发布时间:2022-02-11 14:47:27
序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的机械工艺实训总结样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。
[论文关键词]机械制造 技术项目 教学法 教学设计
一、项目教学法
项目教学是以“项目”为载体而进行的教学活动,所设置的“项目”应包含多门课程的知识。信息的收集、方案的设计、项目实施及最终评价都由学生自己负责,学生通过该项目了解并把握整个过程及每一个环节的基本要求,通过解决问题,掌握相关理论知识及实践技能,教师进行适当指导。
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。
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。
3.期末闭卷考核(40%)。是在学期全部课程结束时进行,主要从知识的掌握及应用情况考查学生对本门课程的掌握程度,以便找出学习过程中出现的问题,督促学生将学习的过程贯穿于全学期,以巩固所学内容。
关键词 数控加工技术 CDIO 研究生教学 实验方案
0 引言
“卓越工程师教育培养计划”是按照《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》提出的高等教育重大战略性改革计划,对高等教育面向社会需求培养人才,调整人才培养结构,提高人才培养质量,推动教育教学改革,增强毕业生就业能力都具有十分重要的示范和引导作用。①②为了积极应对社会经济发展和全国高等教育改革形势提出的挑战,抓住发展机遇,强化、加快内涵建设,我校已正式启动“卓越工程师教育培养计划”建设实施工作。
众所周知,在工科院校机械类或近机械类专业中,现代数控加工技术是机械设计制造及自动化类专业的专业课,它是电子技术、计算机技术与机械制造技术的有机结合,它以数控机床为对象,研究数字控制系统的工作原理、组成及其在数控机床上的应用,通过本课程的学习使学生具有一定的机械加工工艺分析和数控编程的能力,并掌握对典型数控机床的基本操作技能,对今后从事数控加工和研究工作奠定一定的基础。我校机械工程学科依托江苏省船舶先进制造技术重点实验室和江苏省级机械工程基础实验教学示范中心,面向船舶制造业、紧密跟踪学科前沿,围绕复杂产品的数字化设计与制造、先进制造工艺技术与装备、船舶机电设备与系统的协同控制等领域开展深入而有特色的研究工作,形成了基础研究、应用预先研究和工程化应用及产品开发有机结合的科研体系。
1 数控加工技术CDIO实训方案
数控加工技术是工科院校机械类和近机械类专业学生必修的一门专业课,是一门理论性和实践性都很强的课程,其主要教学目的在于使学生获得常用机械工程材料的基本理论、热处理工艺和性能特点等知识,能够合理选用工程材料,正确制定加工工艺路线,以培养学生的综合工程素质和创新能力、实践动手能力、综合分析和解决实际问题的能力。本课程在内容方面侧重于基础知识、基础理论以及基本分析方法的讲授,在培养实践能力方面应着重数控加工技能的基本训练。通过课堂授课、课内实验和课外项目等多层次教学训练,综合培养学生的职业道德、工程素质和社会责任,包括团队协作观念、职业道德规范等;科学严谨的工作作风、认真负责的工作态度、讲求实效的工程观点、综合分析的系统思维等和社会义务责任心、环保节能意识、积极端正的进取心等。为了更加确切地了解用人单位对数控加工技术人才在数控机床应用,特别是数控加工、数控编程等方面的能力要求以及如何建设数控加工实训基地,课题组成员为此进行了广泛的社会调查,我们走访了沪东重机股份有限公司、重庆齿轮箱有限责任公司、沪东中华造船集团公司、江南造船集团公司、河南柴油机重工有限公司、安庆中船柴油机有限公司、武汉船用机械有限公司和镇江中船设备有限公司等工矿企业,了解了作为数控机床使用企业对人才能力的需求情况以及学校如何组织数控加工技术CDIO教学。综合调研结果,我们认为数控加工技术课程CDIO教学应分阶段按层次进行,采用循序渐进、逐步提高的方案。以适应社会需求为目标,数控加工技术应明确界定知识结构和能力结构的关系,这样才能做到有的放矢,体现出数控行业特色、专业内涵和符合社会企业需求的数控专业培养目标。③④
2 数控加工技术CDIO课外项目和课内实验实施
现代数控加工技术实验是机械设计制造及其自动化专业的一门专业实验课程。通过课外项目和课内实验实践使学生掌握插补原理、数控加工中心、数控车床、数控铣床、数控线切割的编程与加工方法等,使学生具有直接针对数控机床编程与加工、测试和维护的能力。培养学生从理论课程向工程实践课程转换的过渡性环节,具有增强学生对机械技术工作的适应能力和开发创造能力的作用。本课外项目实践教学面向机械类专业学生开设,在深化现代数控加工技术课程的基本知识、基本理论、基本方法基础上,通过课外项目实践教学,培养学生应用计算机、数控加工仿真软件等现代制造方法解决机械工程问题的能力,培养学生发现问题、分析问题以及自主创新的能力,培养学生进行科学研究和工程设计的良好习惯。以下针对我校研究生课程——现代数控加工技术课程CDIO部分教学实验内容展开分析和讨论。
2.1 数控编程与加工仿真实验
通过本课外项目和课内实验实践的学习,使学生了解或掌握数控机床的数控编程及其仿真使用方法。可在计算机虚拟环境下可以动态地分析、观察数控工艺的完备性、程序的正确性。了解后置程序主要功能分析包括机床选择模块、机床回零、安装零件、NC程序导入、运行轨迹检查、装刀具、对刀和卸刀、参数设置等功能。以船用柴油机关键件CAD/CAPP/CAM集成实验为例,船用柴油机关键件CAD/CAPP/CAM集成系统根据某企业用户提供的零件模型,对零件模型特征信息提取与重构,特征工艺推理及排序,并能生成特征刀具轨迹以及对应刀具轨迹的NC代码,最终对生成的NC代码按照加工要求进行拼接。⑤
2.2 Vericut加工工艺系统仿真实验
通过本实验的学习,使学生了解或掌握Vericut加工工艺系统仿真软件的使用,通过如船用柴油机关键件典型零件数控加工实例的实施,将课内学习的数控工艺知识综合起来,对不同的工艺内容要了解的不同的实施步骤和采取方法。产品的实际加工环境包括数控加工设备、工装夹具及其加工刀具等,因此在虚拟加工环境中需要建立相应的数控加工设备模型、夹具模型、刀具模型及工件模型,使得Vericut虚拟加工环境能够依据用户输入的NC代码、工艺参数和刀具模型给出有关工件变化、刀具状况、加工效率等信息,为进行产品的可制造性评价和优化打下基础。
3 结论
在数控加工技术CDIO项目实践教学过程中,整个项目实践教学实施过程主要包括编程、仿真、切削加工、撰写报告和演示答辩等环节,以学生为主体,教师起引导答疑作用,要求学生按进度完成各环节任务;项目实践教学组织采用个人和团队的方式,其中团队项目实践的成员之间必须有明确的分工与合作,禁止以逸待劳现象;项目实践教学完成后,要求提交项目实践报告、数控程序源文件及仿真、加工的关键草稿纸等。评定方式根据项目实践表现、项目完成情况、项目实践报告质量、演示答辩水平等方面综合考虑。通过数控加工技术CDIO项目的研究,制定了切实可行的数控加工技术应用培训方案,探讨了数控加工技术实训的内容和层次的划分,提供了制造工程实践环境,在实现数控加工技术应用专业人才培养目标中起到了重要的作用。数控加工技术CDIO项目实施近一年多来,研究生反映效果良好,达到了预期的目的。在项目设计、实现、运作之中,小组成员要进行项目总结交流,实现经验分享,拓展所学知识,从而培养了学生的团队协作能力。
① 王刚.CDIO工程教育模式的解读与思考[J].中国高教研究,2009(9):86-87.
