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Abstract: Theory-practice integration teaching is a teaching activity which is completed by theory teachers, training teachers and students. In this teaching activity, teachers are planners, directors and supervisors in students' learning process; students are the main body in the learning process. Taking the linear cutting of mould major as an example, this paper expounds the implementation process of teaching of integration of theory and practice, and analyzes the teaching and learning effect.
關鍵詞: 理實一體化教學;中職學校;模具專業;線切割;案例
Key words: theory-practice integration teaching;secondary vocational school;mould major;linear cutting;case
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2013)23-0274-03
0 引言
隨著我國模具技術的快速發展和模具生產企業的增加,企業對模具制造人才的需求量越來越大,中職學校作為企業用工的主要提供方和培養方,如何才能培養出符合企業要求的模具制造人才,是每個中職學校所應該重視和思考的。
1 現有教學方式存在的問題
現在的中職學生知識基礎普遍薄弱,缺少學習的積極性和主動性,沒有明確的學習目標和學習動力,很多學生都處于被動學習的狀態,有的學生還有厭學情緒。而模具專業恰恰又是一門具有很強的專業性的學科,它是以“以服務為宗旨,以就業為導向”為培養原則,以向企業輸送合格的面向生產一線的各種模具制造人才為培養目標。通過對大量模具生產企業的調研,我們了解到企業在用人需求方面和學校培養模式上存在著不能對接的狀況,以至于一方面學校所培養出來的學生找不到適合的工作,造成學生就業滿意度低;而另一方面,企業招收不到所需的專業人員,造成企業“用工荒”。總結其原因有兩個:
①學生畢業時的知識與技能達不到企業的要求,必須經過企業的再培養才能為企業工作。
而學生工作的不穩定,流動性大引起了企業的擔擾與不滿,導致企業不愿意對新進學生進行培養,寧愿去招收社會上的熟練人員。
②學生的自我期望值過高,導致對某些企業的工資待遇和工作環璄過分挑剔與不滿。
現有的傳統教學方法,是單一的“講、練、考”的模式,很難激發學生的學習熱情和興趣,效果不理想。例如,現在的線切割教學主要是教會學生了解線切割火花機的工作原理,訓練學生編制線切割火花機程序、教會學生如何操作和維修線切割火花機設備?,F在的理論學習在課堂由理論教師講授,實踐學習在實訓場所由實訓教師指導,理論教學和實訓教學分開各自教學,沒有很好的聯系起來,有時還會出現相互矛盾,最后造成學生學習的效果不理想、掌握的技能不理想。根據企業對中職學生的技能要求,為了培養出符合企業要求的人才,必須采用適合中職生特點的教學方法,專業教學一定要有深度、有重點,要與企業的需求對接,以保證每一位學生在畢業時真正的擁有一技之長,不需要企業再作培養即可達到企業之要求!為此我校改變了現有的教學內容與教學方法,在教學中采用由理論教師和實訓指導教師既分工又合作共同完成一項教學任務的理實一體化的教學方法。
2 理實一體化教學的內涵及特點
理實一體化教學法從確定教學任務、制定教學計劃、實施教學計劃、教學效果評估的整個工作過程入手,體現了對學生職業綜合能力的培養。同時理實一體化教學的實施與運用能讓學生更早接觸到和企業類似的工作環境,從而了解未來工作中會遇到的各種問題,最終運用自已的能力和團隊的智慧共同解決這些問題,為學生提供了在“做中學、學中做”的機會。這種教學法對中職生的培養很有針對性。
理實一體化教學法最顯著的特點是“以任務為主線、教師為主導、學生為主體”的主動教學模式,改變了以往“教師講,學生聽”的被動教學模式,創造了學生主動參與、自主協作、探索創新的新型教學模式。在理實一體化教學的具體實踐中,教師的作用是幫助和引導學生在實踐中發現新知識,掌握新內容,提高學生理論水平和動手能力。學生作為學習的主體,通過完成教學任務把理論與實踐教學有機的結合起來,不僅提高了理論水平和實操技能,而且還在教師有目的的引導下,培養合作解決問題的綜合能力。同時在指導學生的過程中,理論教師和實訓指導教師可以相互學習與交流,開闊了視野,提高了自身的專業水平,既有利于學生也有利于教師。
3 理實一體化教學在模具專業線切割實訓中的教學案例
3.1 確定教學任務 理實一體化教學中教學任務的選定要以教學計劃為依據,要和學生以前學過的知識緊密結合,要完全按照企業的要求去做,由理論教師和實訓教師共同來確定每次的教學任務。為此我們按照企業制造模具過程中的一道工序,用線切割加工一個模具零件—冷沖模具的凸模。首先要求學生學會用AUTOCAD軟件畫出零件圖;再編制一個加工該零件的線切割程序;操作線切割機設備將該零件加工出來,最后使用各種量具檢測該零件的尺寸精度、表面粗糙度等數據。零件如圖1所示。
3.2 教學目標的分析 該項目的特點是:綜合性較強,知識的覆蓋面較寬,要求學生掌握很多專業知識,機械制圖、AUTOCAD軟件、公差配合與測量技術、電加工原理及編制程序、操作線切割火花機設備等理論知識和實踐操作技能。通過完成這個零件的加工,除了要求學生掌握理論知識和培養動手能力外,還要求學生養成吃苦耐勞、認真細致的工作態度和團結合作精神。要求學生在教師的指導下能獨立的用AUTOCAD軟件畫出零件圖并標注公差尺寸和表面粗糙度;編制出供加工使用的線切割程序;用線切割火花機把零件加工出來,教會學生分別用G碼ISO格式和三B格式編寫線切割程序,再教會學生接線切割的鉬絲。最后再使用各種量具對零件進行檢測。
3.3 教學的實施 教學環境:現有一個班的學生48人,有多媒體教室1間內有50臺電腦、有實訓用的線切割火花機10臺,多媒體教室就建在實訓車間里邊,各種檢測用的量具則擺放在教室里面,各種加工制造模具用的設備則擺放在教室周圍,周圍用鋁合金加玻璃圍起來形成一個封閉的理實一體化教室。
教學過程:此次教學時間為1周5天。學生坐在教室里每人一臺電腦,先由理論教師講授線切割電火花機的放電工作原理、工作特點、在模具加工中的應用及此項加工方法的優缺點。用AUTOCAD軟件畫出需加工的模具零件圖,再編制出加工模具零件的線切割程序。再由實訓指導教師對照線切割機講解線切割機器各部件的名稱、內部的構造及日常維護和保養,把學生分成10組,每組4-5人,根據學生的學習能力、動手能力進行進行搭配,再指定一個學習能力較強的學生擔任組長協助教師,每組使用一臺線切割機,每組學生都需從設計—編程—制造,最終完成一個合格的產品。要求全班48個學生每個人都要獨立從畫圖、編程、加工到檢測完成2個零件,其中分別用G碼ISO格式和三B格式編寫線切割程序,每個學生用自已所編寫的兩種程序分別加工出兩個產品,要比較不同格式編程加工出來的零件質量,再檢測哪個產品的質量好。每個學生都要親自動手操做線切割機,特別要每個學生學會接線切割鉬絲。
理論教師在教會學生用AUTOCAD軟件畫好加工圖后,重點要教會學生用G代碼的G01、G02、G03、G04命今編寫ISO格式的程序;要使學生明白與掌握G01、G02 G03、G04命令的作用和使用范圍。再教會學生使用三B格式編寫線切割程序,要使學生明白與掌握BXBYBJGX\
