时间:2023-03-13 11:08:45
绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇五轴实训总结,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!
二、实训目的:了解普通车床的工作原理,工作方式、结构特点各部件的用途,并掌握普通车床和立式升降铣床的基本操作。车工对应的机器主要是车床,车床主要由变速箱、主轴箱、挂轮箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾座、床身、丝杠、光杠和操纵杆组成。车床是通过各个手柄来进行操作的。在了解了各个手柄的作用之后,老师按照图纸要求给我们示范了一遍今天需要完成的一个小型零部件的加工过程,并给我们指导了注意事项。我们的任务是要加工出大圆直径20mm,长5mm,小圆直径15mm,长10mm的小型零部件。精细的操作要求,认真仔细的数据计算分析,都是对我们没有做过实际车间工人的学生的严峻考验。正是因为缺乏经验和耐心,在零件加工的最后一步,我就因为操之过急而将零部件大圆部分的长度切成4mm而痛心不已。可见,车工虽然不那么累,却是精细活儿,需要精神高度集中,对技术要求也高。(根据题目要求进行修改)
三、实训内容:利用普通车床加工阶梯轴,并用立式升降铣床洗键槽。(如图1-1)
四、实训材料:选φ32长100㎜的45号纲棒料。
阶梯轴工艺过程:在车床上,先车阶梯轴的一端端面,然后车外圆,倒角,在铣床上,铣键槽,去毛刺。
下料车端面粗车各外圆半精车各外圆精车各外圆倒角划键槽加工线铣键槽
五、实训工具:
90°硬质合金刀、切断刀、铣刀、三爪钥匙、刀具扳手、三爪自定心卡盘、游标卡尺、直尺、划线针、动扳手、普通毛刷。
六、实训过程:
加工时因注意的事项:
a、工作时必须精力集中,不准擅自离开机床。
b、工件和车刀需装夹牢固,以免工件和车刀飞出伤人。 c、工件旋转时,不准测量工件。
d、工件安装好后,三爪扳手必须随手取下,以免不注意开动车床,以免扳手飞出伤人。
1、取料:根据图纸的要求选取φ32长100㎜的45号纲棒料。
2、根据图纸的要求对于胚料的选取并理定加工顺序。
3、刀具的安装:用刀具扳手对刀架上的螺钉进行扭送,将90°硬质右偏刀放入刀架右偏65°。利用顶尖头的高度来调节刀具刀尖的高度,调节好后并刀架上的螺钉用刀具扳手扭紧,切断刀的安装与90°硬质右偏刀安装方法一样。刀具安装好以后,把刀架上的手柄扭紧,以固定整个刀架,以免加工时刀架松懈,不利于切削。
4、材料的安装:用三爪钥匙将三爪自定心卡盘扭开,将材料装夹上去。再用三爪钥匙扭紧自定心卡盘,把三爪钥匙拿下来。开机检查材料在旋转时是否有甩摆现象,如有甩摆现象,关机对材料进行调整,调整后在开机检查材料是否还有甩摆现象。直到材料在旋转中没有甩摆现象才可以进行加工。
5、准备好加工中要使用的工具如游标卡尺、图纸放在方便拿的地方,以方便使用。
6、准备完全开始对毛胚料进行加工,要进行工艺分析。加工顺序因应为粗加工、半精加工、精加工。
7、由于阶梯轴加工的精度要求较高,所以在加工过程中要不断停车,用游标卡尺进行测量尺寸,保证尺寸的要求。工件在旋转时不能进行尺寸的量取,也不可能用手去触摸工件,以免打坏游标卡尺及伤手。
8、工件切削好以后,关掉机床,等工件自然停下来,再用游标卡尺根据图纸上的尺寸要求进行测量,尺寸无误后,在开机换切断刀在切断处切一个槽,在前端和后端进行倒角。再切断工件,然后停机。
9、将车好的阶梯轴用划线针和直尺对键槽划线定位。
10、用活动扳手松开铣床上固定工件的螺钉,将工件装夹好,并将铣床上的横向工件台和纵向工件台进行定位。定位好以后开动铣床进行键槽的铣销工作。
11、铣好键槽以后,关掉铣床电源,再用普通毛刷对工作台进行清扫,然后懈下加工好的零件。
12、将以加工好的零件对照图纸进行彻底的测量尺寸。
13、对普通车床和立式铣床进行清扫,并放置好所用的工具,然后对机床打油。
【关键词】校园景观;主题空间;文化空间;融合
1、概述
校园景观有其公共开放空间的功能需求,又有其教育性质的特殊场所需求。校园是科学、技术、文化的荟萃之地, 其文化景观能够激发学生的好奇心, 它所营造出的校园氛围具有真正的、最广泛意义的教育内涵[1]。因此在景观空间的处理上,专属性和文化性就显得更加重要。笔者就以许昌市高级技工学校景观设计项目为例,对方案过程中所碰到的校园空间与文化的融合这一问题,进行思考和探索。
2、项目背景
许昌市高级技工学校位于许昌市区,是许昌市唯一一所高级技工学校。新校区基地整体为南北向矩形,规划总用地面积47.15公顷。新校区景观分为南北两期进行建设,一期设计与二期设计在理念,结构,设计手法上均一脉相承,具有连贯性和整体性。本文主要就一期景观设计的方案进行项目总结。
3、景观结构
景观结构可概括为“一轴”+“两翼”+“三片区”。
3.1 中央主题景观轴(一轴)
轴线位于中央,贯通南北,组成一串疏密有致,张弛有度的广场序列。形成景观性、文化性、韵律感三合一的核心轴。
3.2 疏影园(两翼)