② 江帆,张春良,王一军等.机械专业CDIO 培养模式探索[J].装备制造技术,2010(6):192-194.
③ 方喜峰,张胜文.数控技术应用实训方案探讨[J].实验室研究与探索,2005(6):90-92,103.
【关键词】Pro/Engineer软件;高职院校;钳工实训;钳工锤
钳工是我国起源最早、技术性最强的工种之一,有三千年以上的历史,钳工工作范围广,加工灵活方便,劳动强度大效率低,技术性强,对操作者要求较高。钳工是制造业中是必不可缺的工种,有“万能工种”之称,在家庭器具、机械设备等的生产制造、安装调试、维修保养等领域中广泛应用。钳工实训是高职工科类专业必修的一门基础实训课。通过钳工实训,培养学生吃苦耐劳、基本识图及零件加工、装配等动手能力,提高学生职业素质及基本技能。
钳工实训的操作技能教学要遵循从易到难、从简到繁、循序渐进、逐步提高的原则,其基本操作有:划线、锯削、锉削、刮削、研磨、孔加工、螺纹加工、测量等。高职学校一般在第一学年安排钳工实训,学生完全没有基础知识,有大量的工艺标准和要求是学生难理解和接受,需要进行详细的分析及形象的描述,如看图识图。因此,怎样吸引学生的注意力,提高教学效率,直观的让学生理解掌握零件的制作工艺,是我们必须探讨的课题。作者在实训教学中把Pro/Engineer软件应用于钳工实训教学中,起到了较好的教学效果。本文就钳工实训教学中如何运用这一新方法提高教学效果作一探讨。
一、Pro/Engineer软件及技术
Pro/Engineer软件由成立于1985年的PT(Parametric Technology Corporation)公司开发,是全方位的3D开发软件,集成了零件设计、产品装配、模具开发、NC加工、钣金件设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动测量、机构模拟、应力分析、产品数据库等功能于一体,是三维CAD市场的领导者。
Pro/Engineer软件能够直观、准确地反映零件实体和特征,并且可以对零部件进行动态的干涉检查,操作者可以构思、打样、修改同时进行,即时可从图形显示屏上看到每一步的操作结果,非常直观。十分方便地进行零件的三维实体造型、装配和工程图生成,且简单方便、易学易用。
二、Pro/Engineer软件(技术)在钳工实训教学中的应用
(一)传统的钳工实训教学方法
以钳工实训项目加工钳工锤为例。
钳工锤(见图1)是典型的钳工加工零件,技能综合度高,全面运用到划线、锯削、锉削、孔加工、攻丝、测量等钳工的基本操作技能。在传统的教学中,一般用平面图和现场示范来讲解工艺要求和检测方法。这样的方法需要依靠学生丰富的空间想象能力,高度的学习自觉性,教师准确的语言表达。学生在学习过程中对零件的特征及特征的位置关系比较难理解,导致学生感到实训枯燥乏味,没有主动性。更值一提的问题,在现场示范中学生多,有些学生看不到、听不清、不能理解,利用现代多媒体技术动态直观展示制作过程是一种不错的教学方法。
图1
随着现代教育技术、教育理念、教育方法的发展和应用,如动态式PPT,同时配以机械3D绘图软件动态立体展示机构结构与加工过程,提高了学生的学习兴趣和积极性,活跃了课堂气氛,对教学效果有一定的提高。因此,探索并实践新技术、新方法来提高学生学习兴趣提高钳工实训教学效果符合现代职业教育的发展需求。
(二)Pro/Engineer软件(技术)在加工钳工锤教学中的应用
在钳工实训教学过程中,教师运用Pro/Engineer软件辅助教学,可明显提高教学效果。用Pro/Engineer软件对钳工锤进行三维实体造型后(见图2),把三维实体和零件图对应起来,能让学生对零件具有形象直观的感性认识,更好的帮助学生理解零件的特征及特征位置关系,有利于学生思维的形成和深化,提高教学效果。
图2
1、高职院校学生在进行钳工实训时,没有专业基础,且高职学生客观存在着学习兴趣不高、主动性差、独立性低、抽象思维能力不佳等缺点。在加工钳工锤的第一道难题就是划线。划线即指在工件的毛坯或半成品上按零件图要求的尺寸划出加工界线的操作。划线分平面划线(只需要在工件一个表面上划线即能明确表示加工界线的)和立体划线(需要在工件的几个互成角度的表面上划线,才能明确表示加工界线的)。钳工锤加工需要立体划线,要求具有一定的绘图识图能力及丰富的空间意识和分析能力,这对于刚入校的高职生非常困难。运用Pro/Engineer软件辅助教学,形象具体地展示着每一条加工界线的位置及相互位置关系(见图3),学生易学易懂易记,在同等教学进度的前提下提高了教学效果,使学生轻松攻克第一关,不留学习阴影与后遗症,提高了学生的积极性和主动性,为完成后面的任务打下基础。
图3
2、借助Pro/Engineer软件辅助教学,可以让学生很容易的掌握零件的空间立体结构,而不会拿着零件图看半天也不知道一个特征加工后的形状。如钳工锤的C3倒角,在以往的教学中,大部分同学很难理解C3倒角这个特征,往往是教师在讲课以后再分小组或一个工位一个工位的示范一遍,这样在较大程度上降低了教学效率、影响教学进程。使用Pro/Engineer软件辅助教学,可以动态的展示零件的每一特征(见图4),“特征”是Pro/Engineer软件造型一大特点,应加以充分利用。学生对照零件图很容易就能想象零件的每个特征,有利于学生自主的制定合理的加工工艺,增强课堂互动、活跃课堂气氛。
图4
由于钳工锤的加工是立体划线,对于高职生来说,要分清零件各特征之间的位置关系也有难度,有部分同学在全部加工完后才发现特征位置关系错了。钳工锤的加工中,典型的错误是M10螺纹和鸭嘴斜面的位置,本应是在相互垂直的二个相邻面上的特征,学生把它们加工在一个面上(见图5)。使用Pro/Engineer软件,可以灵活的将学生在加工过程中可能出现的错误预先展示给学生看,并与正确的特征位置关系(见图6)加以比较,可以有效提高学生实训作品质量和工作效率,并在节约实训耗材方面有积极意义。
图5 图6
图7
3、在零件加工过程中,有诸多因素影响零件的加工质量、加工效率及生产安全,其中毛坯的装夹是不可忽视的一个因素,合理的工件装夹对初次实训的学生非常重要。Pro/Engineer软件辅助教学,可以将零件在各工序中的装夹方法直观形象的进行演示(如图7),使学生对零件不同的装夹方法有直观感性的认识,并对不同装夹方法的优缺点及对零件加工的影响有一定的认识。让学生在制定加工工艺时能充分考虑这一因素对零件加工的影响。
三、总结
钳工实训是职业院校和各大高校为工科开设的基础性实际操作课程。主要是培养学生的实际操作能力和分析解决问题的能力。这门实训课程内容丰富全面:包含了基础的入门技巧和注意事项、手工制作一个零件的全套工序、加工工艺、基本的设备保养、刀具的选择和维护、简单机械的装配和拆修、是一个全面和系统的实训。将Pro/Engineer软件用于钳工实训教学,可以将零件的加工过程进行一次仿真操作,将零件的特征及可能出现的错误直观的演示出来,从效果和作用上来看,相比于以前的教学方法有一定的进步和创新。并且将Pro/Engineer软件用于钳工实训辅助教学,在各校现有的教学资源和条件就易于实现,且能结合实际,可以更好的活跃课堂气氛,调动学生的积极性,提高实训教学效果。所以,在钳工实训教学中应用Pro/Engineer软件具有较好的实用价值和实践效果。值的一提的是,通过钳工实训,展示了Pro/Engineer软件的优势,激发了学生以后对学习Pro/Engineer软件的激情,附加值明显。
参考文献:
[1]宫成立.金工实训[M].北京:机械工业出版社,2007.
