基于计算机技术的机械加工实训模式研究

解广娟刘正伟

（1.天津滨海职业学院，天津300450；2.中海油田服务股份有限公司，天津300450）



基于计算机技术的机械加工实训模式研究

解广娟1刘正伟2

（1.天津滨海职业学院，天津300450；2.中海油田服务股份有限公司，天津300450）

摘要：文章结合天津滨海职业学院机电一体化专业中机械制造工艺及实训课程的现状，提出基于计算机技术的机械加工实训模式，通过该模式研究，解决了实训设备数量不匹配、理实一体化无缝衔接、课程改革更深入、更具体等现实问题，为更好推动教学改革打下良好基础。

关键词：计算机技术机电一体化实训模式

1 天津滨海职业学院机电一体化专业设置

天津滨海职业学院机电一体化专业是机电工程系的核心专业，主要是面向装备制造业，培养从事机电设备安装、操作、调试与维护，机电产品的设计、工艺制定与制造，企业生产组织、技术管理及产品营销等工作，具备良好的职业道德、职业技能，德智体美全面发展，具有职业生涯发展基础的技术技能型专门人才。根据机电一体化专业的培养目标，目前设置以下课程专业基础课：电工电子技术、机械制图与工程识图、计算机绘图、机械设计基础、金属工艺学，专业课：液压与气动技术、PLC应用技术、数控机床及编程、数控设备调试与维修、CAD/CAM实训、CAXA制造工程师、电拖与机床电气控制、模具设计与快速成型、机械制造工艺及实训等课程。课程安排按照由浅入深、由易到难、由点到面、由基础到综合层次递进的方式进行安排教学。其中机械制造工艺及实训课程是在专业课学习的最后，课程的重要性和难度都显而易见。

2 机械制造工艺及实训课程现状

《机械制造工艺及实训》课程是机电一体化专业的一门专业核心课，是一门实践性很强、面向生产现场的、以多门相关专业课程为基础的应用性专业技能课程。其主要培养数控加工工艺员，数控加工编程员，数控加工操作员，数控系统与设备维修人员，数控设备及加工产品销售员，数控设备调试员，数控加工技术文档管理等人才。该课程涉及到数控加工工艺、数控编程、数控设备操作、各种工量具及辅具使用等多方面知识和技能，涵盖的内容广、多、杂，具有很强实践性。如此重要和高难度的一门课程，虽然在历次的教学改革中都榜上有名，什么“理实一体化教学改革”、“单元一体化教学改革”、“模块化教学改革”等都层出不穷，但是在实际教学过程中仍然存在很多问题。比如目前该课程教学仍存在以下问题：

（1）理论教学和实践教学的设备不匹配。目前我系数控加工设备数控铣设备6台（fanuc系统），数控车设备4台（fanuc系统），一个教学班级目前人数近50人，平均每台设备4～5人，几个人围着一台机床，从程序录入、装夹工件、建立工件坐标系、自动加工、检验检测等，一上午4个学时，很多时候同组学生都没有动手的机会。如此就会导致纪律涣散，达不到预期的教学效果。

（2）理论和实践内容不能实现无缝对接。在任课安排上，理论教学和实践教学由不同教师来承担，这种教学模式实施方便，可操作性较强。但是在教学过程中往往会出现诸如此类的事情，比如由于不同教师在讲解上存在差异，导致学生接受知识的矛盾性，不知道应该应用哪种方法；理论教学和实践教学在时间上往往会出现滞后，学生所学的理论知识忘记较多，但是由于课时的限制，教师又不能讲的太多，所以学生对所学的技能没有必须的理论支撑，最终导致技能训练的效果差和技能培养的机械化。此外理论教师在讲授时候，刀具的选择和切削参数往往是在理想的状态下选择，而在实际加工过程中，刀具、量具和辅具的选择和使用要根据实际情况而定，切削参数也要根据机械加工装备的情况进行合理设置。这些问题都是在理论教学和实践教学中所存在的问题，都会牵绊实际教学效果。

（3）实践教师队伍的配置不足。数控加工实训是一项危险程度较高的实训项目，一名教师最多只能盯4台设备，在实训中，指导老师要经常解决突发事件和难题，其它学生的安全监督问题就可能忽略，如若学生出现违规操作不能及时制止，可能导致安全事故和机床损坏，这样就会严重影响正常教学，给实训教学带来很大的难度。

（4）课程体系与内容改革还不深入。目前该课程由于学时的限制，沿用原来学科型的课程体系较多，应用创新型的课程体系相对较少。在课程教学内容上，有些内容显得陈旧，先进内容介绍较少，比如先进的数控精密加工工艺、自动编程技术等。这样导致讲授的知识点不能适应未来市场的需要，甚至在职业技能竞赛的选拔上也很盲目，后续的技能竞赛备赛也很吃力，距其他院校的差距明显，学生即使就业也不能很好的适应对先进制造技术发展趋势的适应能力。

3 拟定的改革方案

针对目前存在的众多问题，并结合学院的人员配置和设备情况，拟提出充分利用现代计算机技术的教学方案和实训模式，拟定的实训模式如下：

（1）设备及人员分配。目前一个指导教师在教学过程中按照同时指导4台数控铣床或车床，每次上课按照16人计算，平均每台设备4人。

（2）课程内容设置及实施方式。

任务1：安全教育与规范操作（课内4学时，课外2学时）。①采用1台教师机，广播4台学生机的方式，教师PPT讲解结合演示实训区使用的安全注意事项及机床操作规范。（课内教学）；②根据教师讲解撰写安全教育的心得体会，并签字确认。（课内教学）；③本任务结束前，下发任务2的课外任务书：查阅数控机床的结构组成，数控机床系统，数控加工的优缺点，FANUC系统的操作面板的按钮名称。（课外任务）