YL1\2\3\4;BXBYBJGX\YSR1\2\3\4和BXBYBJGX\YNR1\2\
3\4命令的作用和使用范圍。實訓指導教師要教會學生怎樣把編寫好的程序輸入到線切割機的控制器里,怎樣擺放與固定待加工的毛坯,怎樣用百分表去校正工件、怎樣操作線切割機設備,重點教會學生如何設置線切割的參數和怎樣接線切割的鉬絲,在加工中線切割機如果出現故障和問題,還要教會學生怎么排除故障解決問題,工作完成后還要教學生怎樣保養線切割機。
教師在講授專業知識的同時,還要加強對學生敬業精神、創業能力、職業道德等綜合素質的培養和教育,注重培養學生的團隊協作和吃苦耐勞的奉獻精神。
3.4 教學質量的評估 教學任務完成后要對每個學生的產品進行質量檢測與評定,由學生自我評價、相互評價及教師評估組成,可對學生完成本次教學任務的質量、時間、參與程度、合作能力等方面進行綜合評價。如表2所示。
通過這樣的質量評估,學生可發現自已的理論知識及操作技巧上的不足,以及取得的成績和收獲。教師要在總結評估中充分肯定學生所取得的成績,以增加學生的學習興趣和學習熱情,同時也要指出其在教學任務實施中存在的問題。然后對學生個人在此次教學任務實施過程中的參與程度、所起的作用、合作能力、團隊精神及成果等方面進行綜合評價,最終給出此次理實一體化教學的成績。
4 理實一體化教學的實踐效果與反思
4.1 實踐效果 理實一體化教學法在模具線切割實訓中的應用,由于理論教學和實踐教學同步進行,實訓設備就教室旁邊,增加了教學的直觀性,其效果首先體現在學生在整個過程中積極的學習態度、極大的學習興趣和很好的學習成績。當每個學生有了明確而具體的工作任務后,他們會更加主動去學習理論知識和操作技術,并能很好的運用這些學到的知識和技術,遇到問題也會自已處理,而且能做到文明操作,對于尺寸精度的控制能做到加工前根據鉬絲的直徑、尺寸要求仔細計算出放電間隙,加工中仔細檢查,加工后認真測量。教師在講解理論課和實踐課時學生都能非常認真的聽課,表現出了強烈的求知意愿,學習效率得以顯著提高。
在理實一體化教學過程中,是團隊共同學習、操作,除了培養學生的理論水平和實踐動手能力外,還培養了學生的團隊協助精神和相互溝通能力。通過此次理實一體化教育學,2009級模具3班的48個學生的理論成績和實操成績全部合格,其中31個學生的成績為優秀。通過這次理實一體化的教學,使理論教師和實訓指導教師的專業水平和實踐能力得到了加強和提升,對現代中職教學的理念、教學方法和評價體系也有了更進一步的了解。
4.2 教學實踐后的反思 在理實一體化的教學過程中,也發現一些需要進一步改進和探索的問題。由于教師的水平有限,學生的能力有限,只能做一些比較簡單的零件,還不能加工一些企業里有難度的產品,如果能在今后的實訓中實現校企合作,加工一些有難度的企業產品,則可實現學校和企業雙贏,特別是學生,踏上工作崗位后能更快的被企業所用。
現在我校的模具專業師資,特別是同時具備相當的理論知識和豐富的實踐經驗的模具專業師資嚴重不足。學校應將專業教師有計劃地送到企業進行模具設計與制造技術崗位實踐和見習,根據對模具設計與制造技術的教學需求進行實戰培訓,重點放在工藝技術、解決問題等方面。同時也可以從企業中招聘有豐富的現場經驗、組織能力強的模具工程技術人員充實教師隊伍。
現在學校的課程設置還不能夠符合、貼近、領會企業的要求,常常是兩邊相去甚遠。筆者認為其解決的辦法就是學校的教育要走進企業,可以和企業聯合辦學,就像我們常常講的德國的雙軌制那樣,制定具有中職教育特色的教學計劃,一方面教學內容應講究“實用”,對所開設的課程要刪繁就簡,削枝強干。課程所講授的內容,重點應放在與實踐有緊密聯系的知識點上,如制圖課的重點放在讀圖、識圖上;機制工藝課的重點放在典型零件的加工方法、工藝安排以及切削三要素的講解等方面;材料課的重點應是合金工具鋼、合金結構鋼、不銹鋼、鋁合金、銅合金等材料的加工特性上,模具設計和制造課程要重點講解塑料和冷沖模具制造的內容。
再就是目前沒有適合的教材,要編寫適應理實一體化教學的新教材。在編寫新的理實一體化教學教材時,要請企業的相關技術人員參與編寫,這樣才會更加適應今后的教學。另一方面實行技能證書與畢業證書結合的雙證書或多證書教育,課程教學與職業技能培訓相結合,使學生獲得國家勞動部門頒發的模具設計師和模具制造工等級
證書。
5 結束語
在理實一體化的教學中,既發揮了教師的主導作用,又突出了學生的主體地位,教師的專業水平和實踐能力得到了加強,學生從被動學習變成了主動學習激發了學習的興趣和熱情,進一步掌握了專業知識也培養了學生的團隊合作精神,推行了具有我校特色的“課堂與車間零距離、理論與實踐零距離、教師與技師零距離、學生與學徒零距離”的理實一體化教學模式!實現了“教師與技師合一,理論與實踐合一,育人與生產合一,學校與企業管理合一,教室與工廠合一,學生與學徒合一”的教學目標。
參考文獻:
[1]姜大源.職業教育學研究新論[M].北京:教育科學出版社,2007.
關鍵詞:塑料模加工;電火花線切割;特殊方法
一、引言
數控電火花線切割加工是一項涉及多門學科的綜合性技術,是模具制造中的主力裝備。成型塑料制品的模具簡稱為塑料模具,塑料模具生產的塑料制品在機械、電子工業中有著廣泛的應用。在金屬加工中,數控電火花線切割始終是塑料模加工的利器。不論是動模、定模、零配件,還是特殊加工場合,只要編制出正確的數控程式,電火花線切割定會在塑料模加工中發揮出越來越重要的作用。
二、數控電火花線切割的特點
因為數控電火花線切割是數字系統控制下直接利用電能加工工件的一種方法,因此與其他加工方式相比有自己獨立的特點:
(1)直接利用線狀的電極絲作電極,不需要制作專用電極,可節約電極的設計、制造費用。
(2)可以加工用傳統切削加工方法難以加工或無法加工的形狀復雜的工件。對不同的工件只需編制不同的控制程序,對不同形狀的工件都很容易實現自動加工,很適合小批量形狀復雜零件、單件和試制品的加工,且加工周期短。
(3)利用電蝕加工原理,電極絲與工件不直接接觸,兩者之間的作用力很小,故而電極絲、夾具不需要太高的強度。
(4)傳統的車、銑、鉆加工中,刀具硬度必須比工件大,而數控電火花線切割機床的電極絲材料不必比工件材料硬,可節省輔助時間和刀具費用。
(5)直接利用電、熱能進行加工,可以方便地對影響加工精度的加工參數(脈沖寬度、間隔、伺服速度等)進行調整,有利于加工精度的提高,便于實現加工過程的自動化控制。
(6)工作液一般采用水基乳化液或純水,成本低,不會發生火災。
(7)利用四軸或五軸聯動,可加工錐度、上下面異形體或回轉體等零件。
(8)由于極絲比較細,可以方便地加工微細異形孔、窄縫和復雜截面的型柱、型孔。由于切縫很窄,實際金屬去除量很少,材料的利用率很高。對加工、節約貴重金屬有重要意義。
(9)采用移動的長電極絲進行加工,使單位長度電極絲的損耗較少,從而對加工精度的影響比較小,特別在慢走絲線切割加工中,電極絲一次性使用,電極絲損耗對加工精度的影響更小。
正是由于電火花線切割加工有許多突出的特點,因而在國內外發展都很快,在塑料模具加工中已獲得了廣泛的應用。
三、數控電火花線切割在塑料模加工中的應用場合
1、數控電火花線切割在動模和定模加工中的應用
在塑料模具中,動模和定模是塑料模具的主要組成部分。動模也稱型芯或凸模,是成型塑件內表面的模具零件,多裝在注塑機的動模板上。定模也稱型腔或凹模,是成型塑件外表面的模具零件,多裝在注塑機的定模板上。動模和定模通常都要經過淬火處理,硬度極高,一般加工方法難以加工,特別是小孔與異型孔。數控電火花線切割在動模加工中的應用常有鑲件孔、頂針孔、司筒孔、斜頂孔等的加工。在定模加工中的應用常有鑲件孔、鑲針孔等的加工。見圖一:數控電火花線切割在動模加工中的應用;圖二:數控電火花線切割在定模加工中的應用。
2、數控電火花線切割在工具電極加工中的應用