[2]吴玉华.金属切削加工技术[M].北京:机械工业出版社,1998.
关键词:机械工程;数控系统技术;应用;研究
1数控系统在现代机械工程中的具体应用
1.1 现代工业生产中的应用
工业生产是促进我国经济社会发展的主要途径,要促进机械工程在工业生产中的应用,就要不断提高产品的生产质量,对生产资源进行合理化配置,传统的人工制造方式会产生资源浪费,为工作人员带来较大的安全威胁,通过数控系统的有效应用,让机械化生产逐渐代替人工生产,实现对整个生产过程的监督管理,减少机械故障带来的生产问题。应用最为广泛的是成组数控自动设计技术。成组数控能够解决小批量生产过程中的机械加工问题,改变普通机床的工艺编制内容和零件安装流程,对传统的重组技术进行创新,是数控系统的有效应用。传统的机械加工工艺已经无法满足当前的数控加工需求,必须通过成组原理的应用,进行数控自动化机械加工程序设计,成组数控要以数控系统为核心,将成组的生产单元作为产品生产的基本单位,在机械加工前进行基础材料的选购,按照加工流程在机械生产的过程中融入成组的生产单元,优化设计流程,满足现代化数控加工需求,自动化成组生产单元,主要通过柔性自动生产线的建立,采用柔性控制系统和制造系统,建立自治成组工作制,根据市场发展供求关系,进行零件生产工作,完成各单元的生产任务。
1.2 现代机械制造中的应用
现代机械工程需要满足机械设备的生产需求,提高机械设备生产的精度和质量,因此,需要对机械生产的整个过程进行生产监督,数控系统中的数字伺服技术,能够提高机械设备生产的专业化水平,制定出合理的危机处理方案。数控机床的出现改变了传统的制造工艺,数控系统的控制方式和使用特点,暴露了传统机床存在的刚性不足、抗震性差等问题,数控系统具有刀具位置补偿功能,能够全面提高数控机床的整体结构可靠性,采用速电机、滚珠丝杆等特殊结构,弥补了传统机床的不足,全面提高了数控设备的精度,促进了新材料、新技术的研发。通过数控系统的使用,在完成系统参数设计后,能够减少机械加工时间,进行批量化生产,提高数控系统的加工效率,同时数控系统能够有效解决机械生产过程中存在的问题,能够在同一时间完成不同型号、不同批量的产品加工工作,与传统机械制造技术相比,在机械加工程序启动后能够随时进行参数调整,扩大数控加工的范围,同时可以通过系统设置模拟整个生产流程,对不合理的生产环节进行调整,缩短了机械生产加工周期。
1.3 数控加工系统专业化人才的培养
想要全面实现数控系统在现代机械工程设计中的有效融合,就需要做好专业人才的培养,强化工作人员对机械加工的专业知识,掌握数控相关技术,对机械加工的整体流程进行监督和管理,判断可能出现的加工问题。通过跟踪反馈分析机械工程中数控系统的应用情况,当出现错误数据时,能够及时地通过数控系统编程进行调整,做好机械加工设备的维修保养工作,专业化人才的培养要建立在机械工程课程实训的基础上,让工作人员掌握数控的基本理论和相关操作知识。
2.数控系统在现代机械工程中的应用成效
2.1 数控系统提高现代机械工程的工作效益
随着机械工程的发展,需要将高精度、高效率的社会产品生产作为主要发展方向,现代机械工程在生产出高质量产品的同时,还需要保证加工机械的安全性,满足大型工业生产的发展需求。全面提高生产效率,助力机械加工产业可持续发展,降低生产成本、创造更高的经济效益。数控系统在机械加工过程中通过数据加工程序的输入,能够满足加工需求。例如:在轴承设计的过程中,通过数据加工程序的输入,能够保证轴承外径、内径、宽度的精准性,数控系统通过编码的形式进行加工数据处理,发送自动化加工指令,严格按照产品加工的根本需求开展补偿计算,减少加工变形问题的发生。利用计算程序设置好加工速度、加工种类,让机械加工控制机床能够按照设定好的轨道运行,保证产品型号与加工图纸具有一致性,提高机械加工效率。
2.2 数控系统推动现代机械工程的发展
科学技术研究速度的提高,推动我国机械加工行业的产业化发展,对传统的加工技术进行创新优化,数控系统在发展过程中具有较高的应用价值,柔性加工技术、集成化加工技术和虚拟加工技术的有效融合,让复杂的加工工艺逐渐向着数字化、智能化发展。现阶段机械工程仍然处于初步的发展阶段,想要实现数控化生产,创新传统的管理模式,就需要在机械设备的采购阶段,了解当前的市场经济发展条件,不能为了蝇头小利选择经济成本较低的落后生产设备,要满足自动化、智能化的发展需求,因此,需要充分考量数控系统在机械工程中应用的可能性,创新传统的技术工艺。数控系统的应用成效实证:以嵌入式数控系统应用为例,在进行齿轮加工制造的过程中,嵌入式系统具有的专用计算机体系会直接在生产过程中发挥作用,结合用户的加工需求,对当前机械制造加工的硬件设施和软件设备进行自动化调整,降低产品加工成本、提高产品性能、保证产品体积、减少功能消耗、提升制造流程的可靠性。嵌入式设备主要由操作系统、硬件设施等组成,能够对整个加工流程进行全程监控,随时根据用户的加工需求进行设备调整。应用流程:嵌入式系统能够在产品加工过程中进行实时控制,通过自动编程、通信、监控等加工模块的应用,实现自动化生产的目的,如在进行相似度较高的齿轮结构加工过程中,首先需要收集齿轮参数、刀具参数和工艺参数,通过嵌入式系统的应用,自动化完成机床参数输入操作,并直接按照输入的参数进行计算处理,生成刀具运行轨迹数控加工代码,以数据信息的形式输送到DSP,实现对多个加工机床的控制,完成自动化齿轮加工工作。嵌入式系统中的CPU具有一定的特殊性,功能消耗较低、体积较小,具有高度集成的应用优势和移动性的工作能力,通过板卡实现功能集成转移,嵌入式系统中的应用软件,一般会固定在某一储存器的芯片中,不需要单独的储存载体,这一应用特点全面提高了机械加工软件设备的运行速度,保证加工流程的可靠性。嵌入式系统与特殊机械加工技术相结合,能够扩大服务范围,促进机械加工制造业的转型升级,延长设备使用周期,嵌入式系统具有透明性的应用特点,能够将整个加工流程和内部设计展示在用户面前,用户了解编程操作的各个环节,提高用户满意度,操作人员只需要结合系统演示的编程步骤,就能够自动化完成嵌入式系统的编程工作,具有较高的实用性。
3总结
综上所述,首先需要了解数控系统与现代化机械工程的概念,分析数控系统在现代化工程技术中的具体应用以及获得的应用成效,研究数控系统对现代制造水平的要求,与传统机械工艺相比,数控系统的应用能够提高加工精准度、加快运行速度、优化生产效率。
参考文献
关键词:中职教育;人才培养;实训基地;校企合作