两翼位于中央主题轴两侧,挖掘许昌“梅花文化”,营造大面积集中生态绿地“疏影园”,与中央主题轴硬质景观形成互补和差异性发展。通过自然地形的营造,提供完整的生态化,园林化区域,满足师生放松身心,敞开心扉,感受自然的心理需求。
3.3 三片区
根据校园功能分区,三片区分别为教学实训区、学生生活区和综合行政区。根据不同分区的功能性质,营造相应的场所景观,力求做到以人为本。
4、文化主题
许昌乃人杰地灵之处,新校区的景观拥有浓郁的文化氛围,文化主题系统主要通过“地方文化轴”+“技工文化轴”来表现。
两条“文化轴”是两串连续的文化空间序列,对于文化轴线的感知,不应只是单纯的各文化空间感知的叠加,而是有一系列连续的印象,最终形成整体的感知[2]。
4.1 地方文化轴
“地方文化轴”是东西横轴,主要依靠许昌的“钧瓷文化”“三国文化”支撑。
轴线连接东入口广场,钧瓷水景广场,魏都广场和西入口桥,成为一条大气开敞的文化景观视觉通廊。
4.1.1钧瓷水景广场
钧瓷水景广场取自许昌“钧瓷文化”,这条人行步道广场始于东入口止于新校区核心建筑图书馆,不仅承担重要的集散功能,交通功能,学生还可以在这里举行各种集会活动,同时感受校园独有的人文气息和标志性元素。
为了表现钧瓷文化,方案着重从两点提炼钧瓷的特性来进行展示,分别是色彩和肌理。
钧瓷的釉色灵活,变化微妙。“入窑一色,出窑万彩”,乃是对钧瓷的最高褒奖。抓住这一色彩特点来做文章。在这里则又隐喻学校是人才培养的源泉,入校的学生经过学校的培育,将成为在社会各行业出彩的栋梁之材,从而最大限度的凸显技工学校的特色。
钧瓷的釉面肌理也是其一大艺术特点,钧瓷在烧制过程中会出现多种流纹,进一步增强了釉面装饰的效果,比较常见且为人们欣赏的有冰片纹,即在釉面上出现像冰片一样不规则的裂纹。这也正是方案中所要体现的钧瓷肌理特性。
钧瓷水景广场,水景是其核心景观。在设计手法上,主要通过流动的水景与灯光组合的形式来表现“万彩”的概念。池底也做了特殊处理,通过平面铺装的构成和不同的设计标高的分层,将冰裂纹和勾缝的意象概念表达出来。
4.1.2魏都广场(图书馆下沉广场)
图书馆是整个新校区的核心建筑,其外形厚重,取自“东临碣石”。魏都广场的文化主题取自许昌的“三国曹魏文化”。魏都广场的亮点在于,设计了一大幅文化景墙来迎合原来将近4米的下沉高差。景墙高4.2米,宽42米,大气恢弘,整体景观与厚重的建筑相协调。在功能上是台阶挡墙,适当地分隔空间,阻断视线,使空间变得更为生动有趣。在形式上,采用主题浮雕的元素,将三国曹魏文化展示于墙上,并且注重材质的变化和细节的雕刻,来避免大尺度景墙的生硬违和感。从而实现功能与形式的统一,空间与文化的融合。
4.2 技工文化轴
“技工文化轴”是南北纵轴,通过中央主题景观轴串连“天工之门”、“开物广场”、“鲁班广场”、“传技广场”、“名师苑”五个文化主题节点。
4.2.1开物广场
从空间和文化意境上可概括为:天圆地方,序列先端,开门见山,渐入佳境。
开物广场的文化内涵取自宋应星的《天工开物》,一部具有奠基意义的科学技术专著。广场布局方正,尺度空间较大,为新校区的门面景观,标志性的天工开物碑(主题雕塑)立于广场中央,具有很好的文化形象展示作用。
4.2.2鲁班广场
从空间和文化意境上可概括为:开敞空间,刚柔并济,阵列有序,实训有道。
鲁班广场毗邻实训楼,是景观轴上最主要的师生开放性活动空间,硬质场地上根据甲方要求设置鲁班大师的雕塑,以其为视觉焦点,布置草坪绿化空间和休憩小品。在小品的设计上也花了番心思,小品被赋予了文化内涵,例如以“鲁班锁”为模型的灯箱坐凳,以“鲁班尺”为意象的特色铺装,值得玩味。主题展示的细节,平添的不仅仅是景观元素的丰富性,当其与环境相融,增加的更是场所的专属性和领域感。
4.2.3名师苑
从空间和文化意境上可概括为:静谧空间,浓荫庇护,文化深邃,意境升华。
名师苑毗邻教学楼,属于轴线空间序列的尾声,其实质是尺度宜人的林荫广场空间。在两侧高大的乔木遮护下,草坪空间和步道空间有序分割,给整个空间罩上一层庄严感。在林荫下对称布置各技工名师的简介牌,结合灯箱设计,古朴而不失现代,从而打造出一个勉励人心,发人深思的文化空间。
5、结语
校园景观空间的设计应以师生为本,不仅仅使生活行为上得到便捷,更应该探索如何对行为本身进行有益的影响或是有益的引导。学校是育才树人的地方,空间的文化性尤为重要。所谓空间和文化的融合便是指,空间设计中渗透着对基址和城市的历史与环境的多重隐喻,作品深层的文化含义使之具有地域性和归属性[3]。以许昌市高级技工学校景观设计项目为例,从整体的景观结构到详细的节点设计,笔者都试图层层深入地赋予其文化内涵,并用两根主线串联――当地文化和技工文化,旨在创造出具有场所精神的校园文化空间[4]。
参考文献:
[1]克莱尔.库伯.马库斯,卡罗林.费朗西斯.人性场所――城市开放空间设计导则[M].北京:中国建筑工业出版社,2001:165-166.
[2]刘滨谊,张亭.基于视觉感受的景观空间序列组织[J].中国园林,2010,26,(11):31-35.
[3]刘熙倩,闫芳,李国光.从哈格里夫斯的景观设计理念谈校园景观设计[J].山西建筑,2009,35,(11):21-22.