在塑料模具中,特別是動模、定模有許多微小的地方刀具不宜加工,或者形狀較復雜的面,這時就需要制作工具電極,采用電火花成型加工。工具電極苦有細異形孔、窄縫和復雜斜面的型柱、型孔,刀具不宜加工,就必須使用數控電火花線切割機床進行切割成形。由于銑刀總存在著半徑R,在要求尖角的模具中,電極也常常要用數控電火花線切割進行清角。清角加工充分利用了電極絲R小,可變錐度大的優點。如圖三:數控電火花線切割在工具電極加工中的應用。
圖三:數控電火花線切割在電極加工中的應用
在電極的切割過程中,切記要考慮電極成型時所用的火花位。一般勻有粗、精電極兩種,放電火花位分別約為單邊0.15MM、0.05MM;在大型工件加工中還需要用到粗中精三個電極,放電火花位分別約為單邊0.3MM、0.15MM、0.05MM。在加工孔時,補正值要減去單邊放電火花位,也即將孔割大雙邊兩個火花位。如加工一個10MM的孔,若火花位為單邊0.3MM,則加工后的孔的尺寸為10.6MM。在加工外形時,補正值也是要減去單邊放電火花位,也即將電極外形雙邊割小兩個放電火花位。如加工一個10MM*10MM的正方柱,若火花位為0.3MM,則加工后的尺寸為9.4MM*9.4MM。
3、數控電火花線切割在零配件加工中的應用
數控電火花線切割在零配件加工中的應用常有:動模定模鑲件、斜頂、滑塊、銷釘孔、以及一些耐磨板、壓板壓條等。
零配件加工時常常也考慮配合間隙,一般取值的規則是將鑲孔割大0.003~0.005MM,而鑲件照正常數據加工。或者在不知鑲孔大小的情況下將鑲件單邊放大0.003~0.008MM,以免鑲件過小不能使用。在斜度鑲件加工時,底部頂部一般都放長1MM左右。因為在裝配時可以把鑲件裝得很緊,不留一點縫隙,多余的部分可以用銑刀或鈔輪加工去掉。
四、數控電火花線切割在塑料模加工中的幾種特殊應用方法
1、數控電火花線切割在頂針孔加工中的應用方法
頂針是塑料模中最簡單的脫模零件,常設計在脫模阻力較大的部位。頂針孔就是供頂針通過到達產品內表面,頂出產品的通道。
一般模具中頂針孔都較多,在線切割中穿絲頻繁,故適宜帶有自動穿絲的慢走絲機床加工。在編程軟件上也適宜選用帶有多件編程的軟件進行程序編制,如臺灣的統達軟件。該軟件能一次框選所有頂針孔,只需一次設置加工參數或條件,就能自動生成所有頂針孔的加工程式。不像有些軟件,對頂針孔的加工需要一次又一次的選擇頂針孔或加工參數及條件。在頂針孔的加工時,第一個頂針孔的大小往往需要進行試配。如果最后一次加工頂針仍然放不進去則要進行二次重割。重割時將程序的第一刀刪除,第二刀補正值不變,第三刀補正值略加。如果能進去一小半,則第一刀、第二刀勻刪除,第三刀補正值略加。這是一個經驗積累的工作,往往要多次才能取得合適的配合補正值。
2、數控電火花線切割在斜頂孔加工中的應用方法
斜頂也是塑料模中常見的一零件,它常常是成對的在動模左右兩邊出現。斜頂孔也就是斜頂頂出的通道。斜頂孔一般都有斜度,而且它的斜度是兩邊同向而斜,兩邊為直身,不同于一般的斜度工件加工。在編程時切記要小心,分清楚它的斜向,注意檢查程式中的偏斜代碼與偏斜值正負。
3、數控電火花線切割在上下異形件加工中的應用方法
上下異形是指工件的上端與下端形狀不一樣,如上端為一個圓,下端為一正方形。如圖四:數控電火花線切割在上下異形加工中的應用。
在編寫這個應用的程式時,應以兩點隔開,前面的程式是下面的形狀(正方形),后面的程式是上面的形狀(圓形)。它為一個復合程式,是將上下兩個程式并在一起走,下面數據走X、Y軸,上面的數據走U、V軸。
圖四:數控電火花線切割在上下異形加工中的應用方法
4、數控電火花線切割在斜導柱孔加工中的應用方法
斜導柱是抽芯滑塊中的一個零件,斜導柱孔也就是導柱斜向通過的通道。由于是圓孔,又有單向斜度,常是線切割加工中的難題。如圖八:數控電火花線切割在斜導柱孔加工中的應用方法。
斜導柱孔簡單加工方法是用輔助夾具進行輔正加工,采用一條邊線碰數或畫線取數加工,故該方法加工精度低不準確,采用軟件分析處理才是較合理的加工方案。在編程取數時切記要小心,在它的程式面上是一個橢圓,而不是一個標準圓。它的程式上實際上就是兩個橢圓的上下異形程式。
五、總結
與其他加工形式相比,數控電火花線切割有許多無可替代的優勢。在塑料模加工中,數控電火線切割廣泛應用于動模、定模、電極以及零配件。尤其在特殊加工場合,只要能編制出正確的數控程式,電火花線切割定會在塑料模加工中發揮出越來越重要的作用。
參考文獻:
安排數控實訓的基本目的,在于通過該課程的學習,使學生熟悉地掌握數控設備的手工編程方法和自動編程。熟練掌握典型零件工序加工的數控機床加工操作方法,初步掌握數控機床精度檢驗和維護技能,并能達到中級或中級以上的水平。通過本次實訓我要達到以下幾點目的:
1. 重視培養自己良好的工作習慣
雖然自己從事此行業,但此次實訓我要以一個新學員的身份重新要求自己,鍛煉自己,從每一個細節做起,從零件的準備 調試 加工直到測量完成,確保合格,這期間的每一個步驟都要細心認真地對待,讓自己形成良好的思想意識,養成良好的工作習慣
2. 提高自己的個人水平
在實訓其間,自己給自己制定合理的實訓安排計劃,在實訓過程中,不斷的從工作中反思,自己給自己提出問題并且自己想辦法解決問題,讓自己的認知水平不斷的提高,不斷的要求自己 完善自己 讓自己成為一名優秀的人才。
3. 精益求精 不斷開拓
實訓是以工作單位現場為實訓地點,我們工作單位現有多種數控線切割機床,每一種的型號設備 其操作方法 系統的硬件連接、控制原理、控制軟件編制、安裝調試均有所不同,我們所要做的是要熟練掌握每一種設備,不管自己操作那臺設備 都要能夠得心應手,不但要掌握他的操作方法,還要對其軟件 硬件等各組成部件熟悉了解,對自己嚴格要求,要讓自己不斷開拓 精益求精,讓自己的才能充分的展現出來。
二 實訓任務
這次實訓要求實訓學員根據自己所在實訓單位實際情況選擇一種零件,由學員自己親自操作完成,并且根據課程要求,在實訓結束之前完成一份心得體會,總結一下自己這次的感受。在指導老師的全力指導下,我迅速地完成了本次實訓的所有任務。
學校為了調動學生的積極性 保證實訓效果,學校對實訓學生的成績評定分為兩個部分:
一是實訓期間,由任課老師對學生的平時表現和加工情況做出鑒定;
二是由任課教師對學生完成的實訓作業進行評定,用百分制打分。
兩者的結合最后形成學生實訓的成績計入學生學籍。
三 實訓取得的效果
實訓教學是理論與實踐相結合的一種教學手段,有力的促進了人才培養計劃的完善,是教育的重要組成部分。
實訓達到了專業預期目的。在實訓之后,普遍感到不僅實際動手能力得到了前所未有的提高,絕大多數學生達到了數控中級工的要求,更重要的是通過具體的實踐,進一步激發了廣大同學對專業知識的興趣,并能夠做到理論與實踐相結合,為后繼課程(如畢業設計)和今后自身的發展打下了扎實的基礎。
關鍵詞:模具教學;培養思路;可行性方案
一、前言
模具是現代工業生產的重要基礎工藝裝備,應用于現代生產的各個行業,而模具制造技術已成為衡量一個國家制造業水平的重要標志。各類工業產品在現代模具的高速復制過程中,已達到了超大、超薄、超精、超復雜的水平。中國的模具設計與制造水平還遠遠落后于發達國家,模具設計人才奇缺是嚴重制約我國模具行業高速發展的瓶頸。
對具備綜合知識、全面技能的模具人才的培養,是擺在當今各大專院校面前的重大課題。目前模具專業已表現出難教、難學、難懂的狀況,分析其原因,有如下幾點:
1、各大專院校及中職、中技學校,在沒有充分了解當今模具技術狀態的情況下,盲目開設此專業。
2、由于模具技術的不斷改進,目前絕大多數模具專業教材脫離現代模具設計與制造的技術現狀,各種教材相互摘抄,它給學習者帶來的只是陳舊的設計與制造理念。
3、許多院校,由于機制原因,師資沒有機會去企業接受現代模具的新技術和新概念,只是機械專業的一般教師,他們沒有見過模具從產品分析到設計制作的全部過程,對模具的了解只停留在書本上,根本無法將現代技術轉化成教學資源。
綜合以上所述,制定出一套適合于現代化模具設計與模具制造技術的教學方案,將決定我們培養出什么樣的模具專業的學生。
下面提出培養真正的中技與高技模具人才的思路。
二、知識結構
(一)文化基礎教育。培養學生自修及適應社會基本能力(以第一學年為主),我們培養中技和高技模具人才,應定為在模具企業的預備人才。
