《数控加工工艺与自动编程》教学方法和考核方式的改革与研究

蒋小盼

（湖北工业大学工程技术学院，武汉 430068 ）

《数控加工工艺与自动编程》教学方法和考核方式的改革与研究

蒋小盼

（湖北工业大学工程技术学院，武汉 430068 ）

从课程教学方法及考核评价体系等方面论述数控加工工艺与自动编程课程的改革思路，并提供了项目式教学法方法的具体实施过程与方法。

数控工艺 项目教学法 课程改革

《数控加工工艺与自动编程》是关于数控零件工艺过程设计与自动编程的一门课程。学习本课程的目的是使学生掌握典型零件的数控加工工艺设计及自动编程方法。基于本校实施“4321”技术应用型的人才培养模式，强化实践动手能力和职业素质培养，推进“学历证书+职业证书”双证书教育制度，对数控技术专业原有的课程体系实施改革，依据数控技术专业培养目标和数控技术岗位国家职业标准，采用基于工作过程的教学方法，充分展示现代教育“以能力为本”的价值取向。本文从教学方法、教学内容、考核模式等方面进行一系列教学改革的探索。

1 教学内容的情境化

以企业典型零件的工艺设计与制造为载体，根据职业岗位对整个课程知识、技能的需求，设置六个具有综合性、拓展性学习情境，每个学习情境设置1～3个实训项目。

例如：情境一，工艺文件的识读方法；情境二，工艺装备（机床、刀具和及夹具）的选择及安装方法；情境三，典型零件的车削加工工艺分析；情境四，典型零件的铣削加工工艺分析；情境五，典型零件的自动编程方法；情境六，数控程序的传输与机床的基本操作与技能。

教学活动中，以学生为主体，教师为引导，随着任务难度、综合度烦人逐步增加，学生的独立程度逐步上升。学生通过若干个相互关联情景的学习，使其具备中等复杂零件的工艺设计与制造能力。

2 课程教学的过程化，教学方法的项目化

根据对企业的调研及职业能力分析，课程教学以实际工作过程为参考，即数控零件的工艺分析，数控程序的编写及生成，数控机床的加工及零件的检测等过程。通过若干个学习情境强化教学内容，使学生能够根据零件的特征，正确选择机床、刀具、夹具，制定工艺方法及进行编程，创建基于工作过程的学习情境，将陈述性知识与过程性知识整合，采用教、学、做合一的模式。

每个教学情境采用项目教学法实施教学，即师生通过共同实施一个完整的项目而进行一种教学方法。每个学习情境按照“咨询、计划、决策、实施、检查、评估”六个步骤执行，以情境四为例制定了该项目的教学实施过程及方法。

项目标题：平面类零件加工工艺设计与编程（10学时）。

项目目标：了解工艺分析方法及过程，掌握程序编制规则及标准，使用MasterCAM软件建模，使用数控机床进行零件加工。

项目实施过程：

项目任务书（时间30分钟）

设计图1所示零件的工艺过程，毛坯尺寸160×120×30，材料为45号钢，以小组为单位制定加工工艺方案，编制工艺卡、刀具卡，自动生成数控程序，并在机床上完成零件的加工，完成工作报告。

