《数控加工工艺与编程》实训教学模式改革探索

周严　肖书浩　张和平

摘要：针对应用型本科院校机电专业学生专业能力培养目标，本文以《数控加工工艺与编程》实训为研究对象，探讨本科机电专业《数控加工工艺与编程》实训课程的教学改革设想和思路，分析了数控实训教学中存在的不足，著重强调学生工程意识和工程素质培养，提出了将机械原理、机械设计理论与数控实训的融合，并优化课程结构，规范教学流程，以获得更好的教学效果。

关键词：机电专业；数控实训；工程意识和工程素质培养；优化课程结构

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）17-0120-02

一、引言

《数控加工工艺与编程》课程是应用型本科机电专业的主干课程，其工艺性和实操性要求极高，因此，一般在理论课程结束后安排有3周的数控实训环节。数控实训通常是以编程和实操训练为主，教学流程一般按照安全教育、仿真教学、数控车床和数控铣床面板操作练习、试切对刀和确定工件坐标系训练、典型零件的数控加工工艺实训等步骤来完成。按照这一教学流程，大部分学生可以初步掌握数控加工技术，并提高数控编程能力。从这一教学环节实施结果来看，尽管学生在该实训之前学习了通识课程及部分专业课程，初步掌握了一定的机电工程实践技能及计算机应用软件，但之前课程实践环节完成的是对应课程的教学任务，巩固的是知识点，缺乏交叉综合训练，因此，学生经过数控实训后，其能力处在数控操作的层面，其工程意识不强，工程素质培养有限，达不到既定的应用型专业技术人才培养目标。为此，我们对原有的数控实训教学模式改革进行了有益的探索。

二、实训规划

《数控加工工艺与编程》实训计划基于项目（校教研课题：“数控实训教学模式的改革探讨”）展开，按照典型零件的实际制造程序规划实训流程，在教学内容上改变单纯编程和操作训练，增加学生从理论到实践的体验，充分认识到数控技术在生产加工中的作用和地位。为此，将原实训过程分为二个阶段，第一阶段：数控实训，目的是强化数控实训编程和数控加工工艺训练，时间占比60%；第二阶段：工程训练，也为机械创新设计环节，学生按班分组，利用各种基本的构件及组合，设计出能够实现某种运动功能的机械机构或装置，并在数控设备上完成该设计的实物产品加工制作，时间占比40%。这两个阶段的运作流程见图1。

三、项目实施

1.数控实训阶段。此环节对于机电专业本科生掌握数控技术至关重要，必须扎实训练，打好这个基础。项目按照图1所示的数控实训流程进行实施，重点强化数控加工工艺的综合训练。学生首先通过仿真软件学习及车削、铣削加工练习，熟练掌握数控机床的操作，在此基础上能顺利完成典型零件的车削和铣削加工。学生在完成典型零件的数控车削和铣削后，需对实训效果进行总结，同时做出评价，并把加工精度检测纳入到评价指标中。

2.工程训练阶段。工程训练的重心是培养学生的工程意识。这一阶段的目标是：学生能设计出能够实现某种运动功能的机械机构或装置，并通过数控加工，把构思变成实物，实现数控技术的应用和升华。其实施过程如图1所示。（1）学生按小组提出构思，经分析和讨论，确定机械机构设计方案；（2）按目标进行机构的分析与计算，验证可行性；（3）绘制工作图，并仿真，进一步确认机构的可行性；（4）制定各构件加工的工艺路线，并编制数控程序，为零件加工做准备；（5）零件加工及检验，进一步巩固数控实训的操作技能；（6）组装及功能测试，完成实物制作；（7）撰写说明书。通过工程训练过程，使学生对以前学习过的机械设计理论课程有了更深刻的认识。如连杆机构、曲柄滑块机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构（槽轮机构和棘轮机构等）、螺旋机构及其组合机构等。通过设计和制作，学生们懂得了专业理论是创新的基础，工程应用是创新的目的，构想和实现融为一体则是创新的保障，同时也是本项目所追求的目标。在工程训练阶段所分配的时间虽然不是很长，但学生的积极性非常高，他们充分利用时间，甚至加班自发延长实训时间，确保机构的设计和制作完成。图2、图3为学生在工程训练阶段完成的作品。当他们看到装配好的机构，经测试运转顺畅，达到了设计要求后，脸上洋溢着成功的喜悦，实实在在有了获得感，也切身体会到只有付出才有收获。答辩是这个阶段的最后一个环节，在答辩现场，学生详细介绍了从方案的拟定到制作出实物等各个技术环节，并与现场的老师和同学做了比较深度的技术交流。答辩现场生动活泼，在交流中互受启发。在轻松的互动环境中，学生的工程意识和工程素质得到了锻炼提高。同时，学生的严谨态度从侧面上反映出本项目的实施——改革教学模式也取得了很好的效果。

四、结论

在数控实训教学中引入工程训练内容，并做合理地延伸，实践证明实训效果明显优于原来的教学方式。最为突出的是把学生被动接受训练变为学生积极主动参与，把原来只是为了掌握工具，变为使用工具去实现自己的设计。尽管拓展了实训内容，增加了实训难度，但是学生独立操作的空间更大了。学生通过应用机械原理和机械设计理论，大胆创新，拟定机械机构方案、生产工艺设计、绘制工程图、编制数控加工程序、操作数控机床加工机械零件、参与精度检测、按设计要求组装和调试机构、撰写技术说明书等环节的训练，培养了学生的创新设计意识、综合工程应用能力、团队协作精神，促进了学生专业基础理论知识的巩固和应用与综合能力的培养，养成理论与实践的有机结合和良好的学风。在实践中我们深感数控实训教学改革还有很大的提升空间，作为指导教师只要本着对学生的强烈责任感，实事求是，脚踏实地，不断追求，一定能够培养出大批优秀的工程技术人才。

参考文献：

[1]陈助振.数控实训教学改革探讨[J].机电技术，2009，（3）：59-62.

[2]黄楚鹏.数控实训教学方式的改进实践[J].教育教学论坛，2015，（6）.