1、基本的文化素質教育、邏輯思維能力教育、職業道德教育、職業生涯教育、吃苦耐勞教育,使他們先具備良好的人品,這是他們將來要進入企業的第一要素,也是對人生發展最主要的因素;2、英語,包括專業英語、計算機英語;3、體育;4、美術(以素描及造型為主,為產品設計打基礎);5、計算機。
(二)基礎理論。首先普通模具概論并通過實驗室各類模具的基本講解,從感性上認識各類模具及模具的生產過程,對模具的產品,設計制造成型的過程了解,并導向出學習各類課程的必須性??稍O置如下課程:
1、模具概論,模具結構;2、模具設計與制造基本數學;3、機械制圖;4、材料與熱處理;5、金屬切削;6、公差配合與測量;7、機械常識;8、機械制造工藝。
(三)基本技能(制造方向),以實訓為主。
1、理論部分
①模具基本結構:掌握一般模具(五金模具和注塑模具)的基本結構;②模具制圖與識圖:看懂模具結構圖、零件圖、產品圖及技術規范;③電腦繪圖:CAD繪工程圖;④模具制造工藝學:各類加工工藝。
2、模具鉗工實訓部分:
①掌握修配與裝配模具零件、開入水口、飛模、開排氣槽、配凸凹沖模、配壓邊圈、配側刃、裝送料機構等。②加工電極及圓形模具配件,如沖頭、壓料板、退料板、模柄、沖套等。③學會開框、配行位、開斜導柱孔、開水口、開唧咀孔、配鎖緊塊、開水道、配頂針及頂針板等。④磨平面、內曲面、外曲面及零件的熱處理。⑤線切割:YH、AUTOP加工軟件、機床操作、掌握線割間隙及裝夾校正、穿絲、緊絲等。⑥電火花:掌握放電參數的運用,學會看放電加工圖,學會校銅公、裝夾及設置加工工序等。⑦CNC加工:對各類型腔、型芯、凹凸模的CNC數控加工工藝規范。⑧制模綜合實訓:按工程圖裝配所有的零件、試模、修模、調試后出產品。
三、實驗室配置
模具教學是很難用語言表達的一門學科,它必須按照先有感知再有認知的教學規律采取形象化教學法才能輕松完成教學。實驗室配置方案分為:
1、原料展示柜:通過各種原料的展示,有形的反映各種材料的性能和特點。
2、產品展示柜:各類塑件和五金件,可讓老師針對實物講解產品與模具的關系。
3、耐高溫彩色透明模具展示柜:用于課堂理論教學講解,并配有相應的課件及動畫,還可以在成型機上進行演示,并加工出產品,生動、活潑,學生易理解。
4、鋁合金拆裝模具展示柜:學生進行裝配練習的專用模具,能提高學生的動手、動腦能力,并配有掛圖,供學生按圖裝配。
5、微型成型設備:可在課堂上直接使用,可以快速裝上各類模具進行成型演示,可看清楚進膠和成型的全部過程。
6、工廠舊模具展示:工廠舊模經修復后價格較便宜,特別適合教學,因為它經過多次修改后才能生產出合格的產品,這些修造之處正是我們對模具分析的實際依據,將大大啟發學生的思考。
四、實訓車間配置 (按80人2個班配置)
1、車間應有300至500平米左右。
2、鉗工區:40工位,4臺臺鉆,并用作模具裝配。
3、銑工區:普通銑床是模具加工最重要的設備,模具的70%的工作量是在該設備上完成的。該設備配有數顯機構,對模具制造工藝有飛躍的改進,并保證加工精度配置數量應在4臺左右。
4、車工區:普通車床,用量較少,可少配置,2臺即可。
5、磨工區:配置2臺手動磨床(也可用于鉗工磨料),該機床也是模具專用機床,再配置砂輪修整器,可完成模具多方面加工。
6、電加工區:線切割機、火花成型機,分別為各類模具進行凸凹模及型腔的加工。配置1至2臺為宜。
7、數控加工區:配置數銑1至2臺,數車1至2臺,以供型芯和型腔的CNC加工。
8、工刀具及機床附件有完整的清單。
以上是實訓車間的基本配置
五、CAD/CAM實訓室
1、電腦配置40臺;2、多媒體教學設施1套;3、光盤、教材、動畫、掛圖等配置。
六、師資培訓
1、包含專業知識培訓和教學流程培訓。
2、培訓內容包括:產品分析模具設計UG、Pro/E軟件應用工藝制造實際動手制造一套模具普加工CNC加工電加工模具零件制造模具組裝試模修模改模出產品參觀大型模具企業模具成本預算企業管理綜合總結1套自制模具及產品成果。
七、結束語
目前模具專業在全國作為熱門專業,已形成遍地開花,但要教得好,還需要采取請進來、走出去的方法,形成校企結合,盡快將新技術、新工藝、新材料轉換成教學資源,采用形象教學法、復式教學法,橫向交流教學法,盡快為我國模具工業培養出貨真價實的預備人才。我們雖然不能培養出有高超技能的、企業拿來就用的人才,但我們完全可以培養出有素養、有職業道德、能在現有的技能平臺上快速發展的優秀人才,并為完善模具專業教學而做出一份努力?。ㄗ髡邌挝唬撼V菀苯鸺紟煂W院機電工程系)
參考文獻:
[1]《模具鉗工工藝與技能訓練》杜文寧主編 中國勞動社會保障出版社
筆者任教《數控銑工》這門課程已經有幾年的時間,當中遇到過挫折,收獲過成功,不斷反思和總結,本文就如何提高中職學校數控銑工教學質量,從教學目標、教學內容、教學方法各方面深入思考,讓學生切實掌握數控銑工技能,與數控行業需求接軌。
一、科學設置課程,掌握理論基礎
《數控銑工》m然是一門課程,但里面涉及的專業知識非常多:讀零件圖、工藝分析、程序編制、機床操作、尺寸測量等等,與眾多數控課程是緊密聯系的。學校和專業部必須要有遠見性的目光,科學開設課程,循序漸進,才能讓學生打下堅實的理論基礎。
1.機械制造行業通常是根據零件圖進行技術交流和生產,因此讀懂零件圖是關鍵??炊慵D所表達機件的結構,分析機件各部分的尺寸標注,并且要注意是否帶有公差,是否有表面粗糙度要求。開設《機械制圖》《公差配合與極限測量》課程,能很好地幫助學生掌握讀圖技能。
2.制定正確、合理的加工工藝路線,加工工藝路線中的工序劃分,加工順序的安排和走刀路線的確定是對編制程序的充分準備。
目前的教材里面關于加工工藝分析的案例相對較少,往往造成師生的忽視和舍棄,只注重程序編制和加工,遇到復雜的零件時就會束手無策,不會加工。因此在教學過程中,可以結合使用《金屬切削刀具》《數控加工工藝及編程》,強化分析工藝路線的教學。增加確定工藝路線的例題,在講解時先讓學生寫出工藝路線,然后講解如何根據它們編出程序。
3.數控銑床作為新一代的加工設備,具有先進性、高效性,但對操作者的素質要求也很高,否則極容易造成機床損壞甚至出現安全事故。數控銑床和普通銑床有很多的相同之處,例如切削用量的選擇、工件裝夾方式、加工工藝、夾具設計等。開設《銑工實訓》課程,讓學生先熟悉銑床加工原理,加工流程,為學習數控銑工做好技能準備。
4.在編程方面,可根據學校實際情況開設一到兩門軟件編程課程,如我校開設了《MasterCAM X4》和《CAXA制造工程師2013》。根據不同類型的加工零件,可靈活選取更合適的程序編制方法,多樣式的訓練大大提升了學生的編程能力。
5.在開設數控銑工實訓之前,有必要開設一門《斯沃數控仿真加工》課程。目的是使學生在理論學習和車間實訓之間增加一個非常好的緩沖階段。該軟件很好地模擬數控銑床的加工環境,讓每個學生都可以通過電腦進行模擬操作,不存在任何的安全問題,學生可以大膽地、獨立地進行學習和練習,同時解決了車間設備較少的問題。
二、培養學習興趣,提高教學效率
中職學生基礎知識薄弱,學習積極性較低,學習自信心也相對缺乏,學習《數控銑工》這門綜合性極強的課程會感到相當吃力。盡管科學地開設了課程,但是如果學生學不進去也就一切徒勞。筆者認為培養學生的學習興趣,提高學習熱情,是學好這門課程的有力保障。
1.建立和諧的師生關系
傳統沉悶、死板的教學方式,很難讓學生對學習產生興趣。要讓學生喜歡這門課程,首先應建立和諧的師生關系。教師通過營造輕松愉快的學習氛圍,尊重中職生的個性發展,不挫傷他們的自尊心和積極性,適當給予積極的評價和鼓勵,學生慢慢就被這種氛圍所感染,認真投入到學習中去。
2.講解先進制造技術,激發學生求知欲
中職學生對數控制造技術的了解通常來源于課堂教學,課本文字的敘述很難讓學生產生深刻的認識。筆者利用多媒體平臺教學資源,尋找很多與教學相關的先進制造技術視頻和資料,給學生先講解課堂內容的理論知識,然后播放相應的視頻,學生們看得驚嘆連連,興奮不已,明白到學習這些內容能應用到這么先進的技術層面上,激發了求知欲,迫切要學好知識。