关键词:专业学位研究生;工程实训模式;教育
中图分类号:G642.8 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)04-0036-02
一、引言
目前,我国机械工程研究生的培养方向一直以学术型为主,学术型研究生基础理论知识较扎实,但解决工程实际问题的能力相对不足的矛盾逐渐凸显出来,当前研究生培养模式就是造成这种现象的主要原因之一。因此,探讨一种行之有效的机械工程专业学位研究生工程培养模式,成为了当前研究生教育的重点内容之一。
自恢复研究生教育以来,我国机械工程研究生的培养方向一直以学术型为主。每年毕业的机械工程研究生主要为高等院校和科研单位培养,从事科学研究及高等教育工作。而学术型机械工程研究生主要以基础理论为主,存在工程实践方面不足等问题。目前,以市场化为主导的国家经济模式使机械工程研究生的数量在不断增加,机械工程毕业研究生数量使高校和科研单位饱和,多数研究生将以大中型企业等单位为就业的主体。因此,为了适应当前大中型企业及国家经济发展的需求,对研究生工程能力的要求越来越高,并成为当前研究生教育的重点内容。
综上所述,在研究生工程能力的培养中,存在一些不足之处,制约了研究生的培养效果,达不到社会对研究生的期望值。因此,很有必要对机械工程专业学位研究生的创新素质和科研工程能力的培养模式进行研究,为机械工程专业学位研究生的教育提供一种有效地、可行的教育模式。
本文主要对基于工程项目的机械工程专业学位研究生工程实训模式进行研究,结合本人所指导的机械工程专业学位研究生的培养,以企业项目案例为平台,对其科研工程意识、科研工程知识及科研工程能力等方面进行培养,使其具有较强的创新素质和科研工程能力,为其他研究生的培养模式研究提供理论依据。
二、科研能力和创新能力的基础培养
科研基础知识和科研意识是科研能力和创新能力的基础。科研基础知识主要包括与研究方向相关的机械和电气控制方面的理论基础知识和应用软件方面的知识,如机械原理、高等数学、理论力学、现代控制理论、二维和三维工程绘图软件等基础知识和应用软件;科研意识主要是指科研工程项目的前瞻性能力和创新欲望。
(一)基于实际机械系统的学习模式
课堂教学的理论知识仅仅是工程项目实施的基础知识,将这些基础理论知识应用于工程项目的实施,还需要不断提高科研工程知识。本项目以6-DOF串联机械臂系统为例,指导和加强研究生学习与机器人相关的理论知识以及工程项目实施方面的知识,了解国内外机器臂的发展动态,加强掌握科研基础知识,增强研究生的科研工程项目实施的意识。
以首钢莫托曼机器人有限公司研制的6-DOF串联机器人系统为例,启发和诱导研究生掌握该机械人研制的关键科学问题和工程实施中关键工程工艺问题等,包括运动学、动力学和机械系统设计等方面。针对每部分关键科学问题和工程实施中关键工程工艺问题等,发挥研究生的主观能动性,对机械臂进行系统的研究,进一步完善研究生的科研能力和创新能力。
这种通过实际案例的学习方法可以理论联系实际,使理论学习内容可视化,直接验证理论学习的可行性,加深了学生对课程内容的理解,促进了理论知识在工程方面的应用,同时也增加了学生的学习兴趣。
(二)基于已实施的科研工程项目,探索性实践教学模式
基于已实施的国家基金项目“串并混联拟人机械腿的力约束及动载协调分配问题研究”,指导学生探索性学习机械工程项目实施方面的知识。首先,引导学生掌握该项目立项的依据,即项目实施的工程和科学意义,同时使学生了解该项目的研究内容以及研究内容及创新点提出的工程科学意义。然后,针对研究内容,引导学生展开研究,启发诱导研究分组进行运动学、动力学、机械系统设计等方面的实践,进一步提高科研工程实施能力。最后,研制串并混联拟人机械腿样机。
(三)科研工程培训总结
对已进行的工程案例进行总结,发现自身的不足之处,提高相关科研理论知识和工程项目实施方面的能力,写成科研工程论文,以提高研究生的总结能力,对研究生今后的工作奠定基础。
通过上述学习方式,巩固了研究生的科研基础知识,增强了研究生的团队协作意识、科研动力及兴趣,有利于研究生激发出创新思维,也有利于营造一种和谐向上的学术氛围。
三、科研专业知识及科研能力的培养
科研工程专业方面的能力主要是指在项目实施过程中,理论知识及工程实践经验等的运用能力。本文主要通过探索性实践的方式,来检验研究生科研能力的掌握程度。以一种新型双轴颚式破碎机的设计为例,增强研究生的科研和创新能力。首先,对目前颚式破碎机进行调研,发现现有破碎机的不足之处以及需要改进的地方;其次,基于现有破碎机的不足之处,提出新型颚式破碎机方案,解决现有存在的问题;然后,对新型颚式破碎机进行性能研究并进行设计方法研究;最后,研制样机并进行实验研究。
通过对当前颚式破碎机的调研,发现当前颚式破碎机存在破碎物料不均匀、破碎效率低、颚板磨损厉害、很难实现超细破碎以及耗能大等缺点。为克服传统颚式破碎机的不足之处,提出了一种新型的双轴复摆颚式破碎机。
对这种新型双轴复摆颚式破碎机的行程特征值、运动学、动力学等性能进行研究,给出各性能的分布规律。首先,应用遗传基因方法对新型双轴复摆颚式破碎机的结构参数进行优化,给出合理的结构参数,同时考虑加工与装配工艺性,设计了一种双轴复摆颚式破碎机样机;其次,对这种样机进行试验研究,结果表明,同样破碎500kg的物料,单轴机需要269s,而双轴机只需要52s,只占单轴机破碎物料所需时间的五分之一;然后,在细料占总成品的比例上,双轴是单轴的2.5倍,在每小时的生产能力上双轴是单轴的5.2倍;最后,在衡量破碎机产能的指标值S上,双轴是单轴的2.5倍。因此,综合上述的分析和数据认为,新型双轴复摆颚式破碎机的性能明显优于单轴破碎机,具有很好的工程应用价值。
四、结论
本文基于实际工程项目的机械工程专业学位研究生培养模式的研究,提高了研究生的科研素质及创新能力等,研究生获得了一定的成绩。在这个过程中,研究生研制了拟人机械腿、颚式破碎机等样机,提高了工程能力。同时,还撰写和发表了多篇学术论文,授权了多项发明专利和实用新型专利。
参考文献:
[1]张红,张翼宙.培养研究生创新能力全面提高科研素质[J].中医教育,2007,26(3):54-57.