中图分类号:G712.0
一、实训基地建设的关键
1.充分利用现有资源,努力营造真实职业环境
以电工教学为例,将原有的电工类实验室重新构建,减少演示性、验证性实验,增加工艺性、设计性、综合性实训,要改建、新建电工技训、电工设备检测与维修、可编程控制、电工布线、电气控制中心等。例如在电工布线实训中,设计一千个缩小的民宅照明线路布线室,学生使用的工具、装备等尽可能贴近职业事实。学生既要按电工操作规范进行布线,又要正确选择导线、材料、工具,避免了验证式操作,较好地实现了应用性和工艺规范性。
学校应考虑购置一些基本元器件、设备和必要的工具、仪表,仿照生产环境和维修现场,应逐步建成电子、电器、制冷制热、检测、用户终端等五大技训室并建成电子实训中心。在实训中心,学生组装、调试、创新设计各种电子电器产品,如电子门铃、抢答器、收音机、电视机、手机等;在仿真环境中,学生对智能型、数字化设备进行测试、维护、维修;在反复测试、剖析、装拆的过程中,学生真正辨识电子电器系统内部的结构。
通过创新型实训项目,能够强化学生的技能训练,有利于学生手、脑并用,均衡发展。
2.加大投资力度,建立校内实训中心
通过走访其他学校、科研单位,深入工厂和各级各类职业培训机构,确立让学生在真实的职业环境下得到职业技能和综合素养的训练,提高实训项目,体现新技术、新工艺,使之成为教学、科研、生产、培训相结合的多功能实训基地。学校应专门辟出至少1200m2的室内场地供建设之用,划出专项经费组建实训基地,建设小组,面向全国公开招标,与企业实际生产结合,选择性购进工业加工型的高精度数控机床等设备及高配置的计算机,利用UG、CAD/CAM等辅助设计中心,以满足计算机辅助设计与制造专业大类各专业的实训需要,而且专业教师利用该中心进行数控控制电路的研究,与有关企业正密切接触有望达成生产加工产品的合作协议。在这些基本具备的时候,逐步申请中职实训精品专业。
3.建设相对稳定的校外实训基地
校外实训基地的建立主要通过专业教师联系,校企双方达成一致后签订协议。所联系企业应考虑实训方便并具有实力和特色,在联系、实训、交往的过程中,循序渐进地与企业建立感情,并逐步开展各项合作,最后挂牌成为校外实训基地。
校外实训基地无偿或优惠提供实训设备及实训材料,能有效解决校内实训基地建设所需经费不足的矛盾;无偿提供实训场所,提供兼职教师共同参与、联合指导学生的理论、技能学习,缓解校内实训教学按排上的压力,实现实训条件的社会沟通;使学生置身于现实工作场景中,建立模拟就业系统,企业接收或帮助推荐受训学生就业,实行预备就业制。
二、实训基地建设的管理
学校各类实验室、实训中心(室)、车间等按专业大类组建校内实训基地并归属实训中心,由主管教学校领导分管,统筹安排实训教学计划,使教学资源得以充分利用,实现资源优化配置与共享;实训基地的建设规划由实训中心会同教学工作部、分专业(系)制定,实训中心集中资金进行重点建设;实训中心实行7天无休制全天开放式运作模式,学生可自选项目进行实训,同时面向社会有偿服务。使实训中心从单一的实训向着技术开发和推广拓展,实现教学、生产、面向社会培训体系的有机结合。
制定一系列管理规章制度,严格操作规程;为了提高设备使用率和低消耗,实行使用登记,耗材项目管理,维护、保养工作责任制;为了保证设备及人身安全,规定使用大型、贵重和电动机械设备的实训教师,必须取得相关设备的上岗操作资格;只要有学生在实训活动,就必须有实训教师或管理人员在场。措施得力,执行到位,实训教学才能正常有序,设备维护才能低费用,自始至终对学员进行人身安全教育,确保人身安全无事故。
为配合实训基地建设,要组织教师针对中职教育特点,编写材料、电子、模具、金工、数控等实训教材、指导书,要使得课本具有很的针对性、实用性,合乎中职学生认知结构;建立与实训教学相适应的课程体系,把国内外最新知识、最新技术和最新工艺,充分体现到教材和新的课程体系中,使学生的智力技能和运动技能协调发展。
三、实训基地建设与职业教育可持续发展的关联性
加强实训基地建设是办好中等职业教育的关键所在。实训教学是培养学生创造能力、开发能力、独立分析和解决问题的能力,全面提高中职学生素质的重要教学环节。学生通过实训,受到良好的技能训练,掌握当前一线所需要具备关键技术和职业技能,畅通就业通道,就业能够更好地适应社会的需要。中等职业教育最显著的办学特色在于技能性、实践性和职业性。实训基地是中等职业教育中对学生实施职业技能训练和职业素质培养的必备条件。也是中等职业教育办出特色、提高质量的基础性建设。要实现中等职业教育的培养目标,除了靠先进的办学理念、正确的治校策略外,还需加强实训基地的建设。才能达到培养社会急需的能将最新的科学技术成果与生产实际相衔接的高技能人才的目的。在发展中等职业教育方面,经过近几年的探索,大家已越来越认识到在目前时期我国高技能人才十分紧缺的情况下,实训基地建设已成为推动中职教育发展的重要环节。
四、总结
建设青岛机械工业实训基地,对提高教师的实践能力和教学水平,建立职业院校“双师型”师资队伍,解决各校教师结构性短缺问题等必将做出贡献。与此同时,也有助于在职业教育校企合作、产学研结合、学分制改革等方面开展研究试点,不断将先进的管理理念、教育教学理念应用于基地的管理和教学,总结推广经验、扩大基地的辐射功能。为我市职业教育品牌化建设做出更大贡献
参考文献
[1]李坚利.中职教育实训基地建设的探索与实践.职业技术教育(教科版),2003(22)
【关键词】计算机仿真技术 应用型本科 数控仿真系统 数控技术
【中图分类号】 G 【文献标识码】 A
【文章编号】0450-9889(2015)06C-0077-02
应用型人才主要是在一定的理论规范指导下,从事非学术研究性工作,其任务是将抽象的理论符号转换成具体操作构思或产品构型,将知识应用于实践。也就是说,应用型本科的教育是保证培养的人才具有一定的理论知识,主要是能够将所学习的理论知识应用于实践。应用型人才的核心是“用”,本质是学以致用,“用”的基础是掌握知识与能力,“用”的对象是社会实践,“用”的目的是满足社会需求,推动社会进步。
数控技术类课程是应用型本科机械设计制造及其自动化、机电一体化专业、数控技术专业的主干课程,在数控技术类课程的教学过程中一般采用理论和实际结合的方式进行。理论部分主要讲解数控加工工艺、数控加工刀具、数控编程基础等;实际操作部分主要是结合理论知识进行实际机床的操作和典型零件的加工。传统的理论部分教学主要通过教师PPT演示,在演示过程中插入文字、动画、图片对理论知识进行讲解,传统的实践环节教学主要通过老师带领学生到实训车间,通过具体演示零件的加工来完成。随着计算机技术的发展,数控仿真技术逐渐融入到数控技术的教学和应用中,成为数控技术教学的重要辅助手段。根据桂林航天工业学院在实际教学过程中传统教学方式方法和数控仿真技术辅助教学的实际情况做如下分析总结。
