时间:2022-05-01 01:48:45
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数控实训是数控技术专业教学的实践环节,学生通过实训掌握数控机床的基本操作、编程的基本知识、加工零件的方法,并在实践中培养良好的职业素质。在零件加工时保证零件加工精度,尤其是首件加工精度,学生需要在反复训练中不断总结经验,最终掌握零件加工精度的控制措施。
一、正确确定刀具补偿值
数控加工用的各种刀具长度和安装角度不同,为了简化编程,必须建立工件坐标系。这样,程序只需依据工件的轮廓进行编写;而刀具磨损只需修改刀补就可继续加工,因此使用每把刀之前,必须正确输入刀具补偿值,建立工件坐标系。刀具补偿值的输入须注意以下几点:
1.采用试切法对刀时,测量工件尺寸必须准确无误。
2.刀具安装在刀架上的位置与程序中所调用的刀具号一致。
3.刀具补偿值在刀具补正/形状画面中位置与程序中所调用的刀具补偿号一致。
二、零件的编程坐标必须正确合理
1.在加工方案和走刀路线确定后,要计算和检查刀位点坐标值的正确性。
2.合理确定编程尺寸的公差。零件图上有配合尺寸和自由尺寸,编程时不能用名义尺寸计算刀位点的坐标值,必须把尺寸公差计算在内。
3.考虑加工中的切削因素引起的尺寸变化。在加工中由于某些切削因素会使已加工尺寸产生变化,典型的例子是加工螺纹时,外螺纹外径变大或内螺纹孔径变小。这是因为在车削螺纹时,除了刀具在螺纹槽中的切削外,还有使槽中的金属向外挤压的作用,加工出的螺纹外径会增大,螺纹内孔会变小,影响螺纹的配合,所以在编程时要考虑这种变化量。
三、零件程序精加工前必须检测重要表面尺寸的正确性
在编制零件的加工程序时应该先粗加工,后精加工。由于机械加工中存在机床工艺系统误差、机床精度误差、对刀误差等因素,即使编制的程序非常正确,也不能保证加工的零件就一定合格。因此,在程序粗加工后检测零件的重要加工表面的尺寸精度和表面粗糙度非常重要,当检测结果预测精加工后能够达到图纸精度要求时就继续精加工。如果检测结果表明某尺寸有误差或粗糙度不符,就要在精加工前采取技术措施,避免程序精加工后产生尺寸超差或表面粗糙度不合格。程序加工中,粗加工后的尺寸误差调整方法如下。
在编制零件加工程序时,程序粗加工后用自动停止命令M00,便于及时而准确地使加工停止,然后进行检测和调整。编程举例如下。
在右图阶梯轴的加工程序中,粗加工外圆后检测有公差的尺寸是否符号精加工的余量要求。采用FANUC 0i―TB编程系统的程序如下
在上述程序中,当程序运行到N190程序段时,机床自动停车,这时要求学生对有精度要求的尺寸进行检测。具体的测量和调整方法如下。
1.外圆尺寸的测量和调整量计算
在上图中,粗加工后要测量Φ18、Φ28、Φ39三个直径尺寸。将测量结果分别记录,然后计算各实测尺寸与其精加工尺寸之差即是实际精加工余量。粗加工循环中U(ΔU)为程序的精加工余量,将所测尺寸的实际精加工余量减程序中的精加工余量得到的差就是程序调整量。例如,Φ180-0。02的编程尺寸为程序段N90中X17.99,若粗加工后测得尺寸为Φ18.49,两者的差为18.49-17.99=0.5,则等于精车余量U0.5,不需要调整;若测得尺寸为Φ18.86,与精加工尺寸之差为18.86-17.99=0.87,比精车余量大0.37,则须调整;若测得尺寸为Φ18.46,与精加工尺寸之差为18.46-17.99=0.47,比精车余量小0.03,亦须调整。其它尺寸的测量和计算方法相同。
2.刀具补偿值和程序调整
方法一:修改刀具补偿值法
设测量后计算的实际余量为Δa,程序的加工余量为Δb,调整量为c,c=Δa-Δb。
当c>0时,在磨耗画面该加工刀具刀补号的X值输入-c;当c=0时,刀具补偿值不需修改;当c
方法二:修改坐标值法
在程序停止后,将工作方式改为程序编辑状态,修改所测得X坐标值。当c>0时,将原坐标值减少c值;当c=0时,原坐标值不修改;当c
调整工作完成后,光标回到程序停止时的程序段N190,继续进行精加工。通过以上操作,只要测量的尺寸和输入的数据无误,零件的尺寸均能控制在要求范围。
结束语
以上措施可以有效的保证工件的加工精度,并且能够避免学生在操作机床时发生撞刀事故,对于实训教学会有很大的帮助。
参考文献
一、改革原有的实训教学模式,推行模块化教学
在模具实训教学中推行四个教学模块,坚持“教、学、做”合一,工学结合的教学方法,并在教学实践中采用讲练结合、实践先行、趣味伴行、模块化教学方式组织实施。根据模具专业人才培养目标,基于就业岗位需求,基于工作过程将模具实训教学以四个教学模块的形式开展教学,模具实训教学模块内容如下:
1、专业技能教学模块:
1)模具钳工基础实训教学模块:
主要完成模具钳工基本操作技能教学,使学生熟练掌握模具钳工所有基本操作技能,打好模具钳工基本操作技能基础。
2)拓展实训教学模块:
主要完成车床的、铣床、磨床、焊接等设备的基本操作技能,使学生了解普通机械加工方法、加工工艺,培养学生“一专多能”,拓展就业途径。
3)数控实训教学模块:
主要完成数控编程与操作、数控仿真技能、CAD/CAM软件应用教学,了解先进的加工工艺和加工方法。
2、核心技能教学模块:
1)模具拆卸、测绘实训模块:
主要完成冲压模具、塑料模具的拆卸、测绘实训教学,将测量技术、机械制图、极限配合与技术测量基础、模具材料热处理、冲压工艺与模具结构、塑料工艺与模具结构等多门理论课程融会贯通,使学生在拆卸、测绘实训教学中应用所学的专业理论课程。
2)模具安装、调试、维修实训模块:
主要完成冲压模具、塑料模具的安装、调试、维修实训教学,了解模具使用设备冲床、注塑机等,掌握模具安装、调试、维修方法。
3、趣味课题制作实训教学模块:
通过趣味课题制作实训教学,主要是提高学生学习兴趣,激发学生学习热情,展示学生的学习成果。
4、技能鉴定实训教学模块:
主要完成技能鉴定实训教学。
二、合理安排模具实训四个教学模块,制定优化的实训教学计划
改变以往在2-3学期以模具钳工基本操作技能教学为主的模式,学生实训了很长时间还不知道模具专业到底是干什么的困惑。优化模具实训教学计划,合理安排模具实训四个教学模块的实施。
1、第一学期在以模具钳工基础实训教学模块为主的基础上,增加趣味课题制作实训教学模块,提高学生学习兴趣,激发学生学习热情,展示学生的学习成果。
2、第二学期在模具钳工基础实训教学模块和趣味课题制作实训教学模块的基础上,增加拓展实训教学模块和模具拆卸、测绘实训模块。使学生了解普通机械加工方法、加工工艺,培养学生“一专多能”;学生在拆卸、测绘实训教学中了解专业内容,巩固专业思想。
三、模块化教学在实训教学中的具体做法
根据自己在教学中的具体实施的情况,现将部分实训教学模块在实际教学中做法总结如下:
1、模具拆卸、测绘实训模块
模具拆卸、测绘实训模块教学目的:一是通过拆装了解模具结构,模具零部件的作用,模具的拆卸方法、组装顺序,模具工作原理,拆装工具的使用等;二是通过测绘了解模具零件的尺寸,绘制测绘零件草图,绘制零件正规图,标注零件的尺寸及公差,零件的材料,技术要求等。
模具拆卸、测绘实训模块在实际教学中采取分阶段逐步实施,在第二学期引入模具拆卸、测绘实训模块时,因部分专业课还未开设,学生专业理论知识欠缺,那么这一阶段以模具拆卸教学为重点,通过拆装了解模具结构、模具零部件的作用、模具工作原理,掌握模具的拆卸方法、组装顺序、拆装工具的使用。
2、模具制造实训模块
