多轴联动编程与加工课程开发现状分析与对策研究

邓中华

（长沙航空职业技术学院，湖南 长沙 410124）

随着航空航天、汽车、国防工业、造船和模具等工业的迅速发展，零件形状的复杂成都越来越高，零件质量的加工要求也越来越苛刻，零件加工的难度也越来越大，此外，由于市场竞争的愈发激烈，传统的加工设备和制造方法不能适应这种多样化、柔性化和复杂形状零件的高效率和高质量的加工要求[1]。多轴数控加工技术，使这一难题得到有效的解决。

一、多轴联动编程与加工课程的国内外现状

（一）国外多轴联动编程与加工课程的现状

在欧美发达国家，由于职业教育经过多年的发展，再加上它们在教学投入和技术研究的优势，多轴联动编程与加工课程已经非常的成熟。主要表现在课程内容在立足够用的基础上，教学案例以典型的航空零件为载体配以相应的教学化改造，以夯实学生编程和操作基本功为抓手。

（二）国内多轴联动编程与加工课程的现状

而国内，由于数控技术本就落后于欧美国家，加上多轴数控设备造价高、相应的编程和操作复杂等原因，在职业教育领域绝大多数职业院校还没有开设多轴联动编程与加工课程，天津中德职业技术学院、广州机电职业技术学院等少量院校开设的一些课程涉及多轴加工相关内容，但是教学内容不系统、不全面，教学案例没有典型性，课程开设也是停留在表面以拓宽学生视野为主要目的。对于学生就业后从事相关工作基本没有实质性的帮助，造成学生从事相关岗位还需要企业进行系统的培训，增加了企业的培训成本，延长了学生上岗的周期。

二、行业企业对多轴技术人才的需求现状

随着我国装备制造产业的结构优化、升级以及航空航天、汽车、军事国防、造船和模具等工业的迅速发展，对掌握多轴联动加工编程与模拟仿真的技术技能人才需求日益迫切，该方面技能人才供不应求。以湖南省航空制造产业为例，以湖南通用航空发动机有限公司、中航工业南方航空工业(集团)公司、航空工业长沙五七一二飞机工业有限责任公司、中航起落架责任有限公司、航空动力机械研究所（608所）等航空制造企业为代表的株洲中小航空动力产业核心区和长沙航空工业园，对熟悉航空产品制造的技能人才需求年均增幅为10.2%，人才需求缺口近三年年均超过500人[2]。职业院校特别是高职院校，如何培养掌握多轴联动加工编程与模拟仿真的技术技能人才就显得尤为迫切。

三、多轴联动编程与加工课程开发对策

（一）以职业能力培养作为课程开发的总原则

以职业能力培养为重点，与行业企业合作进行课程开发与设计，通过学校与企业合作，共同开发课程为思路，通过引入企业典型的生产案例作为任务载体，将教学情境与工作情况相结合，以及学校、企业、兄弟院校等多方参与的形式，充分体现职业性、实践性和开放性要求。明确航空制造等行业企业数控多轴联动加工相关工作岗位能力要求，确定多轴联动加工课程教学目标，形成较为合理的课程开发和建设方案，并针对数控技术、航空机械制造与自动化专业，开发出具有实用性、可操作性，能够满足航空制造企业基本需要的多轴联动编程与加工课程及其配套教学资源。

图1 课程开发总原则

（二）课程开发的实施步骤

1.对航空制造行业企业多轴联动加工相关岗位关键能力进行分析

走访、调研航空产业的相关企业和科研院所，充分了解航空制造行业企业对掌握多轴加工编程技术和多轴设备操作技能人才的需求，了解企业的相关工作岗位和对岗位能力的需求。对调研结果进行分析、总结，明确岗位核心能力。

2.多轴联动编程与加工课程总体设计研究

根据岗位核心能力的需要确定多轴联动编程与加工课程的教学内容，从而制定出总体设计方案。在建立总体设计方案的基础上，进一步对总体方案进行细化，根据所确定的课程教学内容和总体设计方案制定出具有实用性和可操作性的单元项目，确定各单元的教学内容及教学目标。从而制定出多轴联动编程与加工课程的课程标准。

3.教学项目和载体选取与设计研究

在确定了各单元的教学目标及教学内容之后，就需要确定实现教学目标、满足教学内容的载体。教学载体是为达到教学目标而设置的具有相关教学内容和信息的载体，是教师有针对性的在相应教学方法和手段的运用下为实现特定教学目标，传递特定教学内容而设计的具体教学案例。所以教学载体选择的好坏直接关系到教学目标的是否达到，进而影响到人才培养质量的好坏。对于教学载体的选择或开发，必须把握几个原则：载体必须是多轴技术在航空产品中具有典型性、代表性的零件；载体必须能够实现教学内容的完成和教学目标的达到；载体的形式可以多种多样。并对项目或载体进行序化，使之符合职业认知规律。

4.课程教学模式和教学方法研究

由于多轴数控设备造价高，不可能如普通数控设备实现2～3个学生一台设备。但又要让每个学生都能掌握该课程的知识点，如何实现教、学、做中的“做”就显得尤为重要。需要加强课程教学模式和教学方法研究，如研究如何有效将计算机模拟加工与实际操作教学相结合，解决操作工位有限和机床设备安全等问题，提高教学效率和效果。

（三）加强校企合作、优化课程内容、注重虚拟技术的运用

1.与企业一线员工、技术专家及管理人员与课题团队携手共同开发。

课程开发紧紧依托行业、企业，密切联系企业的一线员工、技术骨干和专家、企业管理人员。在课程需求调研、总体设计等方面与他们充分的交流、座谈，了解企业对人才的需求，掌握第一手资料；精选企业典型案例进行项目设计，确保开发出的课程能正真适应企业的需要。

2.注重仿真技术与真实操作的有效结合

努力探索多轴加工仿真技术的使用，将仿真技术与真实操作有效结合，提高学生参与度和学习兴趣，提高教学效率和效果。

（四）立足当前、着眼长远

1.基础性原则

企业为适应市场的需求、实现自身的盈利和发展势必不断进行新产品开发、新技术使用以及新设备的投入，而教学不可能跟上企业变化的步伐。所以，加强基础知识学习，夯实基础能力训练就显得尤为重要。

2.实践性原则

实现能力教育的一个重要支撑点是实践教学[3]，因此，课程设置不仅要体现特定岗位要求所必需的实践能力训练，同时也要体现跨岗位要求的综合实践能力训练。

3.超前性原则

以市场为导向的人才培养理念已经成为职业学校的共识。然而，市场的形式可以说瞬息万变，但是教学的开展有其自身的规律，人才的培养具有一定的周期。不能一味以市场为导向而本末倒置。这就对课程开发提出了更高的要求：准确的把握、分析并预测今后一段时期的经济发展趋势、人才市场需求，为超前开发课程提供可靠的依据。

四、结束语

多轴联动编程与加工技术具有柔性化、复杂化、设备精度高、造价昂贵等特点。因此，多轴联动编程与加工课程开发必须本着边开发、边使用、边改进的规律，立足人才培养目标和培养规律，多方协同促进多轴联动编程与加工人才培养水平的整体提升。

[1] 冉启军,张玉峰.高速切削在模具加工中的研究与应用[J].金属加工(冷加工),2011,(8):26-30.

[2] 严勇.紧密对接航空制造产业 创新航空机制专业内涵建设[J].科技视界,2016,(14):36-37+5.

[3] 蔡敏成.高职校企合作开发实训课程的探索与实践——以广告艺术设计类课程为例[J].美术教育研究,2015,(10):122.