[2]林秀英,杨炳钧,刘邦凡.试论研究生素质教育与英语教学[J].西南师范大学学报,1999,(1):57-60.
[3]李薇,喻良文,吴文如.学生科研能力培养的探索和实践[J].医学教育探索,2010,9(3):380-382.
关键词:工业机器人 实训室建设
工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。广泛采用工业机器人,不仅可以有效提高产品质量,而且对保障人身安全、改善劳动环境、减轻劳动强度、提高劳动生产率、节约材料消耗以及降低生产成本都有十分重要的意义。工业机器人的应用水平已经成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。
工业机器人应用涉及到多门学科知识, 学生不仅要掌握理论知识, 还要具备工程技术应用能力。而实训环节对于学生巩固理论知识, 特别是培养其解决实际工程问题的能力、工程应用能力、创新能力至关重要。 高职院校应充分利用现有资源, 积极与企业开展校企合作,创建更加贴合实际工程应用的工业机器人实训室,为学生提供解决实际工程问题及提高创新能力的条件和机会。
一、工业机器人实训室布局
工业机器人实训室归属于本校自动化生产设备应用专业,为了让教学更加贴近真实的工作任务,自动化生产设备应用专业教学团队与合作企业华中数控工业机器人有限公司,共同制定专业人才培养目标、教学内容、教学要求,使教学内容与实际工作岗位任务相符,并以此为依据建设规划工业机器人实训室,经过双方的研究和探讨,该实训室被划分为多媒体教学、基础实验、维护维修、工程应用等四个功能区域。实训室布局如图1。
图1 实训室布局图
二、 工业机器人实训室硬件设施
为开展工业机器人应用项目的教学,并考虑到实际工业生产中最有代表性的机器人类型,实训室中工业机器人类型选用华中数控工业机器人有限公司生产的4台轻载式六自由度多关节机器人、4台桁架机器手,台湾益众科技有限公司的2足行走机器人、竞速机器人、乐高趣味组合机器人用于基础教学;选用华中数控提供的4台六轴机器人本体、4台桁架机械手本体、及配图控制器用于维护维修教学;选用华中数控提供的3台立式加工中心并配置1台6六自由度多关节机器人组成1个自动加工单元用于工程应用实验教学。同时,上述两家公司还配套教学所需的各种辅助设备,包括末端执行装置(如机械手、吸盘、专用夹具等),电气控制、传感设备等。
三、工业机器人实训室软件设施
除了硬件设施供学生提升实操能力、工程应用能力之外,还要注重软件设施的建设。实训室除操作系统以外,还安装了AutoCAD、UG、CATIA等三维软件,用于三维建模,为运动仿真提供数字模型。为了克服机器人数量不足,降低机器人及各种辅助设备的损耗,实训室还配套华中数控研制的模拟仿真软件,包括离线编程功能和仿真功能,用于构建虚拟机器人的工作环境,以及虚拟机器人工作过程的仿真。
四、工业机器人实训室实训项目设置
工业机器人技术实训项目是与华中数控工业机器人有限公司按照企业实际工作任务来进行设计、归纳、总结得到的,实行教学内容模块化。为了实现教学、演示等功能,在多媒体教学区中,还需配置多媒体及配套设备、电脑及配套设备、网络传输所需的服务器、 交换机及配图设备等。
(一)工业机器人基础培训模块
1.模块一:机器人操作 (16课时)
项目内容:1)工业机器人系统介绍;2)安全操作规范,紧急情况处置;3)使用示教器操作机器人,修改位置点;4)调用系统中的例行程序;5)程序备份和系统备份方法介绍,实践;6)机器人零位更新方法介绍,实践;7)手动模式下的机器人操作;8)益众机器人参数设置及操作实践。
2.模块二:机器人基础编程 (40课时)
项目内容:
1)手动模式下的机器人操作;2)工业机器人坐标系统;3)编程语言介绍及其基本指令;4)I/O 信号介绍及配置;5)机器人系统重启指令介绍;6)程序保存,系统备份;7)机器人系统配置及安装;8)校正方式介绍;9)操作实践。
(二)工业机器人维护维修培训模块
1.模块一:机器人维护维修 (80课时)
项目内容:1)机器人中各电气模块功能及原理介绍。包括电源系统,计算机系统,驱动系统,总线与I/O 系统,冷却系统,安全面板 和 SMB 板;2)机器人电气知识简介,电路图讲解;3)机器人中各电气模块维护保养注意事项;4)机器人安全面板、主机箱中的指示灯状态介绍;5)机器人故障代码介绍;6)机器人不同启动方式的原理及介绍;7)故障排除实践;8)机器人本体硬件结构介绍;9)日常机械维护保养知识介绍及实践;10)各轴电机、电缆更换步骤讲解及实践;11)机器人齿轮箱、平衡装置更换方法讲解与实践;12)机器人精校准方法介绍与实践。
(三)工业机器人工程应用培训模块
1.模块一:机器人离线编程系统的学习 (40课时)
项目内容:1)创建工作站;2)创建系统;3)创建几何体和机械装置;4)创建工具、工件坐标系、路径点、轨迹;5)利用创建的组件和数据进行离线编程和仿真;6)使用相关组件模拟现场动态效果;7)机器人的可选项的使用,包括外轴(转台、 导轨);输送链追踪;8)学习离线编程系统的实用功能。包括信号分析器;文件传输。
2.模块二:自动化加工单元的学习(32课时)
项目内容:1)学习系统技术资料、自动化加工单元的组成和工作原理;2)装配工艺设计;3)制定安装顺序和工作计划;4)加工单元工作程序编写及导入;5)加工单元的组装联调;6)加工单元稳定性调整;7)加工单元验收。
五、小结
通过校企合作的方式建设工业机器人实训室,使教学内容更加贴近实际工作岗位的内容, 降低企业二次培训的时间和费用,促进了学校和企业的无缝连接。同时,也促进教师教学工作、 科研工作的开展, 激发教师教学改革的热情,提升学生实操能力、工程应用能力、创新能力。
参考文献:
[1]赵凤申,李爱芹.高职院校工业机器人实训室建设初探[J].电气电子教学学报,2010,32(4):115~116.