模具制造实训模块教学目的:通过模具制造实训使学生掌握模具的加工方法、加工工艺、模具零件的加工、模具装配,巩固专业思想。模具制造实训模块内容包含冲压模具制造实训教学和塑料模具制造实训教学。
1)在模具制造实训模块教学实施中,采取个人独立完成到小组协作完成的教学模式;遵循渐进、有简到难的教学顺序;讲练结合、实践先行的教学手段。
2)学生第一次进行模具制造实训课题时,要求学生每一个人独立完成模具制造,使学生掌握模具制造从零件的准备、零件的加工、零件的组合、模具装配整个过程,锻炼学生独立完成模具制造的能力。
在后续进行模具制造实训课题时,采用小组协作完成的教学模式,小组成员四人,推选小组组长一人全面负责模具制造的进程、任务分配、协调小组成员零件加工精度和加工进度,通过模具制造实训培养学生团队协作共同完成课题,增强班级观念,团队观念。
其次模具制造过程组织管理,模具制造零件多、标准件使用多,如果组织管理安排不当,将可能造成零件丢失、标准件使用过多、钻头铰刀丝锥等工具损坏严重、零件加工精度不高、模具制造效果差等情况。在实际教学中对模具零件加工提出要求,零件精度按图纸加工,如果图纸未规定公差则由教师制定公差,将零件的加工按课题要求对待,每加工好一个工件先由组长进行初检,教师进行复检,然后教师按小组分类统一管理工件,这样教师可以掌握模具制造进度、零件加工精度、有效的控制原材料的使用和标准件使用等情况。在成绩评定中采取以小组为评定对象,展开小组间竞赛,综合考察模具制造中模具零件的加工精度、零件组合精度、模具装配精度、原材料的使用数量、标准件使用数量、工具损坏情况、团队协作情况、模具制造总体用时等方面评定出小组得分,再由小组成员根据小组得分、各自在模具制造中工作情况评定出小组每一个成员的成绩;以小组考核的方式评定成绩,可以有效地调动小组每一个成员,锻炼学生之间的相互协作能力,培养团队意识,增强团队观念。
制图课的知识点可以分为基础知识模块、点线面模块、组合体模块、零件图模块、装配图模块,各模块之间层层递进联系密切,我认为在基础模块教学中采用"先学后教,当堂训练"的教学策略,通过教学目标与自学指导,让学生自学初步认识绘图工具与使用方法,再通过多媒体课件演示工具的使用要点,展开互动式讨论纠正学生绘图中使用错误,比一比看谁的方法即高效又正确,从而激发学生的学习兴趣,使学生在纠错中形成正确的知识。
点线面模块采用"实践带动理论"教学策略让学生参观实习车间找出四种典型零件,分析其形状找出共性问题并结合"口诀"教学让学生在最短的时间分清各种点线面的位置及特点为下一步的组合体教学打下基础。例如点的投影可以用机床顶尖为实例以点的"投影永远是点,点的位置是三坐标决定"的口诀加深点的理解。
组合体模块为形体过渡到零件的一个关键环节应采用"理论强化实践"的策略,采用多媒体动画演示各种零件的组合类型及组合过程让学生充分感受零件的千变万化和基本体的形态,紧紧抓住"读"和"画"两大环节,然后在加以典型组合体练习,采用"头脑风暴"老师不直接说出答案让学生自己找出学习过程中的错误完善形体分析能力,并写出实习日记,让学生空间想象能力加以巩固和提高。例如组合体中综合类较多可举支架类模型讲解组合特点和形体分析方法,辅助采用动画立体模型展示准确分析变化形式,集思广义通过不同的思路构建形体空间想象能力,并准确补画视图的图形与漏线。
零件模块采用"参观和测绘"相结合的策略,第一步让学生参观车间内的机械加工顺序,并加以记录,回到教室再观看相关的教学视频与记录对比总结出典型零件的几个相关要素;图形、尺寸、技术要求等并最终找出零件的一些共性特点,为下一步同学们学习装配图打好基础,特别注意和已学过的机械类专业课结合让理论知识点与实践相结合适应实习生产强化学生对图纸的理解。例如参观直轴的加工方法注意分析每道工艺的流程卡片及图形中的尺寸,回到教室后观看直轴视频分析直轴的图形、尺寸、技术要求加以提炼简化更容易区别其它类型零件第二步测绘零件通过测量零件的尺寸绘出草图并画出标准图纸体会零件四要素的重要性让理论在测绘过程中转变为实践经验。例如在课堂中分组让同学们测量轴类、支架类、箱体类等几类零件既可以用到绘图知识又可以用到测量技能,通过同学们的协同合作提高工作相率的同时还提高学生的机加工工艺分析能力。
装配图模块,是制图的终极目标,应用较短的时间学习理论然后转入装配钳工实训车间,利用部件与构件的拆绘来加深课本内容的理解,例如:拆卸CA6140型车床的主轴箱检验各轴的形态大小及配合尺寸分析拆卸的方法及工艺流程让学生把知识融汇贯通,成为合格的技术工人。
2、合理控制理论与实习时间,让学生逐步适应生产环境
由于前面的模块知识需要一定时间的生产实习才能有效的转变成技能,结合前面的五个模块制定实习计划,基本比例为1:3即理论为1实践为3,例如在零件图教学过程中理论讲解各零件的特点为10课时实践测绘与标准绘图应为20~30课时,通过学生的逐渐认知、了解、掌握等4个层次逐渐内化为学生的知识技能为今后的就业做好充分准备。
3、 采用综合实训的方法,让同学们撰写实训报告
第一步经过车工与数控实训,同学们从图纸分析到零件加工顺序分析到零件机加工步骤,让学生学以致用实现知识的综合运用从而攻破了动手能力差的难题。
第二部撰写实训报告,指导学生完成从画图到产品出厂的全过程分析,及时发现问题解决问题进一步修正,扎实走好每一步。
4、 合理选用实习环境,根据理论课的要求布置
根据模块的不同选择实习环境,例如在讲点线面的时候以钳工实训车间的工件为目标,便于学生观察零件图可采用机加工车间或仿真模拟实验室为目标,需要时可在专门的绘图室进行练习,在不同的尝试中来体验成功的乐趣。
二、实施流程
实施流程为:明确项目任务一制订计划一实施计划一检测评估一归档应用。首先,教师布置项目任务,学生讨论;其次,学生查阅资料制订计划,教师审查指导评定计划是否合理可行;第三,学生分组,并明确分工合作完成项目任务;第四,学生白评、小组互评、教师评价;最后,教师将记录归档,学生在实践中应用。
三、项目课程设计
(一)设计理念
1.校企合作开发工作过程导向课程。通过教师到企业实践,了解企业的生产工作流程,掌握企业对知识的需求,与企业技术人员共同以企业真实工作任务为课程“主题”设计学习情境,遵循由简单到复杂的原则,确定教学项目,使学生在“真实”的职业情境中、完成任务的过程中掌握综合职业能力。
2.学习过程即为工作过程。为了让学生更加深刻了解企业,提前与社会接轨,在学习的过程中引入企业的管理和竞争机制,建立一套完整的班组体制,设计车间主任、班长、组长、质检员等职位。在学习过程中发挥团队合作精神,创立优秀班集体。通过任务书的发放、材料的领取、考核标准的制定等组织实施过程,体现工作过程的完整性。
3.教学过程以学生为主、教师为辅。教师通过制定工作项目任务书设定具体内容,学生通过资讯、决策、计划、实施、修正和评价等环节,真正实现学生做中学、学中做,教师只是针对性地讲授、示范、引导。
4.工学结合提高学生综合职业素养。在教学过程中,引进企业的5s管理模式,并把管理列入考核标准中,使学生在良好的工作环境和习惯中,提高综合职业素养。
(二)设计思路
采用项目化教学的课程应从实际应用的角度出发,依据由简单到复杂的原则,以典型工作任务为主线,设立教学项目,由教师指导学生开展独立学习,并完成工作任务或项目,实现对工作过程的认识和对完成工作任务的体验,从而形成职业岗位能力,满足职业岗位需求。
(三)课程内容的选取
机械制造技术课程包含金属切削原理与刀具、机械制造工艺学、机床夹具设计与应用、金属切削机床等内容,特别适合于采用项目教学法展开教学。其主要先修课程为“机械制图”“极限配合与测量技术”和“工程材料及热处理”。先修实践环节为金工实习。同步实训环节为车、铣、磨加工训练。