3.注重實訓,實施獎勵制度
訓。比如介紹數控銑床操作面板,單看書本圖片收效甚微,可以利用斯沃數控仿真軟件讓學生進行模擬操作,或者直接進入車間讓學生進行實物演示,學生自然會深刻牢記。另外,可以用數控作品獎勵學生,比如用數控銑床雕刻一個精致的圖案,數控車床加工一個小獎杯,線切割加工一句勵志的話,小小的鼓勵卻從內心深處打動學生。
三、合理安排實訓,實現教學目標
學生要真正掌握好《數控銑工》這門學科,必須要到車間實訓,鍛煉加工技能才能學到真本領。考慮數控銑床數量的限制及學生的實際情況,應該制定嚴格的管理制度,合理安排車間實訓,確保實現教學目標。
1.安全教育
數控銑床作為機械加工設備,如果操作稍有不慎不但會損壞機床,還很容易出現安全事故。教學工作應當把學生安全放在首位,實訓前必須進行安全教育,讓學生了解安全操作規程,遇到緊急情況如何處理,保證安全事故為零。
2.實行小組實訓制
數控設備數量有限,不能滿足每人使用一臺機床的需求。根據數控銑床的數量將班級學生分成對應的小組,每個小組成員應當合理安排,讓實操性強的學生作為小組長,監督和輔助組員進行實訓,匯報小組實訓報告。既減輕教師的負擔,也提高了教學效率,同時減少安全事故的發生。
3.布置實訓任務,考評和總結
每一次的實訓課,教師都應該根據教學內容布置相應的實訓任務,絕不能有走過場的心理馬虎應付。根據任務的難度制定加工時間,在實訓過程中適當提示和幫助。實訓完畢后對實訓結果進行考評,師生共同總結實訓心得體會,對成功之處給予肯定和表揚,對不足之處給予指正和鼓勵,做到每一次實訓課都切實掌握好知識點。
4.開展技能比賽,以賽促學
關鍵詞:鍵帽;工藝流程;數控
中圖分類號:TG659 文獻標識碼:A
在市場化經濟中,新產品的開發是企業賴以生存和發展的根本,是推動企業不斷進步的源泉。隨著新產品的不斷研制,各種電子設備對鍵帽類零件需求越來越多,該類零件具有外形小、曲面復雜的特點,給生產加工帶來一系列的困難。如圖1所示,是為某型機載電子檢測設備開關上的按鍵,也叫鍵帽。由于檢測設備數量不多,且處于研制階段,所以在制定工藝方案時以數控加工為主。
圖1 鍵帽零件圖
試制過程中,我們初步確定了如下工藝流程:按圖1要求,鍵帽的最大厚度為6.5mm,故毛坯料選用11mm厚的條料;根據鍵帽的長寬尺寸,每個條料上可以排列6個零件。具體的加工流程是:將此條料用壓板壓在機床臺面上,先加工曲面部分,然后翻面用虎鉗裝夾再加工7.7×7.7方腔,最后由線切割統一割斷成形。選擇11mm厚的條形材料,主要是考慮要留夠加工余量,同時考慮到裝夾方式、在加工方腔中的4-R1時所用的φ2立銑刀刀刃長度問題。根據零件的幾何形狀,背面方腔及正面粗加工選用二維模組中的外形銑削加工方法;正面輪廓模型為凸形,且側壁有錐度,選用三維曲面加工中的平行式銑削加工方法進行加工;加工過程中采用φ5球頭刀銑削外表面。為了能使零件曲面完全表現出來,在板厚方向留2mm的余量,使6個零件仍連在一起。然后翻面,用虎鉗裝夾加工7.7×7.7方腔。
在加工過程中,發現毛坯料發生變形,使7.7×7.7方腔和4-R1都出現較明顯的偏差。同時后續線切割工序的加工也受到影響,出現四邊不對等的情況。此外,編程時對曲面采用的平行式走刀加工的表面也沒有達到圖紙要求的粗糙度3.2。零件加工完成后進行首檢,結論為不合格,主要問題為鍵帽的正面輪廓模型中心與背面方腔中心不重合,表面粗糙度差,達不到圖紙要求。
首次試制結果不理想,造成不合格的主要原因是加工過程中毛坯料變形。造成變形的原因有兩方面:一是毛坯厚度余量不足,在加工反面時僅有2mm的連接端面,剛度差;二是工藝流程不合理。造成表面粗糙度差的原因與編程時走刀方式和加工參數有關。針對分析的原因,采取了如下調整措施,具體為:
(1)改變毛坯厚度。通過第一次試驗加工發現,曲面加工深度達到8.5~9mm時,其形狀就可完全顯現。針對第一次加工方案中出現的變形問題,經分析確認,材料厚度增加2mm,即從11mm增加到13mm最為合適,這樣在加工第二個面時就至少有4mm的連接端面。連接處強度增加,變形問題就可以很快得到解決。但同時厚度的增加會帶來一個新問題,那就是零件背面方腔中4-R1的加工難度增大。因零件底厚為2mm,則意味著方腔的加工深度要達到11mm,而φ2立銑刀清角時刀刃長度只有9mm。針對該問題,可采用背面開槽的方法,即在需加工方腔上方,增加10×10(4-R2.5)深6的方孔臺階,那么,φ2立銑刀(刀桿φ6)清角時刀桿和腔壁即可讓開,這樣就達到了方腔徹底清角的目的。
(2)調整加工順序。先加工背面方腔,再加工正面外形輪廓。在加工背面方腔時,由于厚度加大了2mm,所以整個條料幾乎沒有變形,關鍵尺寸7.7×7.7方腔精度可以得到保證,其次在加工第二面時,各零件連接處厚度是從13到4逐漸減小,零件不容易變形。
(3)改變裝夾方式。兩面裝夾均采用虎鉗裝夾,與第一次方案相比,本次將材料加厚,余量增加,使兩面加工時都可用虎鉗夾裝,可靠性和裝夾效率得到提高。
(4)改變編程走刀方式。加工完方腔后開始翻面加工曲面,變平行式走刀為等高式走刀,這樣的走刀方式其優點在于它是按等高線分層加工,刀具在整個加工過程中,受力均勻,切削平穩,能達到較高的表面粗糙度要求。編程時,編制等高式三維曲面刀具路徑,設置切削方向公差為0.05mm,設置封閉外形為順銑,開放式外形為單向銑削,設置間隙選“移動量小于容許間隙不提刀的設定”為平滑,設置邊界,選“刀具在曲面邊界走圓角”的所有曲面邊界走圓角。
(5)調整加工參數。第一次試驗的加工刀具及切削用量的參數為:背面方腔采用φ5鍵槽銑刀加工,方腔4-R1用φ2立銑刀清角,正面粗加工用φ5鍵槽刀去周邊余量,精加工時選用φ5硬質合金球頭刀,精加工時底部周邊留0.2mm銑削余量,粗加工時主軸轉速S=1500R/min,進給速度VF=100mm/min,精加工時主軸轉速S=1500R/min,進給速度VF=100mm/min。此次對參數調整主要在精加工階段,為了提高表面精度,將主軸轉速提到到S=4000R/min,進給速度提到到VF=380mm/min。
經過以上調整后,對鍵帽重新進行試生產加工,檢驗結果表明,零件尺寸、粗糙度等均符合圖紙要求,達到了預期目的,此加工方法在其他類似產品中得以推廣。
通過此次試驗,總結了對鍵帽類零件數控加工的基本規律:三維曲面加工的切削方式是零件表面質量的重要因素,要根據加工對象的曲面特征及刀具特性等進行合理的選擇。合理地確定零件的加工順序和加工余量,可以減小零件在加工過程中的變形;合理地選擇刀具和切削參數,可減小零件加工中的變形,提高加工精度,并改善其加工表面的粗糙度。
參考文獻
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Abstract: Based on the educational concept of CDIO, the syntheses training of Material Shaping and Control Engineering Specialty in Nanyang Institute of Technology has been set up with four links of conceive, design, implementation, operation. According to the implementation conditions of comprehensive practice training, the contents and assessment methods of the syntheses training are explored. Through the syntheses training, students' professional skills and employment competitiveness have been improved.