图1 平面类零件

教师活动：下发项目任务书，讲述完成项目的流程，组织学生分组。

学生活动：完成组内职务分工，商讨学习资料的查阅方法。

（1）资讯（时间30分钟）

阅读零件图并回答：①该零件主要的加工面有那些？②大凸台的尺寸精度是多少？表面粗糙度是多少？Ø38的孔的的尺寸精度是多少？粗糙度是是多少？

教师活动：提供尺寸精度等级对照表、形位公差表等，指导学生阅读图纸，包括主要加工面及精度分析。

学生活动：阅读图纸，加工表面及精度，了解工艺分析方法及过程，分组讨论回答问题。

（2）计划

①加工方法的选择（时间30分钟）

（a）顶面；（b）外轮廓；（c）键形凸台：（d）中间孔；（e）小孔

教师活动：以外轮廓为例讲解如何选择恰当的加工方法，提供指导意见，制定项目进度。

学生活动：根据教师的分析方法及相关资料，列出各表面的加工方法，分组讨论，回答问题。

②加工顺序的安排（时间20分钟）

（a）该零件主要加工面是什么？次要加工面是什么？

（b）各表面的加工顺序是什么？

教师活动：讲解加工顺序原则，提出可行性方面的质疑。

学生活动：小组讨论加工顺序的安排方案，找出可以改善的地方。

③数控刀具的选择（时间90分钟）

（a）说出数控铣刀的主要类型及及加工范围。

（b）数控刀具的材料主要有哪些？分别具有什么特点？

（c）各表面刀具的选择：顶面；外轮廓；键形凸台；中间孔；小孔。

教师活动：讲解数控刀具的主要类型、材料及粗精加工时刀具尺寸的选择原则。

学生活动：各表面数控刀具的选择，包括类型、尺寸及材料的选择，分组讨论并回答问题。

④切削用量的确定（时间60分钟）

（a）简述切削用量三要素。

（b）切削用量三要素的粗加工及精加工的选择原则。

（c）计算各表面的切削用量（给出切削速度VC的参考表及每齿进给量fz）。

教师活动：讲解切削用量三要素及粗精加工时的选择原则。

学生活动：根据相关表格计算各表面的切削用量，分组讨论并回答问题。

（3）决策

填写加工工艺卡（时间30分钟）

教师活动：进行可行性分析，提供指导意见，关注工艺卡编制中的基本知识，指导完善工艺卡。

学生活动：确定工艺过程，设置毛坯、工艺装备，确定零件的装夹方式、刀具、量具选用，并填写工艺文件。

（4）实施

①利用Mastercam进行零件的模拟加工（时间30分钟）

教师活动：关注使用Mastercsm软件的能力，检查零件模型及模拟加工的结果。

学生活动：绘制三维零件图，并模拟加工过程，完善工艺卡，生成数控程序。

②利用数控铣床完成零件的加工（时间60分钟）

教师活动：讲解数控机操作方法，指导学生规范操作性，同时控制工作进度。

学生活动：以小组为单位进行数控程序的传输，完成零件的加工，并展示加工成果。

（5）检查（时间3分钟）

教师活动：组织学生根据制定的检测标准开展自检、互检、教师检测，填写相关检测表格。

学生活动：根据任务检查表进行操作过程的检测，完成零件质量的检测并填表。

（6）评估（时间30分钟）

教师活动：分析工作过程，提出改进措施等；技术文档归档；完成个人任务报告；撰写小组自评报。

学生活动：计划评估项目完成质量，关注团队合作、敬业勤业评估等。

3 考核方法的多样化

在项目化教学过程中，不仅要关注学生的学习结果，更重要的是关注完成项目的全过程，关注学生知识技能的掌握情况、学生的职业素养的培养。考试成绩和平时成绩各占50%。对于平时成绩，采用过程性考核、操作技能考核、创新能力考核和职业素养考核成绩等多种考核方式相结合的形式的综合评价方式。

平时成绩=过程性考核成绩×40%+操作技能考核成绩×20%+创新能力考核成绩×20%+职业素养考核成绩×20%

其中，过程性考核成绩主要依据学生完成指定任务（主要指加工工艺的合理性、零件CAD/CAM过程的规范性、项目报告的完整性等）的情况来综合评定；操作技能考核成绩参照职业技能鉴定标准，依据完成任务的合格率、熟练程度综合评定；创新能力考核成绩则主要依据自选任务的难易程度及其工作过程的阐述情况；职业素养考核成绩主要依据在项目完成过程中的团结协作能力、现场管理能力等四项进行考核。

在考核过程中，改变传统的教师评定成绩的方式，采用学生自评、同学互评、教师评价来综合评定学生成绩。

学生成绩=自评×30%+互评成绩×30%+教师评定×40%。

基于工作过程的项目化教学改革是学校实施改革的重要方法之一。该方法打破了原课程之间的知识壁垒，涉及到多学科知识的贯通。因此，为了保障教学实施，教师必须提供足够的教学资源，才能有效完成预定的教学目标。除了教材、教案及电子课件外，教师还需提供大量的综合资料，如项目任务书、教学视频、项目教学法教案、相关手册、网址及表格（如精度对照表、加工方法表、工艺卡片、刀具卡片、切削用量表及检查评估表等）、多媒体教室（仿真软件）、数控机床实验室及能承担项目教学法数控专业教学团队等。

[1]王睿.基于工作过程的数控加工工艺编制与实施课程教学改革研究[J].船舶职业教育，2013，（5）：31-34.

[2]贺卫红.数控加工工艺课程改革研究与实践[J].改革，2013，（3）：70-71.

[3]费姝霞，王宏霞.浅谈“数控加工工艺与编程”课程的教学方法改革[J].科技资讯，2013，（1）：201.

Reform and Research on Teaching Methods and Examination Methods of Numerical Control Processing Technology and Automatic Programming

JIANG Xiaopan
(College of engineering and technology, Hubei University of Technology, Wuhan 430068)

From the course teaching methods and evaluation system and so on, this paper discusses the reform ideas of NC machining technology and automatic programming course, and provides the concrete implementation process and method of project teaching method.

numerical control technology, project teaching method, curriculum reform