为保证学生毕业后能够熟练运用所学知识,胜任职业岗位,我们依据各专业人才培养方案的要求,根据学生的认知规律以及职业能力成长规律,组织课程内容,最终达到教学预期目的。在多次深入机械加工企业调研后,选择贴近工厂实际的5个典型项目,将该课程的教学内容、计划学时、项目名称、能力目标、知识点、训练方式及结果作如下总结:
1.项目1一轴类零件工艺制定、加工与检测,计划20学时,其中理论8学时,实践1 2学时。能力目标:(1)正确分析轴类零件结构特点及功用;(2)正确分析零件图;(3)确定加工工艺路线;(4)制定工艺规程;(5)成品检测。知识点:(1)车床的结构组成;(2)车床的运动特点;(3)车刀的结构、材料及所完成的工艺结构;(4)车床附件及作用;(5)测量工具的使用。训练方式:示范讲解、实际操作、自主学习。结果:工作报告总结及加工实物展示。
2.项目2一盘套类零件工艺制定、加工与检测,计划2 O学时,其中理论8学时,实践12学时。能力目标:(1)正确分析盘套类零件结构特点及功用;(2)正确分析零件图;(3)初步确定加工工艺路线;(4)制定工艺规程;(5)成品检测。知识点:(1)孔加工设备的类型;(2)孔加工设备的结构组成及运动特点;(3)孔加工刀具的种类;(4)孔加工刀具的结构、材料及所完成的工艺结构;(5)盘套类零件的装夹;(6)测量工具的使用。训练方式:示范讲解、实际操作、自主学习。结果:工作报告总结及加工实物展示。
3.项目3一箱体类零件工艺制定、加工与检测,计划20学时,其中理论8学时,实践1 2学时。能力目标:(1)正确分析箱体类零件结构特点及功用;(2)正确分析零件图;(3)确定加工工艺路线;(4)制定工艺规程;(5)成品检测。知识点:(1)刨床和铣床的类型及结构组成;(2)刨床和铣床的运动特点;(3)刨床和铣床--用刀具的结构特点、材料及所完成的工艺结构;(4)箱体类零件加工过程夹具的特点及结构;(5)测量工具的使用。训练方式:示范讲解、实际操作、自主学习。结果:工作报告总结及加工实物展示。
4.项目4一圆柱齿轮工艺制定、加工与检
测计划20学时,其中理论8学时,实践12学时。能力目标:(1)正确分析圆柱齿轮零件结构特点及功用;(2)正确分析零件图;(3)确定加工工艺路线;(4)制定工艺规程;(5)成品检测。知识点:(1)成形法和展成法的概念及原理;(2)齿廓表面加工设备的类型及结构组成;(3)齿轮加工设备的成形运动特点;(4)齿轮加工刀具的结构特点、材料及所完成的工艺结构;(5)测量工具的使用。训练方式:示范讲解、实际操作、自主学习。结果:工作报告总结及加工实物展示。 5.项目5一机械装配工艺基础知识计划10学时,其中理论4学时,实践6学时。能力目标:(1)正确分析不同生产类型的装配工艺特点;(2)熟练掌握装配的三种方法;(3)能够根据装配要求计算装配尺寸链;(4)装配工艺规程。知识点:(1)装配工工作的具体内容;(2)装配工艺尺寸链的计算方法;(3)三种装配方法的熟练选用;(4)装配精度的检验。训练方式:示范讲解、自主学习。结果:工作报告。
(四)课程的重难点及解决方案
本课程的重点是使学生掌握“适度、够用”的机械制造技术理论知识,能够根据零件工作图制定零件的加工工艺,为后续专业课程打下坚固的基础。本课程的难点是零件的工艺规程的制定、专用夹具的应用、保证装配精度方法的选择。解决办法是以项目形式设计内容,注重理论知识的系统性,充分利用优越的实训条件,营造企业工作环境,将理论教学与现场教学相结合,将老师知识讲授与学生自主学习相结合,利用多媒体教学开拓学生的视野,聘请企业专家答疑,从而多途径加深学生对理论知识中的难点和疑点的理解,提高教学质量。 免费论文下载中心 四、教学方法实施过程
(一)创设真实氛围的工作环境,实施一体化教学
课程内容主要围绕培养学生掌握机械零件的工艺编制、工艺系统的正确选择及使用等技能,以职业活动的工作过程为依据,进行课程改造。注重学生职业素质的养成,为此我们充分利用实训基地,开展理实一体化教学,将教室与实训室合二为一,使学生通过学习亲身体验工作。
(二)“学做一体”教学模式的教学组织过程
“学做一体”教学模式主要包括以下几个环节:一是将实训基地模拟为工作车间。建立学生自己的班组,生产过程中班组长要负起责任,发挥组织、协调、沟通等作用,使职业能力得到锻炼。二是任务的下达及工作计划的制订。学生收到任务书后,每个小组都要经过自主学习、讨论,制订具体的工作计划。包括项目的零件图、装配图分析,项目工艺规程定制,所需工艺系统、装备及材料,项目实施内容及步骤和完成项目的注意事项等。三是工作过程。制订完工作计划后,学生需提交材料及工具申请,获得准许后由组长领取所报材料及工具。开始进行零件工艺的设计、工艺系统的选择,将所学理论知识与实践知识有机结合,并得以充分融合。四是项目验收及评价。项目完毕后,由指导教师带班组长进行项目验收,相当于企业的产品质量检查。
五、课程考核
(一)考核内容
在一体化教学的过程中对学生的考核是关键问题,因为理论与实践是一体的,考核的内容也应该包含这两个方面。不同的项目考核内容是有区别的,但都包括三个方面的内容,即项目能力、有关知识和素质要求。
项目及配分:基础知识40分。其中车床结构组成及运动特点,车刀的种类、材料及结构,对切削运动影响车床夹具的种类及应用和车床能实现的工艺结构各占10分。实践操作40分。其中能正确分析图样,熟悉零件结构、功用占8分;能正确制定加工工艺规程占15分;能正确选择设备及工装及零件质量检测占17分。综合素质20分。其中工作态度、纪律和出勤情况、5s管理内容执行情况、考核团队协作精神各占5分。
(二)考核方法
项目教学的评价应注重学生在项目活动中能力的发展,测评内容包括学生参与活动各环节的表现和作业质量。考核方式需灵活多变,随着项目的进行,因材施教,随时考核。我们的考核主要采取了三种形式:
1.学习小组考核(30%)。是由学习班组长负责展开自评和互评考核方式,班长可监督小组长开展此项工作。这个考核是最基本的考核,根据各小组完成的情况选做内容,学生在实践中如有自选内容或创新内容可在原有成绩等级基础上提升一级。
2.指导教师考核(30%)。是以抽查提问加课堂笔记和项目总结的形式进行的。因为人数多,老师不可能一一检查,可通过抽查小组的某几位学生来进行考核,但是这几位学生的成绩影响整个小组的评定成绩,在评选优秀班组时作为参考,促使同一小组的人员互相监督学习,共同提高。
关键词:高职课程;教学载体;互换性与测量技术基础
Key words: higher vocational courses;teaching carrier;Interchangeability and Measurement Technology Basis
中图分类号:G710 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2016)31-0152-02
1 《互换性与技术测量》教学目标
本课程是数控技术专业课程体系结构中专业基础课程,以培养掌握互换性与技术测量的专业知识,会应用有关的公差配合标准,具有选用公差配合的初步能力,能正确选用量具及检具,会进行一般的技术测量工作的专业技能人才为目的,是针对机械制造类专业满足后续课程的学习要求与以后从事机械制造工作的岗位需求而设置一门专业技术基础课程。通过本课程学习,要求学生理解掌握互换性与技术测量的概念,会正确应用公差配合有关的标准,具有正确选用公差配合的基本能力,能正确选用测量量具及检具,能从事一般企业必备检测工作,同时通过团队小组按项目学习、互相合作完成工作任务方式,培养学生认真观察、积极思考、动脑动手、处理问题的方法能力,增强与人沟通、合作的社会能力。