關鍵詞:CDIO模式;材料成型及控制工程;鑄造;綜合實訓
Key words: CDIO mode;material shaping and control engineering;casting;syntheses training
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2016)35-0205-02
0 引言
CDIO工程教育模式是麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學共同探索研究、創立的教育理念,是歐美20多年以來的工程教育改革的成果。CDIO代表構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)和運作(Operate),它是以項目為載體、以項目為主導進行實施的,是“基于項目教育和學習”的集中體現。按CDIO模式進行教學安排,通過項目設計將整個課程體系有機地、系統地結合起來,可以實現學生知識、能力和素質的共同發展,提升應用型高等教育的教學水平,更好地為企業培養適應崗位需求的高素質、應用型工程技術人才,是當前大批普通高校向應用技術型大學轉型發展廣泛采用的教學模式。
南陽理工學院地處河南省南陽市,是一所地方性應用型本科院校,“地方性”和“應用型”是學校的特點,也是立校之本。材料成型及控制工程專業是2012年機械與汽車工程學院新增專業,專業開設的初衷就是服務南陽市材料成型行業。南陽市的材料成型行業發達,其中鑄造行業占主導地位,根據南陽市制造業的特色以及南陽理工學院服務地方經濟的宗旨,材料成型及控制工程專業的辦學定位就是以鑄造為主,兼顧鍛焊。
材料成型及控制工程專業的培養內容不僅包含掌握材料學科的理論知識,如金屬學基礎、材料成型原理等,還要求具備大量機械類專業的基本能力,如模具設計及加工能力。材料成型及控制工程專業是一個理論性與實踐性要求都很高的,寬口徑、多方向的專業,畢業生主要在生產一線從事技術工作,這就要求學生必須有扎實的理論基礎,還要有很好的動手實踐能力。綜合實訓是一種很好的將理論基礎與動手實踐能力相結合的實踐教學環節。
1 基于CDIO模式設置實訓環節
根據該校材料成型及控制工程專業的辦學定位,綜合實訓的設置以周邊鑄造企業實際生產的鑄件作為項目依托,結合學校軟硬件條件,按照CDIO模式構思―設計―實施―運行四個環節設置實訓環節。實訓具體環節包括:企業現場調研選題環節、鑄造工藝設計環節、鑄件制造環節、檢驗總結驗收環節。
1.1 構思――企業現場調研選題環節
根據人才培養方案的要求,聯系周邊校企合作單位,帶領同學到企業生產現場進行參觀實習,并從企業生產現場選取難度適合的鑄件,作為綜合實訓的工程項目,以整體項目的形式下發學生,供學生選擇。學生5~7人分成一組,分組按照能力均衡的原則進行,每組內既有基礎知識扎實的、也有設備機床操作熟練動手能力強的同學,每組制定一名同學作為組長,負責整個項目組每位成員的工作任務指派以及任務時間節點控制。各項目組選定題目后,在指導教師的協助下,分析項目的需求,開始進行文獻檢索工作,通過圖書館、網絡等形式查找項目相關的文獻資料,結合在企業參觀實習心得,策劃項目的具體實施方案,指導老師審核后進入下一環節。
1.2 設計――鑄造工藝設計環節
指導老師協助項目組組長制定設計環節項目進展計劃,根據每名組員特點安排鑄造工藝的設計工作,明確每名組員的具體工作內容及時間節點,將鑄造工藝設計環節劃分為三維建模、澆注系統設計、鑄造工裝設計、繪制二維工程圖、編寫鑄造工藝卡,鑄造模擬軟件分析等環節,落實到每名組員。在此環節中,培養組員的團隊合作精神,以及《鑄造工藝學》、《鑄造合金及其熔煉》、《鑄造模具設計》等核心理論課程的知識的綜合運用。在設計的環節中,不僅要設計出合理的工藝方案,方案還必須具備可行性,即能夠在預定時間內,在學?,F有的實驗加工設備條件下能夠實現,要根據現場狀況及時調整初步設計方案。
1.3 實施――鑄件制造環節
鑄件制造環節主要培養動手操作能力,分為鑄造工裝加工、熔煉澆注兩個主要環節。在完成對前述環節方案的優化調整后,開始項目的實施環節。該環節工作量較重,老師指導項目組組長合理分配工作任務,保證各個環節之間運行的連貫性,落實時間節點任務。通過該環節的進行,可以培養學生協同合作精神,以及機械加工方面、熔煉設備操作方面的專業技能。完成該環節后,項目要求的鑄件已經制造完成,經初步檢查后,進入下一個環節。
1.4 運行――檢驗總結驗收環節
在獲得項目要求的鑄件之后,要對鑄件進行嚴格的檢驗。進行鑄件的尺寸測量,性能測試、金相組織分析,并撰寫質檢報告,并以項目組為單位進行總結匯報,每名組員都必須就某一設計生產環節進行講解。老師作為產品客戶方,對產品、質檢報告以及設計生產流程文件進行審核。該環節培養學生的表達展示自己的能力,給學生灌輸工程項目的最終目的是向客戶提供合格產品和優異服務的理念。
2 實訓的條件保障
按照CDIO模式開展綜合實訓活動,要求學校必須具備一定的軟硬件條件。
首先,實驗硬件方面,必須有足夠的機械加工設備以及熔煉澆注設備。目前南陽理工學院的金工實習基地、先進制造技術實驗室擁有數量較多的常規加工設備,如銑床、車床、鋸床、鉆床、數控加工中心,以及特種加工設備如電火花、線切割等。材料成型及控制工程專業實驗室有中頻感應電爐、坩堝熔煉爐、熱處理爐、鋁合金精煉設備等全套的熔煉澆注設備及工具,以及三坐標測量儀、直讀光譜儀、綜合力學性能試驗機、金相顯微鏡、掃描電鏡等實驗檢測設備。軟件方面,學院機房擁有的二維三維繪圖軟件以及鑄造模擬軟件ProCAST,用于鑄造工藝工裝的設計。
其次,指導教師必須是雙師型教師。實訓的指導教師均是有企業工程實踐背景的教學經驗較豐富的教師,能夠幫助學生解決在項目實施過程中遇到的各種工程難題。
最重要的是必須有企業的合作。目前南陽市及周邊7家規模較大的鑄件生產企業均設有學院的校企合作實習實踐基地,可以為綜合實訓提供多樣性的題目及技術支持,可以實現“真題真做”,達到CDIO模式要求的的項目化教學安排。
3 實訓的實施
綜合實訓一般開設在第7學期最后四周,是畢業設計前最后一個教學環節。各環節任務以及時間節點如下所示。
企業現場調研選題環節3天,包括實訓動員及安全教育、企業現場參觀實習選題、資料收集整理、制定項目總體實施方案。
鑄造工藝設計環節5天,要求繪制鑄件三維模型、設計澆注系統、設計鑄造模具、繪制工裝二維工程圖、制定熔煉工藝、編寫鑄造工藝卡,鑄造模擬軟件仿真分析。
鑄件制造環節8天,要求加工鑄造模具和其他輔助工裝、進行熔煉前準備工作、熔煉合金、配制型砂、造型或金屬型直接澆注、鑄件清理、熱處理。
檢驗總結驗收環節4天,鑄件的尺寸測量、成分測試、力學性能測試、金相組織分析,撰寫質檢報告,項目總結材料、演示匯報。
4 實訓的考核體系
