安装精度;安装刀具,进行对刀操作;输入所有的程序及刀补参数,对车床试运行加工。在粗加工时或空走刀时,尽量选择大的切削用量和加工速度;精加工时,则选择较高的主轴转速和较低的进给速度,以保证加工精度。
经过一个零件完整的编程实践,可以让学生深刻地体会到编程不仅仅包括程序编制,编程之前的工艺分析也是必不可少的重要环节。通过本课程的学习与实践,不仅加深了学生对课程本身的认识,同时也强化了与机械制造技术基础课程的联系,为后续的专业课程设计奠定了实践基础。
拓展式实习实训
正常的教学环节结束后,还会安排为期4周的CAD/CAM实训,内容包括两周的CAD/CAM软件实训和两周的加工实训。两周的软件实训主要运用UG进行三维造型设计,通过UG软件的CAM功能,按照图2所示流程完成图纸的仿真模拟,可以根据模拟结果修改加工参数。两周的加工实训则是对实验的补充,可以满足每名学生都能上机操作的要求。同时,进行宇龙仿真软件的实训,将数控车、铣、加工中心等机床的实际加工操作,以虚拟的方式展现出来,使学生真正实现仿真与实操的结合,能更加深刻地理解先进制造技术的概念。另外,课余时间,我院还鼓励学生参加数控中级、高级培训,为学生的就业添砖加瓦。目前,我院机械系2010、2011两级学生已完成了数控中级工的培训和考核,部分学生已顺利拿到了数控中级工证书。
结语
教学、实验、实训三位为一体的人才培养模式,可以构成一个相互交叉、相互融合、相互渗透的有机整体,有效提高了学生的学习兴趣,学生愿意主动去操作、去练习。辅助的考级考证培训也大大提高了学生对数控机床操作的积极性,为应用型本科人才的培养做出了很好的实践。由于此类课程的专业性,讲述内容相对枯燥,需要我们在教学过程中不断搜集相关的多媒体教学资源,使学生更形象地接受所学内容。另外,在有条件的情况下,不应该只重视编程能力的培养,在对内容熟练掌握的前提下,应自行设计伺服系统,并在普通机床上进行数控化改造。
参考文献:
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