2 教学理念与思路
根据企业岗位的工作要求,用典型轴类零件为载体进行学习任务项目的设计。课程教学设计实行了理论讲授与实践操作相结合、学习内容取之企业常见产品并结合职业岗位要求、达到“教中做,做中学,学中练”的目的,注重实践引领,按照知识应用的方式来进行教学。在内容安排上,注意符合人的一般认识规律:从感性认知到理性认知,从形象思维到抽象思维,从局部到整体再回到局部认知。在教学方法上注重任务引领和行动导向,促进学生多元思维方式的发展,强调学生综合职业素质的养成,让学生掌握科学的学习和工作方法,建立良好的职业意识,为其职业能力进一步提升奠定坚实的基础。
3 课程内容的安排
将“互换性”与”技术测量”两大部分教学内容设计为4个学习情境:
第1个学习情境:“尺寸公差配合及检测”,该情境又分为两个教学子项目:①长度尺寸公差配合基础知识及检测;②轴类零件尺寸公差配合基础知识及检测。项目①在实验室进行,将学生《零件车削加工》课程中的“产品”――阶梯轴引入,通过教师先讲授理论知识,其次进行操作演示讲解,再指导学生动手操作,仔细观察,掌握有关互换性、公差、检测及标准化的概念,会正确使用用游标卡尺和千分尺进行长度尺寸测量。项目②在教师讲授完配合制的相关理论知识后到实训车间,结合学生本学期即将开设的《零件车削加工》课程中的“车削轴、套配合件技能训练”,学生分学习小组对零件分析,掌握识读和标注尺寸公差方法,合理选用极限与配合,正确使用内径百分表和机械比较仪检测圆轴尺寸。
第2个学习情境:“形位公差及检测”,教学是在实验室进行的,教师先用多媒体课件讲授形位公差的有关基本概念、形位公差的选择、识读和标注,再指导学生识读和标注形位公差,会使用指示表、偏摆仪、平板、塞规等进行常见形位误差的检测。
第3个学习情境:“表面粗糙度及检测”,教学在多媒体教室教师讲授表面粗糙度的基本知识、主要评定参数,表面粗糙度的选择方法、识读和标注,表面粗糙度的检测。学生要能根据典型零件的服役条件选择表面粗糙度,掌握能使用标准样板检测工件表面粗糙度方法。
第4个学习情境:“常用结合件的公差与检测”,该情境又分为三个教学项目:①三角形螺纹的公差配合及检测;②常用键联接的公差与配合;③滚动轴承的公差与配合。三个项目都在实验室教学,通过教师理论讲解再实验指导,学生对项目①要掌握判断普通螺纹的合格性,能用螺纹千分尺、三针、螺纹量规测量螺纹。项目②掌握平键公差基准制、花键公差与标注、滚动轴承的公差与配合标准。项目③掌握滚动轴承的公差与配合标准,能根据配合选择的基本原则,选用滚动轴承。
4 教学内容的组织与安排
4.1 总体思路
以零件及相应的零件图和装配图为载体,学生分组,教师通过对零件图上的尺寸,形位公差、表面粗糙度、技术要求等标注的分析引入,实物零件检测要求,将教学内容的四个学习情境由表到里,由感性认知到理性认知进行系统学习。
4.2 学习情境内容组织
图1是学习情境内容组织结构图。从图中可见每个学习项目以“分析实训产品轴类零件及零件图和装配图并检测”步骤来组织实施。本着教中做,做中学,学中练”的目的,注重实践引领,按照知识应用的方式来进行教学。在内容安排上,注意符合人的一般认识规律:从感性认知到理性认知,从形象思维到抽象思维,从局部到整体再回到局部认知。在教学方法上注重任务引领和行动导向,促进学生多元思维方式的发展,强调学生综合职业素质的养成,让学生掌握科学的学习和工作方法,建立良好的职业意识,为其职业能力进一步提升奠定坚实的基础。
4.3 教学评价
本课程采用实践项目作业考核与笔试理论考核相结合的方法,注重学习过程的能力提升,建立以能力展现为主的考核方式,以专业、方法、社会等综合能力为考核内容,对学生进行全面正确的评价。
4.3.1 考核权重设计
期评=平时表现10%+作业/项目考核50%+期末考核40%
4.3.2 考核内容及标准
具体评价内容及标准如表1所示。
5 教改总结
通过以上方式的学习,将《机械制图与测绘》、《金工实训》等前修课程的知识合理的衔接拓展。学生的学习以实践为过程,以完成职业岗位的项目为目标,在完成项目的过程中获取专业知识,掌握技能,同时促进学习对象形成职业所需的素养。收到较好的教学效果。
参考文献:
项目教学法,是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。学生完成的项目可大可小,主要通过项目完成的整个工作过程让学生学习一定的教学内容,并能将教学课题的理论知识和实际技能结合起来,使学生有独立制定计划并实施的机会。学生在一定时间范围内可以自行组织、安排自己的学习行为,培养自主行为能力,最后有明确而具体的成果展示。在这一过程中尽量让学生自己克服困难、处理在项目工作中出现的问题,综合应用学习知识。
“电火花线切割实训”教学过程中,使用项目教学法,通过教学做一体化让学生完成零件的加工机电一体化论文,这样不仅提高学生的计算能力、绘图软件操作能力和机床操作技能,还培养了学生团结互助的团队意识和学生的综合素质、综合能力。
1 “电火花线切割实训”项目教学法的一般步骤
“电火花线切割实训”教学过程一般可分以下几个步骤,如图1所示。简单来说,项目教学可划分为三个阶段,即项目的准备、实施和评价。每个阶段所要完成的教学任务不同,教师在各个阶段所扮演的角色也有所不同,要集促进师、示范者、评论家于一身。在项目教学准备阶段,教师要向学生提供与完成教学项目相关的知识、信息与材料,指导学生寻求解决问题的方法,这时老师主要是学生学习的促进者、指导者。在项目教学实施阶段,教师主要是营造学习氛围、创设学习情境、组织和引导教学过程,当学生在完成任务的过程中碰到困难时,他就给予具体帮助,他更多的是学生学习的组织者和示范者中国期刊全文数据库。
图1 项目教学法的一般过程
2 任务的引入
“电火花线切割实训”是一门实践性很强的实践课程,而线切割加工的工艺分析是加工合格产品的关键,只有工艺合理,才能高效率地加工出质量好的零件,因此,必须让学生对线切割加工的各种工艺问题进行深入的探讨。
从操作层面上讲,在教学时,我们不仅要求学生掌握简单的切割零件方法机电一体化论文,还要求学生会穿丝、上丝。最后针对模具加工中经常用的跳步加工操作,我们要求每个学生都必须掌握。
在模具零件的加工中,尤其是级进模凹模型孔的加工,型孔与型孔的位置精度要求较高,如果用电火花线切割分别加工型孔很难保证精度要求,在这种情况下这就要使用电火花线切割跳步加工这种加工方法。
3 任务的分配
用电火花线切割机床加工如图所示的零件,图2为零件的二维图。机床为泰州三星机械有限责任公司生产的DK7732A型号机床。零件毛坯为60mm×80mm×δ3mm的45号钢。对学生的要求:
(1)每组学生在两天时间内完成三个零件;
(2)记录每个零件完成的时间;
(3)用游标卡尺测量零件尺寸,记录误差。
图2 加工的零件
3 教师讲解
在对零件进行线切割加工时,必须正确地确定工艺路线和切割程序,包括对图纸的审核及分析,加工前的工艺准备和工件的装夹,程序的编制,加工参数的设定和调整以及检验等。加工步骤一般如下:1.凹模加工工艺处理方法,2.工件的装夹与定位方法;3.钼丝垂直校准方法与定中心的方法;4.电参数的选择;5.跳步加工方法和操作要领。