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[4]宋正强,杨辉玲.高职高专院校机器人创新实训室建设方案探讨[J].中国集体经济,2009,(34):172.
[5]管小清,王纪东.高等职业教育中工业机器人实训基地建设的实践与探索-以汽车制造专业为例[J].自动化博览,2013,(z2):230~234.
建立职业教育专业教学模式需要将职业岗位工作过程引入到职业教育的专业教学中,要运用职业岗位工作过程的分析方法,对职业教育专业覆盖的职业岗位进行职业活动和工作过程、工作任务进行分析,归纳出职业岗位工作过程的基本模式,以及岗位应完成的典型工作任务及完成工作任务需要的知识、技能和工作态度等。然后将这些真实的工作任务及相关知识、技能进行教学情境的设计,转化为在职业教育专业教学中可以实施的“学习性工作任务”,并将相关的“学习性工作任务”通过一定方式的归并和组合,构建出职业教育的专业课和实习、实训的教学内容。
(一)建立职业岗位工作过程的基本模型运用职业岗位工作过程分析方法,实现职业教育专业教学过程与职业岗位工作过程相统一,其关键的一步是分析出职业岗位工作过程的基本模型,并以此为基础,将其转化为职业教育专业教学的教学过程。为此,我们有必要先搞清楚何谓职业岗位工作过程,然后再分析、归纳出职业岗位工作过程的基本模型。对工作过程的理解有广义和狭义之分,广义的工作过程指的是旨在实现确定目标的生产活动和服务活动的顺序,狭义的工作过程则是指向物质产品生产的顺序即“在企业里为完成一件工作任务并获得工作成果而进行的一个完善的工作程序。”是一个综合的时刻处于运动状态但结构相对固定的系统。将工作过程解释为“处于运动状态但结构相对固定系统”,是指职业岗位工作过程从开始接受工作任务到完成工作任务获得工作成果期间,在时间上是一个变化和流动的过程,在空间上有人和物的位移,在行动上有人操作和物体的运动,在这个“流动”、“位移”和“操作”中所运用的工作方式、采用的手段和使用的工具都是遵照工艺流程和规则有序的在运行,即工作过程的基本结构与环节是有规律可循的,是一种相对固定的结构。从表面上看,工作过程在不同企业中,存在同一个职业岗位其工作过程采用的方式、手段和工具可能并不完全相同。但是,通过对不同企业相同的职业岗位工作过程的分析,发现无论工作任务的大小和复杂程度的不同,还是企业规模的大小以及产品类型的不同,其职业工作岗位的工作过程都是按照一定的时间和空间顺序来实现所要求的工作成果的过程,不同企业的同一种职业工作岗位其工作过程的基本模式是基本相同的。运用职业分析方法,就是要找到和发现职业岗位工作过程的共性部分、关键环节和固定结构。运用职业岗位工作过程分析方法,在研究了大量职业岗位工作过程的的基础上,德国职教专家(Sonntag,K)以企业某一职业岗位为例,对技术工人完成工作任务的工作过程进行了分析,得出了职业行动可以用“完整的行动”模式以及工作过程的四要素(四要素是指:目标、工具及辅助方式、工作对象和工作方式)来实现工作任务的完成。本文作者结合我国企业生产过程的具体情况,参照德国职教专家(Sonntag,K)总结的职业行动的“完整的行动”模式,建立了企业职业岗位工作过程的基本模型(见图1)。即企业的职业岗位中,技术工人接受一个工作任务后,第一步需要明确具体的工作任务和目标;第二步对具体任务做主观的综合性的分析和归纳,即通过自身的能力寻求帮助的知识和经验,同时从外界获取有关信息,做出完成工作任务的决定;第三步对工作任务完成进行规划,制定工作任务的实施计划;第四步依据实施计划,协调工作过程的要素,包括工作目标、使用工具、工作对象和工作方法,协调好工作任务之间的逻辑关系,按照工艺流程和规则来实施、完成工作任务;第五步检查和评价工作任务,出具书面检测材料,调整工作过程与操作方法。
(二)构建职业教育专业教学模式获得职业岗位工作过程的基本模式不是目的,还需要对职业岗位工作过程的基本模型作进一步的分析和研究,即对职业岗位工作过程的基本模型进行职业教育教学论意义上的研究和归纳,以职业岗位工作过程的基本模式为样本,参照企业中技术工人从接受工作任务到完成工作任务的工作过程的各环节将其归纳成五个重要的阶段:明确工作任务与目标、制定工作计划、实施工作计划、检验和评估工作任务。并对这五个工作步骤进行教学论意义的设计,将其转换成适合职业教育专业教学过程与教学情境的教学模式,形成“确定学习任务、收集获取信息、决策与计划、实施计划、检查与评估学习任务”这样五个步骤,构成职业教育专业教学模式(见图2)。
二、职业教育专业教学的实施
职业教育专业教学模式在教学过程中,要打破以知识和单项技能为主要特征的传统职业教育专业教学模式,转变以工作任务为中心来组织教学过程,教学中采用以学生为中心,以“学习性工作任务”为载体,“学习性工作任务”是对职业岗位典型工作任务进行的“教学化”处理的学习任务。为此,需要对职业岗位典型工作任务有一个明晰的认识。
(一)职业岗位的典型工作任务职业的典型工作任务是一个职业的具体工作领域,又称为职业行动领域,它是工作过程结构完整的综合性任务,反映了该职业典型的工作内容和工作方式;完成典型工作任务的过程能够促进从业者的职业能力发展[3]。典型工作任务描述的是职业岗位中一项完整的工作行动,包括计划、实施和评估整个行动过程,它反映了职业工作的内容和形式以及该任务在整个职业中的意义、功能和作用。它是根据一个职业中可以传授的工作关系和典型的工作任务来确定的,典型工作任务具有以下特征:1.典型工作任务不是具体的职业工作过程或工作任务,它在一个复杂的职业活动中具有结构完整的工作过程,这个完整的工作过程包括计划制定、任务实施、结果检查和评价等步骤。2.典型工作任务可以表现职业岗位工作过程的内容和形式,典型工作任务分析过程是一个将现实的、客观的工作任务按照一定主观标准进行系统化的处理过程。3.典型工作任务是职业岗位从业人员在从事职业活动中具有重要意义的一项工作,在整个企业的职业岗位工作过程里具有重要的功能,即通过它能够理解该任务在员工成长发展中的内容、功能和意义。