實訓的考核體系是對學生的實踐環節教學目標是否實現及實現程度的綜合價值判斷,不能簡單地使用一個分數來評價,而必須是一個綜合指標,是一種過程考核加最終產品質量考核的符合模式。每個環節完成后都要求對項目組每名組員對項目的貢獻度進行量化考核,作為每個環節的成績,其中貢獻度包括:考勤、小組討論方案記錄、分配任務的完成度以及時間節點的控制情況。該部分成績占總成績的60%。最終產品質量考核以項目產品質量的優劣進行打分,占總成績的40%,按企業產品質量要求對鑄件打飯,包括鑄件尺寸、材料、粗糙度、力學性能、金相組織等內容。打分過程采用學生互評和導師評定相結合的形式進行,充分調動學生的積極性和責任心。
5 存在的不足
在四周內獨立完成整個鑄件制造的全流程,包括工藝設計、工裝加工、熔煉、澆注、鑄件檢驗等環節,內容繁雜,為了保證完成度,項目只能選用企業相對簡單的鑄件,對于工程認證要求的復雜工程問題處理能力的要求還有一定的差距,后續將進一步增加綜合實訓時間和更新實驗加工設備等手段,逐步增加項目難度,更加貼近現場,貼近生產實際。
6 結束語
綜合實訓是南陽理工學院材料成型及控制工程專業學生進行畢業設計前,最后也是最全面的一次專業技能的綜合訓練。綜合實訓實施效果的好壞,直接關系到學校的人才培養質量的優劣。按照CDIO模式開展的綜合實訓,以企業真實產品為項目目標,比對鑄造企業的實際的生產檢驗流程,設置實訓環節,開展的以項目為引導和主要載體的實踐教學,使學生成為教學過程的主體,參與項目的構思―設計―實施―運行全過程。經過綜合實訓環節的訓練,既提高了學生學習的積極性和主動性,又可以使學生靠近生產實踐,縮短從課堂到車間的空間距離,從普通大學畢業生到合格現場工程師的時間距離,從而提升學生的專業技能,提高了就業競爭力。采用CDIO模式開展綜合實訓,符合當代工程教育的發展趨勢,為未來學校進行OBE工程教育模式改革,奠定良好的基礎。
參考文獻:
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隨著科技的發展,計算機技術的日益成熟,MasterCAM軟件雕刻加工技術得到普遍應用。但在實際應用中還有許多方面亟待提高,筆者通過多年經驗總結了幾點MasterCAM軟件的應用經驗,希望對業內同行有所幫助。
MasterCAM 是目前國內外工業企業廣泛使用的CAD/CAM集成軟件,以PC為平臺,在Windows視窗環境下使用。MasterCAM v9版本包含Design--設計模塊、Mill--銑削模塊、Lathe--車削模塊、Wire--線切割模塊。文字功能明顯加強,新功能MasterCAM系統字體的出現便利了使用者。最顯著的改善是添加了很多切削方式,可以處理2- 5軸數控銑削加工編程,建雕刻模型,用適合的處理手段可以產生不同的文字雕刻的效果。在雕刻中的產品實踐加工中,使用小直徑的刀具加工可能使刀具折斷,進給量應該很小,為使切削線速度足夠快,主軸旋轉速度一定要很高,所以要使用高速加工中心,使刀具產生上萬轉的轉速。工藝具體如下:大區域與小區域區要區別對待,粗加工時要使用大直徑的刀具削去多余的部分,再選擇小直徑的刀具進行精加工。下文將引用實際案例進行講解。
一、建立加工所用文字模型
MasterCAM中文字定義由圓弧、線、NURBS曲線組成。單擊“CreateNext menuLetters”文字建立對話框彈出。包含字體、字號、定位方式及以某一直徑圓建立環形文字等參數。選字體、定位方式、大小后編輯文本文件,點擊確定后,二維文字建立成功。如果要建立實體文字,可以在建立二維文字前提下用投影、拉伸等手段處理。但要注意,文字建立時局部不便加工,應考慮技術要求、刀具、機床條件選擇文字字體,不便加工部位修整局部。
二、線形、凹凸型、曲面型雕刻的實現方法
(一)線形雕刻法
先行設定輪廓線,然后按照指定輪廓的邊際進行雕刻,與Mastercam中的外形銑削相似,但要將刀具中心設置在輪廓線上,雕刻后的輪廓大小與所用刀具的直徑大小成正比,根據設計要求,在雕刻作業前,先要按設計需要來挑選符合要求的刀具。
(1)線形文字建立:選擇主菜單里的“CreateNext menuLetters”,文字建立對話框彈出。在此對話框中可設置字體及其定位方式、大小,然后輸入文本內容,點擊確定,二維線形文字就建立成功了,如“65 4 3 2 1”。
(2)作業解析:在主菜單中選擇“ToolpathsContour”,連接方式選擇為窗選(Windows),框選擇“6 5 4 3 2 1”,單擊DONE,出現刀具路徑參數對話框,然后在空白處點擊右鍵,加入一把直徑為?5的中心鉆。 接著點擊“contour parameters”。將“compensation type”(補償類型)設為“off”,depth設為0.2,點擊“確定”即完成刀具路徑的生成。接著點擊“operations”。點“verify”,即可對加工路徑進行模擬。重新點擊“operations”,再點擊“post”。點擊“ok”出現對話框,將文件名改為“線性雕刻”,點擊保存。出現加工程序。將加工程序改為與機床一致的格式。
(3)技術深入探討:Mastercam中的外形銑削是一般在下刀所在位置以外,刀具以用任意角度下降至工件側面,然后通過對進退刀方式的應用,達到切入要求。注意:雕刻時需要從工件中間著手,垂直將刀具插入材料中進行雕刻,垂直下刀時刀具受力不要太用力,如此以來在線形雕刻時,刀具要選擇垂直吃刀能力強的,而且Z軸下刀時進給量要盡量給小一些,約為80-100mm/min。
(二)凸凹型雕刻
通過對凸凹型雕刻方法的研究,我們發現挖的如果為文字圖形材料,則加雕刻后文字凸起,反之則呈凹進狀。
(1)模型的建立:找到主菜單中“CreateNext menuLetters”選項,并單擊,將字體設為黑體,尺寸50毫米、定位方式設定為水平,輸入“昌”,點擊確定。
(2)凹型處理加工:通過尋找ToolpathsPocket選項,選擇串連方式為窗選(Windows),框選“昌”,選擇刀具路徑的搜索點,點擊DONE,刀路參數對話框出現。
(3)模擬仿真:點“verify”,即可對加工路徑進行模擬。
(4)技術探討:由于在凸凹型雕刻中選挖槽加工方法,雕刻時可選以下兩種方法:1斜插式;2螺旋式,這樣能夠保護刀具,延長使用壽命。
(5)凸型文字加工:凸型加工方法可以參照上述凹型加工法,需要在邊緣預留位置,也就是挖除文字和邊界間的材料。其他加工方式可以參照上文所述你的凹型加工法。
(6)凹凸雕刻作業會產生大量殘料,經常使用下述方法規避殘料問題:①切削間距的百分比(Stepover)改??;②挖槽走刀方式改變;③刀具直徑改變;④上述方法如果都不管用,就要考慮使用殘料加工方法了。
(三)曲面型文字雕刻分析
(1)模型說明:在一個內圓弧面上加工一個警示箭頭,在圓弧面上等深度。首先采用I-DEAS軟件建立模型,保存為IGES格式,然后導入到Mastercam軟件內。
(2)仿真模擬。
(3)數控程序:點擊“operations”。點擊“post”,彈出一個對話框,點“ok”,把文件名改為“曲面型文字雕刻”。
(4)加工處理方法:在主菜單中找到ToolpathsSurface選項,考慮設計要求選合適的雕刻方法,粗加工選擇曲面挖槽加工方式,選擇平行銑削加工方式做半精加工和精加工,按照高速加工中心加工參數設定各參數進行雕刻。
參考文獻
[1]吳長德.Mastercam 9.0 系統學習與實訓.機械工業出版社,2003.