对于本次教学,在电火花线切割机床操作方面,学生之前已经掌握线电火花线切割的加工原理、机床的基本结构,简单的工件装夹、找正,基本的机床加工操作以及软件绘图等方法。我们此次项目教学主要要求学生掌握线切割加工的跳步加工,这是教学重点、也是教学难点。
考虑到单纯在黑板上讲解跳步加工过程以及操作步骤,学生很难掌握,也很枯燥。所以在教师讲解时运用多媒体教学机电一体化论文,通过Flash软件的仿真运动,让学生充分了解机床加工工件时的跳步过程。这样不仅激发学生的学习兴趣,同时也节省了不必要的画图和写加工步骤的时间。图3是运用Flash软件钼丝走丝轨迹。具体跳步加工步骤如下:
图3 钼丝走丝轨迹路线
(1)第1步加工内孔,钼丝运行轨迹如图①所示。加工完钼丝将停止运动,关闭工作液和走丝机构,拆下钼丝,再按电脑屏幕上的“继续”键,机床工作台将沿虚红线方向移动到第2个传丝孔的位置(加工前穿丝孔已经用钻床加工);
(2)将钼丝从第二个穿丝孔穿过,重新固定在储丝筒上,开走丝按钮和工作液按钮,再次按“继续”键,机床开始加工外轮廓;
(3)切割完成后,关闭走丝机构和工作液泵、关闭总电源、取下工件。
4 学生分组、练习
老师讲解演示完加工过程后,学生分组练习。机电工程系08模具-1班学生共有36人,实训地点机电工程系实训中心模具制造车间,共有快走丝电火花线切割机床6台,钻床1台,钳工工作台1台中国期刊全文数据库。学生分为6组,一组6人。
在学生的练习过程中,要以学生为主,这主要体现在每组学生的工艺计算、绘图、工件的装夹、电参数的选择等等。老师在巡视过程中发现的问题只需帮学生指出机电一体化论文,让组内其他同学思考错误的原因、怎么解决。这样提高组内同学之间团结互助、密切配合的团队意识。
5 点评和总结
在点评和总结环节,主要有组内自评、组间互评和老师点评组成。组内自评由每组组长对该组加工的工件、操作过程中出现的问题以及学生出勤等发表意见。组件互评主要是指6组之间相互指出工件的优缺点、测量尺寸并选出最佳的一组。最终由教师点评,跟踪学生的反馈情况和在巡视过程中发现的共性问题提出解决方法。
6 扩展与思考
最后,可以扩展知识和对学生提出问题思考,比如:
1.工件定位:以此工件为例,若工件定位不准,对加工的工件有何影响?
2.钼丝定位:开始加工前,若钼丝不在穿丝孔的中心,对加工工件有何影响?
3.钼丝引入处位置怎么最佳选择?
扩展可以帮助学生学到更多的操作技巧,全面吸收整个项目活动的精髓。思考可以帮助学生明晰项目完成的最佳思考方法,找到自己理论上的不足,提高以后再遇到类似难题的解决能力。
参考文献
[1]]黄芸,模具数控加工实训教程,国防下业出版社,2006.
[2]杨晓伟.启发式教学在《电火花线切割》教学中的应用[J].职业教育研究,2008(1):146-147.
[3]姜大源.职业教育学研究新论[M].教育科学出版社,2007,(1).51-52.
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)39-0175-02
金工实习是高校工科学生的一门重要的实践教学课程,是高校大学生认识和了解制造技术的接口、通道和桥梁。车床是机械制造中重要设备之一,约占金属切削机床总量的20%~35%,所以车削加工在机械加工中占有极其重要的地位。相对于理论教学,实践教学更具有直观性、综合性和创新性,是培养学生实践能力、创新能力的关键环节[2]。但近年来,国内大多数高校在车工实训教学方面还停留在师傅带徒弟的传统教学方式上,按照指导教师绘制好的实训图样和工艺路线,在规定的时间内完成作品,教师在按要求对作品进行检测与评定后,最终给定分数,即可算完成了实训。而这样的教学比较机械,学生得不到系统学习,得不到创新锻炼,更得不到高素质的发展。所以,在此情况下,特对车工实训教学进行研究。作者认为车工实训教学应从如下几个方面进行。
一、修订培养计划,增加实训学时
许多高校的金工实习车工实训的学时较少,对于基础制造来说,最多的只有一周,对于数控加工来讲,一般只有一到两周,学生只能了解和认识一些浅薄的车削加工工艺知识,体验一些简单的基本操作技能,而还有许多的基础知识和操作技能教师无时间传授,学生也没有时间学习,教师只能按师傅带徒弟的方式机械简要教学,更谈不上创新意识的培养和设计制造,所以希望各高校应高度重视,把人才培养方案按其培养应用型和实用型人才的方向进行修改,增大学生实训时间,为培养与社会接轨的实用型人才全面推进实践教学方案改革。
二、构建合适的教学内容
高校是培养工程技术人员的摇篮,构建合适的教学内容有利于提高学生的操作技能和创新意识,教育部课程教学指导组在金工系列课程改革指南中指出:要不断更新实习内容,尽可能创造条件,增加新技术、新工艺、新设备实习的比例,并引入现代教育技术,逐步代替“作坊式、师傅带徒弟”的落后方法。构建合适社会发展需求的车工实训教学内容,有助于培养学生的实操能力和认知能力以及创新意识能力,因此,本文以贵阳学院金工实习为个案,根据自身的条件和特色原则以及社会资源,将车工实训内容分为五大模块进行实训,即:安全操作技术、基础制造技术、检验测量技术、数控制造技术和创新制造技术。如图1所示。
1.安全操作技术。安全操作技术是实习教学中的重中之重,是提高实习教学正常进行的安全保障。在进行实操前,老师应在实习环境下进行安全操作讲解,把车削加工的安全注意事项、安全操作规程和安全防范措施的具体内容讲透彻,让每位学生都了解,并要求学生牢记,对车削过程中易发生的安全事故通过现场示教和多媒体图片展示相结合的形式进行解说,对发生安全事故时应采取的正确措施进行讲解,以提高学生对安全的重视,增加学生的安全防范意识。
2.基础制造技术。通过基础制造技术训练,培养学生对普通车床的操作和对简单零件生产过程的动手与认知能力,对加工工艺的理解与分析能力;了解车床的主要结构和各组成部分的使用性能、工作作用和相互间的位置关系,了解车床的传动原理和主要加工范围,懂得和使用车床的夹具及附件,熟悉基本零件加工的装夹和操作技能的方法;了解金属切削加工的原理,了解刀具结构和材料,了解各种车刀及成型刀具的使用方法,了解车削加工工艺基本方法,让学生懂得和理解更多的基础制造技术知识。
3.检验测量技术。通过检验测量技术的训练,让学生了解量具的使用方法,能正确使用量具(如:游标卡尺、千分尺、百分表、塞规、环规等)检测零件,从而确定零件的合格与否。车削加工的质量主要是指外圆表面、内孔及端面的表面粗糙度、尺寸精度、形状精度和位置精度,而由于各种因素的影响,车削加工可能会产生多种质量缺陷,每个工件车削完毕都需要对其进行质量检验。通过对零件公差的检测,知道未注尺寸公差怎样查找,权限尺寸公差怎样确定,形位公差怎样检测等;通过对表面质量的检测,了解表面质量在零件中的重要作用,会运用比对块对各加工表面粗糙度进行比对判定,了解表面粗糙度的原理和运用;从而对零件的合格与否有个正确的判断和认识。
4.数控制造技术。通过数控制造技术训练,使学生能运用基础制造工艺知识与数控制造技术工艺知识有机结合在一起,能正确地熟悉和了解CAD/CAM在工程设计与制造中的运用,了解和掌握好基础的数控车编程,数控车的操作技能和加工方法,从而提高学生应用现代科学理论与技术、分析和解决实际工程中的基本问题的能力和素质,为创新制造技术奠定好坚实的基础。