一、师资投入
桂林航天工业学院现有机械类学生中学习数控类课程的约2000人,相关教师18人,按照教学计划的安排,每周约有700名学生参加288学时的数控理论和实践教学活动,平均到每位相关教师约每周16学时的教学,参加每位教师课程的学习人数约40人。在教师每周8学时理论部分教学中,采用40名学生的课堂教学,按照传统的PPT课件插入文字、动画、图片进行演示性教学几乎没有实际的困难,但教学效果往往欠佳;但每周约8学时实践教学,按照传统模式进行就比较困难,每2~4位同学一台机床,1位教师进行指导几乎无法实现;一次课两个学时90分钟,实际操作前利用1~2台数控机床讲解约20分钟,约40个学生围在周围观看,很多学生会无法看清楚,而且剩下的时间每台机床分配不到2分钟时间,难度和效果可想而知。同时,由于机床的生产厂家和型号非常多,如果只是针对某种机床或者某些型号进行讲解,很难让学生适应实际企业生产中众多的机床厂家和机床型号。即使是桂林航天工业学院这样的全国性质的数控实训中心,虽然各种机床有60台,总价值达到3000多万元,仍然只能选择非常有限的几个厂家和型号的机床。总体上来讲,受到场地、经济的制约,不可能让学生全面地操作实际生产中众多厂家、型号、操作系统的机床。
如果采用计算机仿真技术进行教学,在理论部分和实践部分可以完全相结合,并且由于采用虚拟仿真方式,可以调用任何厂家、型号和操作系统的机床,让学生在结合理论知识编程的过程中,输入不同的数控机床,体验和理解由于数控机床的不同引起的编程格式、编程代码的差异,以适应实际生产过程中的型号、厂家和数控系统的差异,充分达到应用型本科主要实际操作应用的能力。例如在桂林航天工业学院教学中使用的南京斯沃数控仿真系统,开机时的数控系统选择界面包括了FAUNC、SINUMERIK、EZmotion、华中数控、北京凯恩帝、大连大森、南京华兴等70种;同时在选择FANUC 0i-M操作系统后,可以选择的机床操作面板包括汉川机床、南通机床、南京二机、济南机床、友嘉机床、托普机床、Duoleng、北京机床、大连机床、南京迈顺、纵横国际、南京东恒杰必克、台中精机、沈阳机床、韩国Doosan、巴西Romi、韩国WIA等28家中外机床厂家的操作面板。以不同的操作系统选择不同机床企业的操作面板,可供选用的机床几乎覆盖整个加工行业所使用的各种数控机床。
二、教学安全
对于教学安全主要是针对实践操作部分,机床作为机械结构,一旦出现事故,轻则机器损坏,重则出现伤亡事件,这样的事件已经给了我们血的教训。例如,某高校机械专业学生在企业实习期间由于操作失误,直接导致手臂被机械结构严重损伤,最终不得不截肢。如何避免机械事故发生是学生在实践操作部分最需要注意的问题,因此很多学校非常强调安全问题。
传统教学中,由于学生在上机床实际操作之前并没有对机床的运动情况有很清楚的了解,很容易导致事故的发生,因此很多院校在进行数控实训操作的时候,多是恐惧危险的发生而走走形式,真正实际进行操作,并能够加工出零件的比较少,除非是学校为了让学生参加比赛而培训数量比较少的学生,难以达到教学计划中关于实践教学部分的实际要求。而采用计算机仿真技术的数控教学,可以在实际操作之前充分了解数控机床面板的操作和数控机床的运动运行规律,某种意义上说就是真正的数控机床操作的演习,为实习实训部分做好充分的准备工作,即使在仿真中出现操作错误或者操作失误,既不会导致机床的损坏,更不会导致人员的伤亡。
三、教学效果和效率
数控程序编写是数控类课程的主要教学内容之一,如何正确地编写数控程序也是数控类课程的重要任务。在传统课堂上,教师主要利用PPT课间插入动画、图片、文字等内容进行讲解,虽然利用了一些多媒体资源,但是并没有充分发挥多媒体最大的功用。在讲解过程中往往比较枯燥乏味,难以更加形象具体地表述数控代码控制刀具、机床主轴的运动情况。特别是对于一些比较复杂的循环指令只是通过这样的讲解方式往往很难准确地表达。虽然目前有些教师可以采用一些三维软件、动画软件制作一些比较详细的动画,但是这种动画往往就是固定设置好的动作,缺乏参数的变化,不能通过修改参数来观察刀具运动的变化。
目前大多数计算机数控仿真数控系统都是模拟实际的数控机床操作,几乎完全和实际的数控机床操作相同。教师在授课过程中可以编写实际的数控程序,再输入到数控仿真系统中进行验证,在验证的过程中,可以随时改变数控程序中的参数,来讲解数控指令中参数控制刀具的运动规律,也可以改变数控程序中的程序指令,来讲解不同指令刀具的运行轨迹;这样就可以更加清楚形象地讲解数控编程中的各种程序指令和指令中各个参数的含义。在斯沃数控仿真系统模拟加工零件过程中,在操作界面的左侧显示编写的数控程序,仿真操作过程中根据刀具的运行轨迹,自动跳转相应的程序段,帮助学生理解程序中控制对象的运行情况,并且利用不同的颜色来展示不同刀具的运动轨迹,在直观地展示运动轨迹的同时也可以随时更改数控程序或程序中的参数来获取不同的轨迹。
四、数控工艺部分体现
在实际的加工过程中,数控工艺主要体现在刀具、装夹、进给量、主轴转速、背吃刀量、加工工序等。由于这部分内容比较抽象,需要根据实际加工的材料、技术要求、零件现状等具体情况进行讲解。传统授课方式只是通过语言的描述、图片的展示来完成内容的讲解,学生很难理解。
在采用数控仿真系统进行教学过程中,可以根据加工零件结构的不同,按照工序要求讲解各种刀具的结构、刀具的尺寸参数;并且几乎不受任何限制,在斯沃数控仿真系统的数控车刀包括了14种车刀刀杆、各种形状的刀刃,并可以根据加工需求输入刀杆、刀刃的参数和材料,也可以根据实际机床的结构选择四方刀架、八方刀架、十六方刀架,或者选择前置刀架和后置刀架,满足数控车床在加工各种零件的需求;在数控加工中心包括15种各种类型的刀具,同样可以根据需求输入刀杆、刀刃的参数和材料,选择各种形式的刀库,满足数控铣削和加工中心加工各类零件的需求。
同时也可以根据零件的结构特征选择适合的装夹方式,也可以设计自己的专用夹具以满足不同工艺装夹的需求,使学生可以根据装夹的情况,正确理解程序编写过程中避开装夹,防止车削或者铣削到夹具的零件,满足工艺讲解过程中关于工件装夹的要求。斯沃数控仿真系统为数控铣床和加工中心工件提供了三种可选择的装夹方式,包括直接装夹、工艺板装夹和平口钳装夹,以满足不同零件加工关于装夹的要求,数控车床根据板料或管料的需求提供外圆装夹方式和内孔装夹方式,以满足车削零件加工的需求。