關鍵詞:互動式;數控加工編程;三位一體
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1672-5727(2013)11-0123-02
傳統本科院校在數控機床類課程的教學中,由于各方面條件的限制,對數控編程及加工技術只是作為一個章節,對學生的實踐環節要求不高,學生對編程理論及編程方法的理解也不夠深刻,嚴重制約了學生創新思維和動手能力的提高,極大地影響了教學質量與教學效果。我院以應用型本科學生動手能力的培養為目標,積極改變傳統的教育模式,注重理論與實踐相結合,試圖探索一種適合機械設計制造及其自動化專業數控方向應用型本科教學行之有效的方法,旨在培養時展要求的創新型人才。
數控加工編程這門課程正是數控方向學生理論與實踐相結合的典范,也是我院機械設計制造及其自動化專業的一門專業主干課程。教學的目的是使學生在了解數控加工技術基本概念的基礎上,掌握數控車、銑、加工中心及線切割機床的編程和操作方法,培養學生數控刀具的選擇和數控工藝分析的能力,為后續數控系統原理及應用的學習打下良好的基礎。
互動式理論教學方式
互動式理論教學法在教學過程中應以師生之間的互相尊重為基本前提,以教學過程中的溝通交流為基本特征,以發現和解決問題為教學載體,最終達到激活學生的問題意識,在相互啟發中消除疑惑的目的。
互動式理論教學方式的實施步驟為:課前預習——拋出問題
——引導式回答——引出式講授
——間歇式發問——討論式作答
——總結陳述——課堂小結。下面以講授“數控立式加工中心鉆鏜循環”為例,進行分析。
首先,在課前預習的基礎上,拋出問題并作引導式回答。在已經對加工直線快速進給指令G00和工作進給指令G01熟知的前提下,拋出所示圖形(如圖1所示),加工圖中所示的1號、2號和3號孔。之后,可以引導學生根據圖中所示數字的順序思考作答。
得出孔系的加工路徑如下:1(G00定位1號孔)——2(G00下刀到安全高度)——3(G01切削加工)——4(加工完成,G00退回)——5(G00抬刀到2號孔安全高度)——6(G00定位2號孔)——7(G01)——8(加工完成,G00退回)——9(G00定位3號孔)——10(G00)——11(G01)——12(G04暫停,光整加工)——13(加工完成,G00退回)——14(G00返回初始點)。根據這樣的路徑,學生就可以按照比較清晰的思路用G00和G01指令不斷地切換達到加工目的。但是,這樣的加工方法對于數控系統來說讀取時間較長,加工緩慢,而且程序冗長,與數控程序簡單、明了的目的相悖。
其次,引出式講授穿插間歇發問。提醒學生回憶以往的學習內容:參照數控臥式車床編程的一種方法——固定循環指令——是不是有一種指令可以將幾個程序段合而為一呢?如果可以,怎么合?哪些路徑可以合起來?引發學生之間的討論,進而對鉆鏜固定循環指令展開詳盡的講解。
再次,討論式作答并作總結陳述。以提問的方式請學生對剛剛講述的指令對號入座:采用簡單鉆孔循環指令加工1號孔,采用深孔往復排屑鉆孔循環指令加工2號孔,采用孔底有暫停的鉆孔循環指令加工3號孔。得出的最終加工路徑:1(定位1號孔)——2——3——
4(用一個指令G81完成)——5
——6(定位2號孔)——7——8(用一個指令G73完成)——9(定位3號孔)——10——11——12
——13(用一個指令G82完成)——14(返回),使原來要用14個程序段完成的指令用5個程序段完成,大大簡化了編程。
之后還可以對本節內容進行總結陳述。這樣,學生可以很容易地理解并掌握概念,同時也可以體會到同一個表面的加工可以通過不同的方式得到,但是考慮到現代加工的經濟性問題,則必須選擇一種最方便快速的方式。
目標式課后實驗
每一種類型的機床編程方法講述結束之后,都會安排3個課時的機床實驗環節,讓學生有針對性地對課堂所學的編程方法作更進一步的理解和掌握。仍然以圖1所示的零件為例來簡要說明實驗過程。
在實驗時,先將學生分成3~4人一組,每組學生拿到的只是一個長方體的毛坯零件。學生拿到毛坯件之后,可以分工合作。首先,分析零件圖紙,看清設計基準、技術要求、精度要求等內容,觀察加工對象的類型,選擇合適的機床及刀具材料與類型。同時,也要對拿到的零件毛坯的工藝性做簡單分析,確定毛坯余量是否充分及均勻,毛坯件如何定位裝夾等。
其次,要對零件做更詳盡的工藝分析。分析的內容包括工序的劃分,工步的安排,走刀路線的確定,切削參數(切削深度/寬度、切削速度Vc、進給量f)的選擇等。需將這些內容細化之后填寫數控加工的刀具卡和數控加工工序卡。
再次,在編程之前還需進行數值計算。主要根據每個工步的加工路線確定基點及坐標值,在圖樣上畫出走刀路線。然后就可以根據事先安排好的加工路線加入刀補之后進行加工。因為實驗的機床都具有刀具補償功能,此時,可以根據零件輪廓進行編程。
最后,將以上所有準備工作完成之后,就可以安裝毛坯,保證毛坯的安裝精度;安裝刀具,進行對刀操作;輸入所有的程序及刀補參數,對車床試運行加工。在粗加工時或空走刀時,盡量選擇大的切削用量和加工速度;精加工時,則選擇較高的主軸轉速和較低的進給速度,以保證加工精度。
經過一個零件完整的編程實踐,可以讓學生深刻地體會到編程不僅僅包括程序編制,編程之前的工藝分析也是必不可少的重要環節。通過本課程的學習與實踐,不僅加深了學生對課程本身的認識,同時也強化了與機械制造技術基礎課程的聯系,為后續的專業課程設計奠定了實踐基礎。
拓展式實習實訓
正常的教學環節結束后,還會安排為期4周的CAD/CAM實訓,內容包括兩周的CAD/CAM軟件實訓和兩周的加工實訓。兩周的軟件實訓主要運用UG進行三維造型設計,通過UG軟件的CAM功能,按照圖2所示流程完成圖紙的仿真模擬,可以根據模擬結果修改加工參數。兩周的加工實訓則是對實驗的補充,可以滿足每名學生都能上機操作的要求。同時,進行宇龍仿真軟件的實訓,將數控車、銑、加工中心等機床的實際加工操作,以虛擬的方式展現出來,使學生真正實現仿真與實操的結合,能更加深刻地理解先進制造技術的概念。另外,課余時間,我院還鼓勵學生參加數控中級、高級培訓,為學生的就業添磚加瓦。目前,我院機械系2010、2011兩級學生已完成了數控中級工的培訓和考核,部分學生已順利拿到了數控中級工證書。
結語
教學、實驗、實訓三位為一體的人才培養模式,可以構成一個相互交叉、相互融合、相互滲透的有機整體,有效提高了學生的學習興趣,學生愿意主動去操作、去練習。輔助的考級考證培訓也大大提高了學生對數控機床操作的積極性,為應用型本科人才的培養做出了很好的實踐。由于此類課程的專業性,講述內容相對枯燥,需要我們在教學過程中不斷搜集相關的多媒體教學資源,使學生更形象地接受所學內容。另外,在有條件的情況下,不應該只重視編程能力的培養,在對內容熟練掌握的前提下,應自行設計伺服系統,并在普通機床上進行數控化改造。
參考文獻:
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