(二)职业教育专业教学中“学习性工作任务”的设计职业岗位典型的工作任务是源于企业实践,是针对一个职业而言的。通过对职业岗位分析获得的典型工作任务不能直接引入到职业教育专业教学中,需要对职业岗位典型工作任务进行“教学化”,即通过二次开发将典型工作任务转化为在专业教学中可以实施的“学习性工作任务”。1.运用职业岗位工作分析法,开发“学习性工作任务”。要想把职业典型的工作任务引入到职业教育的专业教学中,需要职业工作系统(即企业、企业工程技术人员和技术工人等)与职业教育系统(即职业学校、学校中的专业课、实训教师、课程专家等)共同合作和开发才能实现。职业工作系统的有关人员要依据职业学校的专业培养目标、课程结构和专业教学大纲的要求,对职业学校专业覆盖的职业岗位和技术要求变化通过调查、访谈、观察和亲身体验等方法,分析、归纳出职业教育专业教学需要的典型职业工作任务作为职业教育专业教学设计和开发的依据和参考。职业教育系统要根据专业人才培养的定位和特色,依据职业教育专业教学自身的结构和教学条件,将职业工作系统分析、归纳出的典型职业工作任务对其进行“教学化”的处理。教学化处理的涵义是以职业教育教学论和有关学习理论为指导,以学生为中心,以行动导向为宗旨,对典型职业工作任务进行“学习情境”的设计,将职业岗位工作任务转化为专业教学过程实施的“学习性工作任务”。这样专业教学就可以展开了。学习性工作任务获得是需要将典型工作任务与学习任务进行整合形成,学习性工作任务的形成过程如图3所示。2.以职业教育教学论为指导,设计“学习性工作任务”。职业教育教学论是与职业教育教学有关的理论,包括职业教育的教学价值取向、职业教育的教学设计、职业教育的教学过程、职业教育的教学评价以及职业教育专业教学、职业教育的行动导向教学问题等。鉴于职业教育培养的技术、技能型人才应具备良好的职业能力,而职业能力的培养要求职业教育的教学要以职业活动的工作任务为目标、工作过程为导向来实施教学。因此,需要把职业岗位典型工作任务引入到职业教育的专业教学中,但是需要对典型工作任务进行“学习情境”的设计,将职业岗典型工作任务转化为在职业教育专业教学中可以进行教学的“学习性工作任务”,而这种转换是对典型工作任务的再设计,这个设计过程需要以职业教育教学论为指导,设计过程中要依据专业教学阶段课程的教学目标、教学内容、教学方法等教学要素的要求进行,还要考虑到教学理念、办学机制和教学资源等因素对学习性工作任务设计的影响。学习性工作任务的设计一般由专业教师和实训教师共同为学生设计,要求设计出的学习性工作任务应含有学习任务题目和内容、引导性问题、完成任务的信息和线索、对学习者或团队工作的指导、用于检测和评估的指令等等。以职业教育教学论为指导设计学习性工作任务及影响因素(见图4)。
(三)职业教育专业教学中的“学习性工作任务”的实施过程职业教育专业教学以“学习性工作任务”为载体开展教学,打破以知识和单项技能为主要特征的传统专业教学过程,转变以工作任务为中心来组织教学,教学突出学生是学习的行动者,教师是学习行动的组织者、引导者、咨询者,学生为了“行动”来学习并通过“行动”学习,为了达到上述目的,专业教学过程应按照“确定学习任务、收集获取信息、制定计划(决策)、实施计划、检查和评估”这样5个完整的行动序列进行教学。
本文以中等职业学校教师素质提高计划核心教材《数控加工实训教程》中的实训项目螺纹轴零件为例,将其作为中职数控技术应用专业实训课教学的中的一个“学习性工作任务”,并以此为例探讨职业教育专业教学的实施过程。螺纹轴零件如图5所示[5]螺纹轴数控加工实训教学过程:
(一)确定学习任务学习任务是指教师将职业岗位工作任务转化为专业教学过程实施的“学习性工作任务”。学习任务是学习情境的具体化。确定和设计学习任务时,应对学习目标和学习内容有基本的设想,清楚所采用的学习资源、途径和完成任务的操作程序和步骤,对学习方式要有安排。通常需要教师提出一个或几个学习任务,学生与教师一起讨论,最终确定学习任务。本案例中,学习任务是螺纹轴零件的数控加工,螺纹轴零件为轴类结构,结构元素包括圆柱面、锥面、阶梯面、槽、螺纹等,符合中等职业学校数控编程加工的专业教学要求,要完成螺纹轴零件数控加工的学习任务,掌握数控机床操作技能,实训教学中需要完成螺纹轴零件的“结构与加工技术要求分析”、“加工工艺分析设计”、“加工程序编制”、“数控加工操作”和“加工质量检验”等学习阶段,每个学习阶段需要学生完成不同的学习任务。这些学习任务既符合企业实际工作要求,又与中等职业学校的专业课程教学过程相符。
(二)收集获取信息学习任务确定后,需要学生独立收集所要完成的学习任务的资料和解决问题的信息,主要途径有:到学校图书馆查阅资料;利用网络资源查找料;到现场进行参观调研。在这个过程中,教师应结合自己的资源和经验,为学生讲解一些必要的知识或提供一些资料。同时学习者应根据学习任务说明和学习任务的资料,设想出完成学习任务的工作行动的内容、工作程序和工作条件。本案螺纹轴零件数控加工,在明确了学习任务后,学生要去学习和查阅有关轴类零件数控加工的知识,掌握数控设备的基本操作技能。在此基础上,对螺纹轴零件进行零件功能分析、结构分析、尺寸与公差分析、加工技术要求分析。可采用头脑风暴法,将分析结果记录在零件工艺信息分析卡上,如表1所示。