综上所述,利用数控仿真系统于应用型本科的数控技术类课程的教学中可以适应不同专业方向关于数控知识技能的学习,在减少师资投入的情况下学生可以尽可能多地了解和模拟操作时间生产中众多厂家、型号和操作系统的机床,以适应未来走向工作岗位进行数控编程或者操作机床的需求;同时从教师实际教学的角度,在理论教学方面,可以结合数控仿真软件,实时地通过仿真操作来帮助学生理解数控编程和数控工艺的基本知识,同时也可以模拟不同机床的实际操作,大大减少事故率,保证教学过程以及学生参加工作后实际操作机床的危险。经过桂林航天工业学院多名教师近年来采用传统教学方式和计算机仿真技术相结合的方式进行教学证明,学生在学习数控技能的时候,一方面学习兴趣大大提高,学习数控技术的激情比简单枯燥的传统课堂教学具有明显的差异,另一个方面学生学习的效果也明显提升,实际掌握数控知识和数控操作的能力明显提高。
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关键词:机械制造工艺基础;教学;问题
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.21.211
0 引言
《机械制造工艺基础》是研究机械制造工艺过程方法的机械类专业学科,是各类机械类专业的基础课程,课程的最主要特征是追求理论知识和实践能力之间的统一,学生需要通过学习掌握系统、扎实的机械制造工艺相关理论知识,在此基础上通过实训培养娴熟的实践操作能力,对学生的理论知识水平和实践操作能力均有着较高的要求,也因此增加了学生学习的难度,并暴露出了一些问题亟待解决。
1 现阶段《机械制造工艺基础》课程教学中存在的问题
现阶段,《机械制造工艺基础》课程教学过程中存在着学生基础知识掌握程度不高、教学内容系统性不强、缺乏实践教学内容以及教学方法创新性不足等问题亟待解决。
1.1 学生基础知识掌握程度不高
高校扩招,学生生源质量参差不齐,部分学生基础知识掌握程度较差,对《机械制造工艺基础》课程的理论知识学习理解效果不佳,对课程缺乏感性认识,难以跟随教师的进度而失去学习兴趣,给学习效果带来了较多的不利影响。
1.2 教学内容系统性不强
受学科自身特点的影响,《机械制造工艺基础》涉及到的内容较多,繁杂而范围宽泛,涉及到各类机床、刀具、加工方法等多内容,在编排教材过程中难免出现求大、求全的情况,忽视了教学内容知识点之间的层次性和渐进性,缺乏对教学内容的系统化加工。学生在刚刚接触机械专业时缺乏相关知识基础和实践体验,对教学内容不能形成更加清晰准确的认知,学习和实践过程中接触陌生的零件、设备,可能会挫伤学生的学习积极性。除此之外,本课程内容较多,知识点分布相对独立,学时紧张,而机械制造工艺处于快速发展过程中,知识更新换代快,书本上的知识难以满足机械制造岗位的要求,一些学生毕业之后在就业岗位上还需要重新学习,给就业增加了阻力。
1.3 实践教学内容缺乏
《机械制造工艺基础》教学目标对学生的理论知识是实践操作能力提出了双重要求,但是一些高校在教学过程中却出现了实践教学内容不足的情况,教师延续传统的课堂教学模式,为学生详细讲解理论知识,但是却没有必要的实践操作来帮助学生加深对理论知识的理解,熟练实践操作技能,无法通过现场参观、见习以及实习提升学生对学科的感性认知,理论知识和实践能力之间相互脱节,不利于学生综合素养的全面提升。
1.4 教学方法落后
《机械制造工艺基础》课程是一门实践性很强的学科,学生需要通过亲自动手来真正理解教学知识点,但是一些教师却仍然沿用其他理论课程的教学方法,板书讲解+多媒体演示,成绩考核也只单纯考察学生的出勤和卷面分数,对学生的机械制造操作实践能力以及感性认识不够重视,在教师不当的教学引导下,学生也会逐渐失去对机械制造实践教学的兴趣,不利于学生的长远发展。
2 《机械制造工艺基础》课程教学种常见问题的应对措施
2.1 创新教学方法、理念
教师教学过程中不要过分照搬教材,而是应该根据学生的学习能力和掌握情况,因材施教,为每一个学生制定详细的培养目标,结合机械制造实践,适当补充和完善教材内容,有意识的锻炼强化学生的实践操作技能,引导学生自主梳理知识结构,将实践操作知识和理论基础知识充分联系起来。例如《铸造》部分内容,教师可以带领学生参观学校工厂或者实训中心,观看铸造钢的基本流程,同时为学生展示各种铸造残次废品,让学生分辨缺陷类型、分析原因,沙眼空穴、断裂、裂纹,通过切身实地的参与到铸造过程中来加深学生的认识,将所见所闻和书本上的知识一一对照,加深认识。教师为了鼓励学生独立思考,培养自主意识,可以应用课题式教学方法,根据学生的学习能力和知识掌握情况分成小组,为每个小组提供一个实践课题,展示一个机械制造成品,让学生自行制定机械制造工艺,最后由教师对学生提交的制造工艺进行评分,为学生分析工艺设计中存在的问题,通过类似机械制造车间的工作流程来培养学生利用知识的能力。如在课程即将结束时,教师可以为学生展示发动机箱盖,让学生分析其制作流程,学生会根据自身掌握的知识,从铸造、锻压开始,直至成孔、磨削和尺寸精度控制,逐渐形成一个较为完善的加工流程,通过这样创新的教学方式,为学生创造一个类似机械制造车间的学习氛围,促进学生的成长。
2.2 现代化教具的应用
多媒体技术和网络技术快速发展,很多学生都掌握了应用互联网学习和获取信息的能力,但是学生更多的将互联网当做娱乐工具。教师应该与时俱进,充分利用更先进的现代化教具来提供更加真实、直观的教学场景,在学校条件不具备实践教学条件的情况下为学生提供更加丰富的虚拟仿真实践教学课程。教师可以应用互联网,搜集机械制造工艺最新的发展方向和高新技术,作为课堂理论知识的补充,如为学生展示最先进的多轴多坐标全自动数控加工中心,能够在同一工作台上,同时完成切削、孔加工、装配和精度加工等多个任务,但是仍然应用了最基本的机械制造工艺。教师还可以应用多媒体PPT技术,播放机械制造加工操作动画,从而让学生直观的理解机械加工的基本运动模式,将机床基本机构、原理、零件配合方式等抽象的知识转变为生动的图像,从而显著提高课堂教学效率,为学生提供更多的教学知识信息,学生自身也会被生动的课堂教学所吸引,而获得更高的教学质量,激发学生的学习积极性。
2.3 加强实践教学