5.创新制造技术。通过创新制造技术的培养训练,使学生会运用二维和三维工程制图设计机械零件,对零件进行合理的工艺编程;了解创新的概念,培养学生创新精神与创新意识,全面树立学生的成才意识和创业意识,提高同学之间的协作能力和团队精神。让学生的大脑充分开动起来,在对设备、零件的生产工艺进行设计创新时,不再感到无从下手,而是能够运用各种较为合理的思维方法,进行灵活转换,以其新颖的独创方法和方式去解决实际问题,给学有余力的学生提供个性化发展空间,使他们更好地发挥聪明才智,充分去实现自我,表现自我,完善自我。
三、实训报告的撰写
实训报告是培养学生对实训作品生产过程的记录,是提高学生对实践过程的分析能力和写作能力。所以,本人认为:车工实训报告应以实训作品的切削加工为主,其他教学内容为辅。从实训作品加工开始入手,到零件加工完成,通过实训中的观察、分析、操作、加工、测量、判断,如实地把完成作品的全过程和加工结果用文字加表格的形式记录整理下来。其撰写内容应有:基本情况、加工内容(采用流程图)、加工步骤(加工部位、装夹方法、加工方法、使用刀具、测量量具、加工简图等)、检验报告(检查部位、检查内容、使用量具、检查结果等)、质量缺陷分析(质量缺陷、产生原因、预防措施等)、实训总结等,对上述一系列活动从开始到结束进行阐述,通过实训中的人和事物及有关知识的有机结合,完整表述作品的加工工艺活动情况。
四、构建合理的教学体系
实习教学体系,是实习教学过程的基本理论与操作结构、框架,是教学内容设计、教学方法和教学过程的设计以及教学结果评价而组成的统一整体。它包含了许多教学要素,如:教学方法与方式、教学顺序与过程以及形式等,所以实习教学体系应结合现有的教学设施与教学资源和专业师资的特性以及当前社会的需求和今后社会的发展,因地制宜、与时俱进、突出实用、科学发展地进行合适构建,构建的层次应清晰、内容精湛、层层递进、相互关联,并按“夯实基础、突出实用、树立特色、增加创新、优化教质”的指导思想贯穿到整个实训教学体系中去。
当前,各高校对培养突出实用人才非常重视,特别是普通本科院校,国家教育部的改革方向已经明确:1200所国家普通高等院校中,将有600多所转向职业教育[7],所以,车工实训教学需要从职业教育方向进行规划和改革,更新培养目标、教学方式和方法,加强和完善实训体制和教学内容,迫切需要进入现代的应用型、实用型教学模式。从而终结人才培养与市场不对接的扭曲格局,让高校的实践教学尽到本来的职责,真正成为学生步入社会的通道和桥梁。随着科学技术的快速发展,普通高校的金工实习必须要不断地加强教学改革和更新,各实践环节都要全面推进素质教育,努力培养学生的认知和创新能力,提高学生的动手能力以及分析问题和解决问题的能力,从而全面提高学生的综合素质。
参考文献:
[1]董丽华.金工实习实训教程[M].北京:电子工业出版社,2006:89.
[2]许亚岚,罗雄麟.优化实践教学体系 培养复合型人才[J].实验室研究与探索,2013,32(7):175-177.
[3]国锐.强化金工实习教学,培养工程实践能力[J].职业,2010,(14):5.
[4]张晓琪.加强实践教学,推动创新教育[J].中国高等教育,2002,(10):24-26.
引言
数控机床具有加工精度高、加工稳定可靠、高柔性、高生产率以及劳动条件好的特点,特别适合形状复杂零件、批量小而又多次重复生产的零件、贵重零件及试制件的加工,尤其是随着我国设备制造水平的提高,数控机床的价格也下降到企业能够接受的范围。就目前的市场使用情况来看,数控机床已经成为当今制造业的主流装备,在生产中发挥着不可替代的作用,占有举足轻重的地位。因此,设备的正常高效运行就是至关重要了,本文就数控车床在提高产品质量方面经常使用的首件试切这一方法进行介绍。
1.首件试切的重要性及目的
1.1.首件试切的重要性
首件试切是指通过试切削的方式,检验零件加工程序是否合理及零件的加工精度是否满足图纸要求。无论是手工编程或自动编程,其一般过程如下图所示:
上图明显体现出首件试切在编程及机床加工过程中的地位及重要性,它是整个过程中的关键环节之一。程序检验对有图形显示功能的数控机床,可进行图形模拟加工,检查刀具运动轨迹是否正确。对无此功能的数控机床可以进行空运转检验,但这些方法只能证明运动轨迹的正确性,不能检查出被加工零件的精度。因此,需要对工件进行首件试切,当发现误差时,分析误差产生的原因,及时加以修正。
1.2.首件试切的目的
首件试切的目的,一是验证零件加工程序的正确性及零件加工后的尺寸是否符合图纸要求;二是验证编程时选择的刀具、切削用量及设定的刀具补偿值是否合适,是否能达到零件表面粗糙度、形位公差等技术要求,为后续批量生产时,提高生产质量及生产效率提供重要参考。在实际生产中,为了避免因为零件加工程序及加工准备的疏忽造成损失,在进行首件试切时一般会先用报废的工件进行,因为大部分较复杂的零件在加工时都不止一个工序,上一工序的废品可以作为下一工序调试时的试验品,这是常用的减少损失的方法。
2.首件试切的方法及操作流程
首件试切的过程就是机床调试的过程,机床调试得好,不仅可以保证产品加工质量的稳定,也可以大幅度提高生产效率。在大批量生产中,因为产品数量大,不可避免会出现废品,只要符合废品率的要求就可以。但在实际生产中,有时会遇到诸如模具、夹具等单件小批量生产的零件,零件只有一个或几个,并且这类零件的材料较贵,在加工过程中不允许出现差错,产品的合格率要达到100%,一旦加工成废品,损失巨大。
另外在数控竞赛中,特别是在市级竞赛中,由于承办单位一般为职业院校,职业院校在发展的过程中,数控设备的购买大多是根据学校的发展情况,分年度分批次购买,这就导致竞赛时使用设备的型号、新旧程度及加工精度参差不齐,在这种情况下就特别考验选手的水平。笔者对数控竞赛、实际生产及实训教学的加工过程进行了总结,形成了适用于竞赛,单件生产及实训教学的首件试切的方法(如右图),具体以数控车床为例介绍如下:
数控车床加工中首件试切的方法及操作流程如右图所示。这个流程图表示的就是进行数控竞赛、数控实训教学及批量生产调试机床的流程,下面对首件试切的方法及图中所示的操作流程进行具体阐述:
2.1.开机
按机床操作要求进行“开”操作。数控机床开机时先开启数控机床总开关,在“急停按钮”处于按下状态下,开启数控系统。
2.2.回参考点
按机床操作要求进行“回参考点”操作。
2.3.输入程序
将编写的零件加工程序输入机床,竞赛中可能会使用“程序传输”或U盘拷贝功能。
2.4.程序校验
利用机床的“程序校验”功能对零件加工程序进行校验,程序校验可以发现程序中的语法错误、输入错误及编写错误,避免直接加工造成重大损失。
2.5.对刀
按机床的操作方法完成对刀,当需要使用多把刀具加工时,每一把刀具都需对刀。
2.6.改磨耗留余量
这一步骤是笔者所使用方法的核心,原则上将工件的数控加工程序输入机床校验无误,对刀完成后就可以进行加工了,但程序中的尺寸错误和对刀误差都会导致零件尺寸超差。对于轴来说,如果零件加工的实际尺寸比图纸尺寸大,还有补救的余地;如果加工的比图纸尺寸小,工件就成了废品,这一方法的思路就是不让工件加工尺寸小于图纸尺寸。具体的操作是:先修改“刀具磨耗”值(数控机床均有此功能,只是不同机床的操作方法不同),目的是使加工出的工件尺寸比图纸要求稍大一些(内孔加工时要稍小一些),称为先留余量。余量一般留程序编制时的精加工余量。
2.7.加工
按机床操作要求对零件进行自动加工,需要注意的是,在有多把刀具的加工过程中,每一把刀具的加工均要试切,也就是说,1号刀具加工完成后,其余刀具暂停加工,待第一把刀具调试好后再进行后续工作。
2.8.在机测量
主轴停转,零件不卸,在机床上对零件各尺寸进行准确测量。
2.9.改磨耗