(三)决策和制定计划学生以小组为单位,根据收集的信息进行讨论,决策出完成学习任务和解决问题的方法和途径,并预测可能达到的效果。再按照决策的相应环节制定完整、可操作的完成学习任务的工作计划,包括:学习小组制定计划和学生自己讨论计划的可行性,必要时教师和学生可共同讨论计划的可行性。本案螺纹轴的数控加工,在决策和计划阶段,有学生小组共同制订出螺纹轴零件数控加工的工作计划,工作计划的内容包括学习任务的工作步骤、所需工具清单、材料清单、人员分工(工作要求与工作目标)、经费预算、成本核算、工作时间安排等。工作计划内容见表2所示。
(四)实施计划实施计划的过程就是工作过程本身,其基本组成元素为工作目的、工作对象、工作材料、工具和工作的方式方法。即学习任务的完成主要由学生小组自己独立承担,在小组同学的互相配合下,以团队形式完成制定的工作计划。学生通过独立处理现实工作岗位中的问题之后获得的经验,这些经验对于其今后进入职业生涯是十分宝贵的。本案螺纹轴零件数控加工,学生在实施零件数控加工前,还需要讨论和制定出零件数控加工的工艺方案,填写螺纹轴零件数控加工工艺卡,包括:刀具选择、切削用量选择等。工艺方案经小组讨论,并经指导教师同意后,进行螺纹轴数控加工的程序编制,在完成以上工作后,在教师的现场指导下由学生实际操作数控机床完成螺纹轴零件的加工。加工顺序为首先装夹右端,加工左端,包括:M30、准33、准37.667、准540-0.03,再装上薄壁环套零件加工准68±0.01外圆。调头装夹加工内孔、梯形螺纹及外圆尺寸。
【关键词】自动变速器 行星齿轮变速系统 教学法
【中图分类号】 G 【文献标识码】 A
【文章编号】0450-9889(2014)03B-0091-02
目前轿车用的自动变速器多采用行星齿轮传动,即辛普森轮系或拉维娜轮系。利用电控系统、液压控制系统进行组合控制,通过各接合元件的状态变换,给行星齿轮系提供合适的传动比,整个机构比较复杂。为此,要学习掌握自动变速器原理与维护,则首先应学习行星组合传动原理。本文试针对自动变速器行星齿轮系统教学,采用递进式一体化五课教学法,使复杂的自动变速器行星齿轮变速传动的结构简单化、抽象的原理通俗化,让学生更易于掌握自动变速器行星齿系构造与传动组合知识,提高教学效果。
第一次课:先让学生自行拆卸,初步认识各元件,查找各连接关系。
教师带学生到实习车间,按教学安排针对某种类型的自动变速器进行外观整体观察。教师讲解外部总成附件的作用,特别是与自动变速器的连接关系 (如起动机、变矩器、输入轴及输出轴)。学生分小组在教师的指导下拆卸液压控制阀板总成 (不必分解),继而逐步从输入端向输出端拆卸行星齿轮系。分解自动变速器行星齿系总成,识别零件,如行星系的齿圈、行星架、太阳轮、液压离合器、液压制动器、机械单向离合器、输入轴、输出轴,并了解其基本构造及其作用。要求学生能在工作台上把行星齿轮变速器机构进行顺序摆放,并能按要求组合,训练学生通过实物亲自体会、理解掌握各元件的连接关系的能力。在此基础上,再按自动变速器的维修技术要求,学生分小组进行行星齿轮变速机构的拆装训练(液压控制部分不必装复),训练学生对自动变速器总体结构及各总成的连接关系要求。为下一步学习行星齿轮变速原理做好基础。
此步教学目的是为了使学生掌握行星齿轮系的基本结构,八种组合传动情况,能绘制相关示意图,为下一步绘制自动变速器结构传动示意图,分析动力传递路线做好准备。
第三次课:绘制自动变速器结构传动简图。
在前两次课中对自动变速器行星系的学习,根据实物,可以按自动变速器各零件结构位置关系,逐步绘制出自动变速器结构传动的简图,使理解具体化,学生易于掌握。绘图时先了解整个自动变速器有多少排行星齿轮系,输入与输出元件,绘制并定好每一排行星齿轮系的示意图位置,其他控制元件离合器、制动器、单向离合器从前往后逐个添加绘制,同时注意最底线(轴线)需平直,有与外壳的元件放最上面,无关联的元件放在最下方,另外行星齿轮架与行星齿的轴承可不绘制。绘制时由学生自己根据实际自动变速器实物总成,按各元件实际位置及连接关系亲自绘制,教师做必要的指导即可。如丰田A43DE结构传动示意图(见图4)。
图4 丰田A43DE结构传动示意图
第四次课:分析自动变速器各手柄位的功能。
根据上次课学生绘制的自动变速器结构传动示意图,结合行星组合传动表,进行手柄位逐个分析,执行器工作情况及实现挡位功能。
如丰田A43DE自动变速器结构传动示意图,手柄有PRND2L位,分析手柄处于某位置时,各控制元件的工作情况及实现的功能。各液压离合器、制动器、机械单向离合器结合情况,再与行星组合传动表对照分析,学生可逐步分析PRND2L的动力传递路线、各执行器的工作情况,可列出该自动变速器挡位及元件工作表(见表2,其中2、L位略)。
表2
但要注意,列挡位及元件工作表时,以学生为主体,教师为辅的一体化递进式教学。学生分小组,先由每组学生独自思考分析,初步列出工作表,教师检查纠正并说明。分析时不仅要结构传动示意图、行星系组合传动表,也要紧密与实物相结合,才能做到少错漏。
第五次课:手动演示行星齿轮变速机构的传动情况。