实践教学是《机械制造工艺基础》课程的重点和难点,实践教学的教学成本远远高于课堂教学,导致很多专业都不愿意投入较多的时间和经费组织实践教学。出现这种情况的根本原因是对《机械制造工艺基础》课程实践教学的重要性缺乏认识,实际上,实践能力对学生的就业有着非常重要的意义,学生只有掌握了丰富的实践操作经验,对机械制造加工流程了如指掌,才能够形成对机械制造工艺更高层次的理论认识,高校应该为学生就业打好能力基础,不应该甩锅给就业岗位,让学生在工作岗位上重新学习,影响专业口碑。为了提高《机械制造工艺基础》课程的实践教学质量,首先应该培养双师型教师,专业教师应该积极深入机械制造生产一线,做到即懂理论又懂实践,才能将各方面知识融会贯通,为学生提供更加合理、有针对性性、不过时的教学内容。《机械制造工艺基础》课程的实践教学一般持续2周左右,包括参观、实训两部分内容,教师需根据教学进度计划,带领学生参观实习工厂,要注意进入车间之前首先要进行安全教育,同时布置预习,确保学生心中有数,之后带领学生参观车床,了解其结构、工作原因和刀具夹具情况,参观之后要进行总结,锻炼学生操作能力。实训过程中,教师要为学生设计有挑战性,但是不超过学生能力范围的课题,学生自主探索,结合零件图学习图样,编制加工工艺,加工零件,使学生掌握的理论知识能够派上用场,在锻炼学生实践操作技能的同时也有助于提高学生理论课学习自觉性。
2.4 巩固基础知识教学
基础知识是任何学科的构成基石,虽然《机械制造工艺基础》课程有着自身的特殊性,对学生实践操作技能掌握程度的要求较高,但是在教学实践中同样不能忽视基础知识教学,脱离了基础知识教育的实践教学都是无本之木。《机械制造工艺基础》课程的理论课程和传统理论课程之间有着明显的区别,其理论基础知识和实践操作内容之间关系密切相互穿插,因此不能使用传统的课堂教学方法进行《机械制造工艺基础》课程理论知识的教学,教师要明确基础理论知识课程教学任务是帮助学生掌握金属加工基本理论,了解机床的基本结构、原理、用途范围,并掌握分析调整通用机床传动链以及制定机械加工工艺、装配工艺的能力,同时根据教学任务目标,对教学内容进行合理的组织编排,适当取舍,减少繁琐深奥而生产实践中较少应用的理论推导,剔除和教学目标不符的教学内容,提高教学内容设置的针对性。
3 结语
《机械制造工艺基础》课程是机械类专业的基础课程,主要研究机械制造工艺方法和制造过程,学科时间性较强,涉及内容广泛,知识更新换代快,对学生的实践操作能力有较高的要求,传统的教学方法中暴露出了一系列问题,需要通过创新教学方法、加强实践教学、应用现代化教具以及巩固理论基础等措施来有效应对。
参考文献:
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关键词:机械制造基础课程;新体系;构建举措
1.前言
机械制造基础课程是高等工科院校机械类和近机械类专业学生必修的一门重要的专业技术基础课,它包含机械工程材料、金属热加工基础、机械加工基础等内容,是一门知识覆盖面广,厚理论、重实践、强工艺的课程。整合机械类和近机械类部分专业基础、专业课程及有关的实践环节等内容,可形成一门新型的体现应用型人才培养特色的核心基础课程。学生通过对机械制造基础课程的学习,可初步掌握各种成型方法、零件加工工艺和结构工艺性等基本知识,具有选择毛坯、零件加工方法及进行工艺分析的初步能力;可了解现代机械制造有关的新材料、新工艺、新技术及其发展趋势;为学习其他相关后续课程、从事机械设计和机械制造工作,奠定必要的基础。
2.机械制造基础课程的现状
《机械制造基础》课程脱胎于《金属工艺学》,其课程内容普遍存在三种问题:一是课程的教学内容一般存在知识陈旧的部分,有些内容很少反映现代科技水平;二是内容上未能很好地协调,有些内容在相关课程间重复是普遍存在的问题。金属工艺学课程与后续的金属切削机床、金属切削原理及刀具、机械制造工艺学等工艺性专业课在教学内容上重复较多,比如零件的结构工艺性分析、特种加工等内容就与机械制造工艺学课程中的相关内容重复;三是课程的教学内容顺序衔接都不同程度地存在不利学生能力培养的问题。
机械制造基础是一门实践相当强的技术基础课程,同时也是机械加工领域的核心专业基础课程,原有的课程《机械制图》、《工程力学》、《机械设计基础》、《工程材料与热处理》、《公差配合与技术测量》等,围绕专业能力的培养进行了一定程度和范围上的改革,但由于仅限于单门课程或1—2门课程之间的局部改革,难以与其他相关课程很好地协调和衔接。本应课堂教学和实践教学各有侧重,互为补充,但目前关系仍没有理顺,理论教学与工程训练相互独立和分离,其间隔时间有时相隔一学期甚至两学期,这样一方面在一定程度上影响了理论教学的教学效果,如只在课堂上讲授加工设备和加工方法,由于学生缺少感性认识,变得十分枯燥,教学很难达到好的效果。另一方面不利于工程训练教学本身提升到更高的水平,因为没有理论教学支撑的工程训练必然只能停留在获取一些感性知识和操作技能的较低层次上,这就难以满足对学生工程素质教育和创新能力培养的要求。
在实验教学上,一是课程总学时不断减少,实验学时数减少更多;二是现有的实验主要为验证性实验,缺少综合性和设计性的实验,不利于学生能力的培养;三是重理论轻实践、重设计轻工艺的思想观念在长期制约着制造业发展的同时,深刻地影响着工科大学机械制造基础课程的教学。
工程训练作为十分重要的实践环节,可为机械设计打下较好的实践基础的同时,也为机械制造提供了较好广阔的实践空间。但由于客观条件和训练时间的限制,学生仅通过短暂的工程训练所获得的制造基础知识既比较零散和片面,又难以达到为后续课程打基础和在实际工作中应用的程度。
3.构建机械制造基础课程新体系的意义
机械制造基础课程的知识体系既含有科学理论知识,又含有工艺技术知识,还含有工程实践知识,因此在课程教学活动中,对突出学生的工程创新意识,培养学生的工程实践能力,提高学生的工程综合素质,具有重要和深远的意义。
3.1我们以能力为本位构建模块化的机械制造基础课程新体系。课程模块化是在总结国外经验的基础上,兼容我国以学科为中心的传统三段式课程模式和以工作能力为中心的能力本位课程模式的长处,形成具有我国特色的又符合教育内在规律,并考虑学生个性发展的课程模式。所谓模块,是一个自身相对独立但又能与其他模块保持一定联系的课程组成元素,一门课程可以由多个模块构成。一般情况下,模块本身并不发生变化,但随着市场需求的不断变化发展,部分陈旧的模块内容将会被淘汰,一些新的科技发现可以随着经济的日益发展而逐渐形成新的模块。一方面,机械制造基础课程新体系能够使学生满足行业多岗位转换甚至岗位工作内涵变化发展所需的知识和能力的要求,另一方面,机械制造基础课程新体系使学生具有知识内化、迁移和继续学习的能力。新的课程体系具有灵活性、模块化特点,围绕专业培养目标,拓宽学生的知识面,培养学生的工程素质和提高学生的应用能力,采用理论教学与实践教学合一的教学模式,满足行业岗位对知识和能力的需求,培养学生更能适应行业和社会对应用型人才规格多变的需求。