根据所测量零件的尺寸,修改“刀具磨耗”值,一般是尺寸比图纸尺寸大多少,磨耗值就减多少,小多少就加多少。如试切加工时外圆尺寸大了0.9mm,就在刀偏表的相应磨耗值中减去0.9 mm。
2.10.再次加工
跳过粗加工程序,再次运行精加工程序,此时机床会在刚才加工的基础上将工件直径再车削去除0.9mm,再运行一遍精加工程序。
2.11.卸工件及交检
由于进行了精确的测量及“刀具磨耗”值的修正,再次精加工后,工件便达到了图纸要求,加工完成后(主轴已停转)在机床上测量工件,合格后方可卸下工件交给质检员进行检测。
对于其它刀具的调试需重复六至十步的操作流程。
3.首件试切的其他方法
首件试切其他方法的使用中,也可以在对刀完成后不修改“刀具磨耗”值,而是在粗加工完成后(即精加工前将机床停下)测量精加工余量是否符合图纸尺寸要求,若符合要求则进行精加工,若不符合要求则修改“刀具磨耗”值,然后进行精加工。这种方法虽然少了一次精加工,看似节约了时间,但由于机床机械间隙及刀具等因素的影响,往往存在一定的误差,没有两次精车稳妥。
4.结语
零件加工程序在数控机床上进行模拟仿真或程序校验,通过了则只能说明加工程序的语法、格式、结构没有问题。只有首件试切成功,通过了精度检验才能真正说明加工程序没有问题。所以,首件试切成功是检验加工程序正确与否的依据,首件试切也是数控加工过程中不可或缺的关键环节,它为节约成本、降低损失、提高效率起到了至关重要的作用。
中图分类号:G420 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)06(a)-0183-01
《零件的手动工具加工》课程是使用手动工具和钳工操作设备,以手工操作为主对不方便使用机械设备进行零件加工而采取的一种手工操作方法。传统的教学模式是采用理论和实训分开进行授课,学生对知识的学习和应用严重脱节。学生在实训过程中由于都是采用手工操作,因此学生极易疲劳,再加上动作单调,内容枯燥,很难调动学生学习的积极性、主动性和创造性,满足不了学生可持续发展的需求。本文针对《零件的手动工具加工》课程教学模式进行改革及实践进行阐述,提出了“项目导向、任务驱动”教学模式,以及运用此教学模式进行授课过程中对教材和教师的要求。
1 教学模式改革
传统的钳工课程包括《钳工工艺》和《钳工技能实训》两部分,是理论与实践分开授课,学生对理论知识的掌握实践操作严重脱节,导致理论知识的应用受到限制,绝大多数学生做不到理论联系实际,影响了学生学习的积极性。而《零件的手动工具加工》课程打破了传统的授课模式,将理论知识和实践技能有机的融合在一起,采用“项目导向、任务驱动”理实一体化教学模式,以教会学生“学会学习、学会工作”为目标而开展教学活动。教学活动的开展,是围绕某一典型工作任务展开,在教学中注重学生专业素质与能力的培养,更加注重学生对知识的迁移能力,注重发挥学生学习的主动性与创造性。学生在学习过程中通过完成典型工作任务的完整行动原理不断强化学生的职业行动能力。使学生在“做中学”,教师在“做中教”,融“教、学、做”为一体。这种教学模式能更大地激发学生的学习兴趣和求知欲望,充分调动学生自主学习的积极性和创造性,从而培养学生自主学习、分析问题、解决问题的能力和团队合作、创新、探索的精神。从而提高学生的综合素质,特别是能力素质,使学生学会学习、学会应用、学会创新、以促进学生可持续发展的能力。
2 “项目导向、任务驱动” 教学模式对教材和教师的要求较高
“项目导向、任务驱动”模式教学最大的优点就是有利于学生自主学习能力的培养,教学内容具有延展性,有利于学生可持续发展的能力的培养,同时有利于提高学生的综合素质。因此对所使用的教材和任课教师的要求较高。为了能够满足学生学习的需要,首先,我院《零件的手动工具加工》课程教学团队教师自主开发出版了“项目导向、任务驱动”理实一体化的特色教材《零件的手动工具加工》。其次,“项目导向、任务驱动”模式教学对教师的要求较高,要求教师不但要精通本课程的理论知识,而且要熟悉相关学科的理论知识,在教学过程中,教师不但要精通理论而且要能指导学生实际操作,这样在理实一体化的教学过程中教师才能了解学生的兴趣,并及时给予指导,达到课程教学目标。因此要求课程教学团队的教师要不断的学习,到企业中去,到实训车间去锻炼,这样才能真正达到“双师”型教师。同时教师必须不断地学习,不断更新教育教学理念,完善自身的知识结构体系,才能保证教学成功进行。
3 精讲多练、增加实践教学环节,提高学生动手能力
第一步:精讲,在教学过程中,往往会出现一些学生较难理解、较难掌握的知识点,需要教师有针对性、有重点的进行讲解,对于学生提出的疑问和问题,老师要及时进行反馈。对于容易理解与掌握的知识,可以让学生进行自学,并以小组讨论的形式进行探讨学习,在这一过程中,教师可以适当指导,但是应该充分发挥学生的主观能动性,给学生设定问题,让学生尝试完成任务,学生在自己寻找答案的过程中对所学知识有新的理解和提升。另一方面,充分发挥网络课堂的优势,使学生在网络课堂中对所学的知识进行系统的复习,通过这种网络化的教学资源,可以让学生随时随地了解自身的不足,及时向老师请假,比便更好的掌握所学内容。
第二步:制定加工工艺方案,通过识零件图,根据零件图的尺寸精度要求,制定加工方案,合理选择加工工具及量具进行零件加工与检测。
第三步:教师提出问题,针对具体的任务,学生在观看教学视频、教师演示、动手实践过程中遇到的各种问题,以及在完成任务书引导问题的过程中学生以小组合作的形式寻求解决问题的方法。《零件的手动工具加工》课程是采用“项目导向、任务驱动”教学模式的理实一体化课程,教学内容是以实践活动来展开,围绕工作任务的实施来展开学习,教师设计的问题要有利于所提出问题的解决,引导问题尽量由易到难,问题的解决过程也就是相应的理论知识和实践技能获取的过程。通过这样由易到难、循序渐进的学习过程才能树立学生的自信心和求知欲。
第四步:实践,学生根据制定的加工工艺方案进行零件的加工与检测,同时能够根据测量结果对零件质量进行修复,找到差距和不足,以达到理论与实践的完美结合。
第五步:评价,分为自评、他评和教师评价,对学生制定方案的情况,加工、测量、修复等工作是否按照标准规范进行,是否遵守安全操作规程及5S的工作要求进行。学生完成任务后,各组学生根据自己团队在信息搜集过程和具体加工过程中所遇到的问题和困难,谋求的解决方法,所需要的理论知识、工具、量具,制定的加工方案,存在问题及改进措施,小组合作的过程中心得体会等,必须将本组成果以PPT形式向教师和全体同学进行展示汇报。汇报不仅可以让学生对自己的操作过程有一个总结,同学间还可以互相学习商讨,取长补短,总结经验,提高学生的自信心;而且还可以让教师了解学生的学习状况,考察学生对知识的理解程度和掌握程度,以便采取相应的措施。通过这样一种“学习—实践—反馈—再学习”的过程,不仅可以让学生有效地掌握所学知识,更把学所的知识融入到实践中去,在实践中培养发现问题、解决问题的能力,加深对知识的理解。根据上述结果进行分析,综合给出每个学生的项目所得成绩。
4 结语
通过“项目导向、任务驱动”教学模式在《零件的手动工具加工》课程中的实施,实践证明,采用此种教学法,学生的学习热情高涨,学习兴趣浓厚,学习目标明确,不仅提高了学生的自主学习的能力,而且锻炼学生处理解决实际问题、快速适应实际工作环境的能力,为日后的求职就业奠定基础,有利于学生的可持续发展,实践证明教学效果。
关键词: 工程图学;建构主义;零部件;拆装;测绘