任务2：数控机床的操作面板（课内6学时，课外4学时）。①学生在不开机床的情况下，根据自己的课外学习，每组先讲解对数控机床的认知。教师根据讲解给予平时成绩。（课内活动）；②教师系统讲解数控铣床的规范操作及面板按钮的使用。（课内教学）；③根据教师讲解分组练习：两组学生操作机床练习，两组同学通过教师讲解使用计算机总结课外知识的学习。（课内教学）；④完成后，两组交换，并提交电子版的课外任务。（课内活动）

任务3：数控程序的编写（课内6学时，课外4学时）。①开始实施任务2内容，两位学生直接操作机床，将编制的手动加工程序录入数控机床、通过程序模拟及空运行方式检查程序的准确性。与其同步的两位同学通过计算机安装的程序检查软件检查程序的准确性。（课内活动）②两组同学对换，完成数控程序的编制和校验。（课内活动）③教师巡视，根据编程结果进行综合讲解和问题解答。（课内活动）④根据教师讲解和编程情况写出合理的工艺文件，并优化程序。（课内活动）⑤提交电子档的实训工单，教师进行评阅。（课外评阅）⑥本任务结束前，下发任务4的课外任务书：数控机床的对方方法及对刀的注意事项。（课外内务）

任务4：数控机床的对刀操作（课内6学时，课外2学时）。①教师讲解对刀的目的和对刀方法。（课内讲授）②教师现场演示对刀方法。（课内讲授）③分组练习：两名学生直接操作练习对刀方法，两名学生根据教师讲解写出对刀步骤、其它对刀方法及对刀的注意事项。（课内活动）④两组对换，完成该任务内容。（课内活动）⑤教师巡视指导，并作总结。（课内活动）⑥学生提交电子档的实训工单，教师进行评阅。（课外评阅）⑦本任务结束前，下发任务5的课外任务书，要求写出自动程序加工前的操作步骤和网络搜索使用数据线和CF卡程序自动加工的方法。（课外任务）

任务5：零件的自动加工（课内8学时，课外2学时）。①教师讲解自动加工的操作步骤和注意事项。（课内讲授）②分组练习：两名学生根据教师讲解进行零件的自动加工，另两名学生根据目前所学使用CAXA制造工程师或者UG进行自动程序的编制，并使用数据线和CF卡进行数据上传。（课内活动）③两组对换，完成该任务内容。（课内活动）④提交电子档的实训工单，教师进行评阅。（课外评阅）⑤教师收集每组的加工零件，并进行质量验证和评价。（课内活动）

（3）授课实训区设计。综合课程实施方案，拟对该实训区进行改造设计，设计图如图1所示，重新规划的实训区集实操、模拟和板书为一体，在四台数控铣床工位的公共区设置四台的学生机（带有机床数据线传输）和一台教师机（广播功能），同时配备板书的黑板，该模式集讲授和实操于一体，实训模式新颖，实施方式灵活，任务内容饱满，融入计算机技术的应用，激发学生学习的积极性，提高学生的学习兴趣。

图1 实训区规划图

4 实训模式的优点

依据上述课改方案，本学期已实施该实训模式，并取得了良好的效果，且同学反响很好，总结该实训模式，主要有以下优点：

（1）人员分散降低危险。在每个任务实施中，即使4人一组，但是在实施时，仍然再分组的形式，通过两种方式来完成同一任务，并交替进行，同一个知识点，引进两种学习方式，分散学生集中在一台机床操作的危险性，又能够增加拓展知识的学习。

（2）实训内容饱满。每一个任务在实施中，时间紧凑，不存在空闲时间，这样学生才不会有时间去玩耍、玩手机等现象。

（3）计算机教学缓解设备数量的紧张。引入计算机技术教学，由原来4人操作机床改成两人操作机床和两人计算机模拟，这样缓解了因实训设备数量不够的紧张。

（4）学习知识量增多。同一个任务的知识点学习数量增多，比如编程不仅可以手动编程也可以自动编程，程序验证不仅可以机床验证还可以软件验证，对刀方式不仅学习一种方法，还可以拓展学习其他对刀方法，程序不仅可以手动输入，也可以CF卡传输和数据线传输等等。同一个知识点的学习，但是知识量有很大的增加。

（5）理论和实践一体化。即使是理论讲授和实操练习都可以同步或交叉进行，真正做到理实一体化。不会因为理论讲授的时间延迟而影响实训效果。

参考文献

［1］贾静.本科层次机电类技术人才需求状况分析［J］.科技信息. 2011（17）:124-126.

［2］杨金土,孟广平,严雪怡等.对技术、技术型人才和技术教育的再认识［J］.职业技术教育.2002（22）:5-10.

［3］国家机械工业教育发展中心.关于数控人才需求与数控职业教育教学改革的调研报告［J］.中国专业教育，2004（17）.

Machining Training Mode Study Based on Computer Technology

XIE Guangjuan, LIU Zhengwei

（1.Tianjin Coastal Polytechnic,Tianjin 300450;2.China Oilfield Services Limited, Tianjin 300452）

Abstract:According to current situation of Machinery Manufacturing Technology and Training Course, which are the courses in Mechanical and Electrical Integration Training major in Tianjin Coastal Polytechnic, the paper proposed training mode based on computer technology to solve the problems of the training device numbers, seamless integration of theory and practice, which made the curriculum reform deeper and more specific and laid a good foundation to promoting reform.

Key words:computer technology, mechatronics, training mode