3.2通过对机械制造基础课程的课程内容的整合与改革,力求做到“宽、浅、精、实”。在原工程材料与机械制造工艺基础课程的基础上,吸取相关的最新知识和研究成果,对课程内容进行整合,如精选保留传统教学内容中的基本原理和重要的工艺方法,删除那些陈旧过时的内容,把技术上较成熟、应用范围较宽的“三新”,即新材料、新技术、新工艺内容作为基本内容引入课堂教学,再通过吸收过去机械制造及其自动化专业课程的部分基础性内容,并对主干课程和相关教学环节组成一个系统,进行统一规划,与后续课程形成一组系列的基础课程群,这样既能加强课程之间的内在联系,又能减少不必要的交叉重叠,使课程设置更加精练,使之在有限的课时基础上,最大限度地拓展课程空间;同时在课程体系上,使机械制造基础课程的改革与选修课、并行课和后续课配套进行,避免教学内容简单重复,达到整合优化的目的。
3.3机械制造基础工程训练作为十分重要的实践环节,它可为机械设计打下较好的实践基础,同时也为机械制造提供较好广阔的实践空间。因此,必须对机械制造基础课程进行归纳、拓宽、加深和应用,尤其当专业面进一步拓宽,制造技术专业课进行合并和学时锐减的情况下更应如此。
4.构建机械制造基础课程新体系的举措
4.1构建模块化的机械制造基础课程的新体系。课程模块化中的模块课程又称为“积木课程”,其最大的优点就体现在其组合特点。我们可以把模块课程定义为一个自我包容的包,它包括有计划的一系列学习经验,设计这些经验的目的是帮助学生达到具体的目标。在实施进程中,模块式课程主要由主体、定向、辅助三个模块组成。主体模块具有奠基功能,由机械工程材料、金属热加工基础、实践教学环节等组成;定向模块具有专业功能,包括机械加工基础、公差配合与技术测量等组成;辅助模块具有发展功能,由纳米技术、新型高能材料、高温超导材料、激光技术、大规模集成电路等组成,用于扩大学生的知识面。
4.2对机械制造基础课程内容进行整合优化,使之成为一门适用于机械类和近机械类专业学生的专业基础课程。
4.2.1根据整合优化的总体思路,将该课程分为两部分。第一部分安排在第三学期进行,内容涵盖工程材料、材料的性能和材料的成形,该部分将形成以材料和工艺为核心内容,以工程材料和成形原理为基础理论,以选材料、毛坯、工艺和设备为主线的内容体系。其任务和目的是培养学生能够运用机械工程材料、成形加工技术手册,在材料和材料成形方面具有较宽的知识面,具有合理选用常用材料及常用热处理、成型方法及工艺过程的初步能力。在具体讲授内容上加强手册的使用方法的学习,在工程材料方面重点介绍工业用钢、铸铁、常用合金等金属材料的性能、改性和选用,增强对常用非金属材料的介绍;在材料成形方面,着重对成形原理的理解,去掉繁冗的工艺细节,适当增加新工艺和非金属材料成形的内容。第二部分安排在第四学期进行,内容涵盖公差配合与技术测量、切削原理、切削机床、机械制造工艺、机床夹具和刀具、机械装配等,该部分将形成以机械加工工艺为核心内容,以切削原理为基础理论,以工艺过程和加工质量,为主线的内容体系。其任务和目的是培养学生在机械加工方面具有较广泛的知识面,具有选择零部加工方法和制定加工工艺、控制机械加工质量,以及综合运用工艺知识,分析零件结构工艺性的初步能力。在具体讲授内容上,加强机械加工工艺过程和加工质量的影响因素及其控制,将公差与配合融入具体的工艺过程中,以强调其应用性,并通过应用场合实现概念清楚,应用目的明确,同时要简化互换性原理的计算和分析,重点突出尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的一般选用、查表方法,适当讲授先进加工技术,拓宽学生的知识面,激发深入学习专业课程的兴趣。
4.2.2吸收科学技术发展的最新成果。随着科学技术发展的突飞猛进,机械制造基础课程的有关领域无论是科学理论研究,还是应用技术成果,新技术、新成果不断涌现。大学生更需要了解科学技术发展的新动态和信息,了解先进科学技术的目的是将来能在激烈的市场竞争中生存发展,更好地服务于社会,造福于人类。因此,机械制造基础课程的教学应重视知识的更新换代,及时吸收先进的科学技术发展新成果,在教学中向学生介绍机械制造基础领域的科学技术发展最新成果、新知识、新理论,如纳米技术、新型高能材料、高温超导材料、激光技术、大规模集成电路等,开阔学生的视野,丰富科技知识。同时结合教学进度,组织学生参观工厂和实验车间,加深对高科技知识的认识,提高其鉴赏和分析问题的能力。
4.3改革机械制造基础课程的教学方法和教学手段。在机械制造基础课程的建设与改革中,我们要重视教学方法和教学手段的改革与创新。本课程要求教师在教学过程中体现“工学结合”的理念,采用融“教、学、做”为一体的教学手段,充分利用多媒体技术,把实际生产的教学录像以多媒体形式展现在课堂上,对见习和实习内容进行情景再现,帮助学生巩固知识。多媒体教学能激发学生的学习兴趣,提高课堂教学效率和教学质量,有助于加强基本技能训练。
4.4建立一支思想稳定热爱专业基础教学、刻苦钻研、积极上进、年龄和知识结构较为合理的教学队伍。打造一支既具有扎实理论知识,又具有丰富实践经验的课程建设团队是课程改革与建设成功的关键所在。同时,提高教师的教学与学术水平,是机械制造基础课程生存和发展的必要条件,在机械制造基础课程新体系的构建中,院系可通过安排课程组教师,特别是中青年教师到企业顶岗实践或可以安排理论教师到实训场所学习,使教师积累实践工作经验,提高课程组教师的实践教学和综合素质能力,从而提高教师的综合素质与教学能力。
5.结语
机械制造基础是在将一些专业和专业基础课程的部分内容进行整合后形成的一门适用于机械类和近机械类学生的专业基础课程。该课程体系的构建充分考虑了其实践性强的特点,将理论、实验、工程实训和课程设计有机结合,形成“四位一体”的课程新体系格局。
参考文献:
[1]付胜,李晓阳,程文彬,安国平.机械制造基础课程建设应拓宽专业口径[J].理工高教研究,2004,(6):92-93.