Key words: Engineering Graphics;constructivism;components and parts;dismounting;surveying and mapping
中图分类号:TP23 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)06-0217-02
0 引言
工程制图是门专业基础课,传统的教学模式主要以教师为中心,学生为接收对象,采取灌输型的上课方式。在作业方面,停留在记忆和题海战术。这种教学模式,无法充分体现以教师为主导,学生为主体的地位。如何培养具有创新思维和创新能力,如何在原有的理论基础上,使其更好的与实践相结合,为后续的课程作铺垫,是值得探索的问题。
1 基于建构主义模式的零部件拆装及测绘实践
1.1 建构主义教学理论 随着教学改革的进行,各高校引进了建构主义学习理论。该理论认为学习是建立在一定的社会环境中,认知者根据自有的知识体系和经验对新信息加工处理并建构知识的过程。根据以上的教学思想,教师在教完零件图和装配图等相关内容后,进行部件测绘教学,这是实践性的教学环节。充分体现学生在实践中以实战的观点,对旧知识的巩固和拓宽,并获取新知识。
1.2 教学目标 建构主义认为学习先通过一定的基础理论知识的学习,达到量的积累。然后,给定一个真实的模拟环境,通过分析问题解决问题,在知识的理解和运用上产生质的飞跃。教师在设定教学目标上,也充分体现建构主义的思想。学生学习基础理论知识后,再进入到情景教学的环节。根据真实的零部体,分析其工作原理、传动路线、尺寸、加工工艺方案等,并绘制相应的工程图样[1],这个过程为逆向设计。通过测绘实训,采用逆向设计思路,培养学生形体的表达能力、测绘工具的使用能力、徒手绘制草图的能力、计算机绘图的能力,使其对制图课程的认知结构不断的提炼和充实。
1.3 零部件的合理选择 零部件拆装和测绘实践过程中,以零件作为载体,以测绘和识图、零件表达为主线进行。根据不同的零件,其表达方式不同,包括尺寸标注、加工工艺、公差与配合等方面也不相同,因此也是实训的重点。
教师在选择零部件时应对学习内容进行特征分析,要充分考虑其具有代表性。比如:测绘一级减速箱的主动轴,首先应该了解此轴的基本用途和工艺结构。在此基础上进行测绘,能掌握一般轴类零件的测量方法,更深入地理解轴类零件的视图表达,尺寸标注、几何公差等,实现以点带面、触类旁通的目的。同时,还应考虑零件难易程度适中性、可行性。一般实训的时间只有1~2周。如果被拆装和测绘的零部件太简单,达不到实训的效果;但若太难,学生望而退步,降低了学习的积极性,规定的时间内也完成不了学习任务。另外,选择零部件时最好能在制图课程的基础上具有延伸性,为后续课程或课程设计作铺垫。
总之,测绘实践根据实际的情况进行知识建构,而不是简单的把书上的知识照抄,是原有知识的提升。
1.4 数字化教学 数字化教学包括了多媒体资源库、多媒体课件、网络课堂等多种信息技术的运用。我们运用flash ActionScript脚本语言编程,进行交互式动画设计,并融入到零部件拆装教学实践环节,营造一种数字化的教学环境,虚拟与现实相结合,丰富了建构主义提倡的情景教学,使其更具有生动性、趣味性和创造性。不仅是作为辅助教学的工具或手段,更是充分发挥教师在教学过程中的主导作用,让学生对拆装过程及相关知识的了解。
1.5 拆装步骤及测绘方法 构建主义强调学习是在具有真实问题的环境中,带着问题思考,用问题驱动学习,学会学习隐藏在问题中的知识点,实现由量变到质变的积累过程。在实训过程中,我们采用了问题项目教学的方式,突出学习任务的重要性和学习内容的综合性。
1.5.1 布置测绘任务 根据建构主义的教学设计模式,明确了教学目标之后,应确定其学习的主题及此项学习的任务的具体要求[3]。为了发挥教学过程中学生的主体作用,在有真实零部件的基础上,下达实际测绘任务。测绘时要先了解测绘的对象,测绘的第一步是拆卸部件,拆卸部件时就要使用拆卸工具,因此要了解常用拆卸工具的用法。在此基础上,应该观察部件外部有哪些可以拆卸的装配线,了解其工作原理,传动路线。对被测零部件有整体上的认识,根据具体的案例,对后续步骤及大概遇到的问题进行分析。
1.5.2 画装配示意图 分析完该部件的内外结构和装配线,第二步就是画装配示意图,用简单的线条示意出各零件之间的相对位置。在拆卸的过程中,将拆下的零件逐一编号,并在零件上贴上编号。画出零件示意图,确定其名称和材料,编写零件明细表。
1.5.3 测绘零件 测绘实训中,将5~6人分为一组,各组选出一位小组长,由其协助教师的管理和小组成员间的协调工作。部件拆卸后,由各小组长将零件分配给组内每位同学分别测绘。在测绘前,先根据已学的知识对零件进行形体分析,以确定视图的表达方案。然后,徒手画视图,画尺寸线、尺寸界线。根据测绘的结果,填写测量尺寸。最后编写技术要求。
1.5.4 拼画装配图 零件草图画完后,由各小组长收起来,复印后给该组的每位同学发一套零件草图,对所画的每一张零件草图进行初审。初审的方法是根据零件草图,按选定的比例用绘图仪器绘制装配图。
根据零件草图画装配图也称为拼图。其具体步骤还是先选择视图表达方案,画视图,标注尺寸,进行零件编号和明细表,确定技术要求。在拼图的过程中,很容易发现一些问题,例如每张零件草图的视图表达是否完整,零件草图的尺寸是否齐全,各零件间的配合尺寸是否协调一致等。如果草图视图表达不完整,尺寸不齐全或配合尺寸不一致,装配图的视图就画不出来。学生带着问题去思考和相互讨论,并由教师逐步引导,在讨论中设法把问题深入,启发学生自己寻找规律,对出现的问题进行纠正,并对系统知识进行归纳总结,更能加深学生对所学内容的理解。
1.5.5 绘制零件工作图 根据校核后的草图,用计算机绘制零件工作图。零件工作图上,应该有完整的尺寸标注、热处理方式等技术要求。
1.6 教师的作用 建构主义理论认为学生是学习的主体,教师是导学者,引领者,学习是个交互的过程,建立在相互学习者之间,学习者和导演者之间的协作发展[3]。
在测绘实践的过程中,教师首先确定学生的学习目标,确定和规划学习方向,运用“教、学并重”的教学理念,对测绘实训进行教学设计。其次,用数字化信息教学的方式,集中介绍拆装与测绘的步骤,在其过程中应该注意的知识点。另外,教师应该提醒或引导学生把握实训的主体内容,控制好学生学习的进度。学生在拆装与测绘的过程中遇到的困难各不相同,处于发散性的学习状态,教师应该针对学生在学生的一些疑问进行解答。在协助学生寻找解决问题的方法的同时,提出建设性的看法,引导学生进行更深层次地思考,使学生的学习呈循序渐进地过程。最后,教师在实训结束时,会对实训过程中遇到的普遍问题进行归纳小结。总之,教师充当了幕后者、指挥者、控制者、协助者、引导者的角色。
2 总结
综上所述,零部件测绘是基于建构主义学习理论的实践性教学环节。这是建立在制图课程原有的知识体系之上,根据不同的零部件进行具体分析,体现不同的认知层面。不仅拓宽了制图课程的研究领域,促进了数字化技术在教育系统的发展,加深了学生对制图课程知识的理解和本质性的认识。该实践环节能设置特定的学习环境,启发学生的思考,获得相关的信息,并能让学生自主学习,在共同研究、相互讨论上提出更新更高的内容。
参考文献:
[1]ISBN:978-7-04-032259-0、钱可强,王槐德.零部件测绘实训教程(第2版)[M].北京:高等教育出版社,2011,5:1-106.
[2]杨维东,贾楠.建构主义学习理论述评[J].理论导刊,2011(5):77-80.