在实训工作台,学生在教师的指导下,自己动手利用拆卸下来的自动变速器机械变速元件,根据上次课列出的挡位元件工作表,按每个手柄位置进行分析,该手柄位所实现的功能 (传统挡位),实现某功能 (传统挡位)各液压控制元件的工作状况,此时可以通过行星齿轮机构演示动力传递路线,使传动过程视觉化,原理简单化。学生通过一体化教学模式的“做中学,学中做”实践,可以把复杂、抽象、难以理解的理论点技能点转化为通俗、易懂的理论点及易掌握、有感观的技能点。
总之,在自动变速器机械变速章节模块教学中,应根据学生对象、实训设施设备的不同,采用递进式一体化五课教学法,并不断探索改进与补充完善总结,以使教与学达到极佳的配合,取得较好的教学效果。当然教学目标除传授实用知识及操作技能外,更应注重学生能力和素质养成的培养,所以教学过程以学生为中心,培养分析问题,解决问题的能力,提高学生在社会上的竞争力与生存技能。同时也要更好利用现代教学手段,如多媒体、仿真模拟、网络技术运用,提高教学效率。此一体化教学法也可以拓展到其他实训项目,但需根据学科、项目、学生、设施设备的实际情况条件,进行教学进度、课时时数的灵活调整。教师应发挥个人优势,加强自身的实践操作技能、理论业务水平,在教学组织、教学实施、教学考核评价各个环节中应该不断借鉴创新、探索,总结出一套具有时代性的、行之有效的教学方法。
【参考文献】
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关键词:安全;方法;设计;启示;思考
一、安全意识
实训基地每一类型机床要有安全操作规程及注意事项,剪板机、五齿锯下料设备应有专人管理,危险区域要有安全提示。电器设备使用两年以上要进行安全检测,并作记录,实训室、实训车间使用记录要认真填写,不运行设备也要定期维护保养,并作好记录,监督检查人员同时要做好检查记录。建议每个实训车间配备医药急救箱、粘贴急救示意图,建立安全委员会,加强安全检查,一年至少开会2次总结检查情况,如有安全隐患,立刻整改消除隐患,安全检查要形成书面汇报材料,要有检查记录,每学期至少一次消防演练。逃生通道必须时刻保持畅通,防火门不允许常开,发生火灾电梯不允许使用。
二、教学方法
1、如何自我介绍:在新生班上课前任课教师首先要根据班级人数在课前准备体育、就餐、娱乐、动物、植物、保健、旅游等各种类型的生活图片,然后将图片放到桌面上,或者粘贴到要黑板上,任课教师首先自己要选择一张喜欢的图片进行自我介绍,然后让学生每人自己选择一张自己感兴趣的图片按顺序介绍自己,由图片内容的选择展开话题,通过有效的沟通能够了解班级学生姓名、兴趣、爱好及家庭情况,以轻松愉快的聊天形式增加了师生之间、同学之间的了解,为以后的因材施教打下基础。
2、游戏培养能力:以游戏的形式把5至6名学生分成一组,为每组学生提供1把剪刀、6张长方形小卡片、宽胶带1米、1张A0图纸,要求必须站立1分钟以上,比赛规则是塔最高组胜出,规定时间20分钟。同样以游戏的方式把5至6名学生分成一组,为每组学生提供大号长钢钉9支或11支,方形木板一块,将一支钢钉钉在木板上作支撑,要求其它钉子必须悬空,并要保证悬空时间要在1分钟以上,比赛规则是最先完成组胜出,规定时间15分钟。在课程进入复习巩固环节时可以将学生分组,根据本次课应掌握的知识点、技能点让每组学生自己制作若干个小卡片,一个卡片写问题、并在反面做标记,一个卡片写上问题答案,组成若干对儿题卡,将同等数量题卡的小组互换比赛,最先找对问题和答案的小组胜出,翻牌法用于各专业课程教学中,以游戏活动的形式巩固并掌握了专业知识,在游戏过程中提高学生记忆力、培养了学生想象力、 激发学生思维创造力、团结协作能力、沟通表达能力。
三、项目设计
以焊接专业学生需要完成的项目任务为例,某空调公司需要设计安装室外空调架,让学生考虑需要选择什么样的材料合适、怎么加工制作,如何固定安装,并分析什么原因会造成空调架掉落?如何解决空调架会掉落的问题。还可以选择除草器、锅铲、水壶、烟灰缸、垃圾箱等教学项目,数控技术专业可以制作男式哑铃、女式哑铃、钟表,酒杯等教学项目,要根据学生应掌握的知识点技能点尽量选择实际生活中能用到的教学项目,培养学生善于思考,发现问题并解决问题的能力,提高学生学习兴趣,让学生有成就感。依托贴近生活的教学产品、依据企业产品生产工艺流程及管理方式实施教学,能够有效地实现专业教学与企业生产的对接,从根本上解决专业教学的职业素质、岗位能力培养、职业针对性、技术应用性以及学生就业等问题。
四、学习启示
1、提高教学理念,基夫霍恩第二职业技术学校安排五轴联动数控加工技术经验丰富的阿赫得曼老师, 使用德玛吉数控加工中心,西门子数控系统,学习了CAD/CAM软件,进行五轴数控编程加工及控制技术的学习。在老师的指导下完成数控加工中心典型零件的工艺分析、编程及机床的操作,让我对五轴联动数控加工技术有了更深的认识和理解。 并与他交流了各种学习方法的优劣性,与他进行了互动交流,总结出“学生行动”是最有效的学习,教、学、做合一,学生自己能做的事尽量让学生自己做,教师的教是引导服务“学生行动”的过程。我们平时教学产生的心理是我们教师要有责任心,要讲满一节课40分钟,往往忽略了学生的感受,我们应重点关注学生爱不爱学?学了多少?如果没有达到预期教学效果,老师讲的再辛苦也是没有意义的,甚至是在耽误学生的时间。不要过分担心学生掌握的信息量不够、知识量不够,好的教学方法是灵活运用各种教学手段,通过各种既动手又动脑的活动激发学生学习兴趣,使学生在愉快的教学活动中把应该学的知识、技能牢固掌握。
2、密切与企业合作,通过在布廷恩特种设备有限公司学习培训,给我的启示是企业和学院要按照教学大纲的要求,共同制定专业人才培养方案,学院要积极与我市大中型企业和省内大型知名企业开展合作,教师要积极与到合作企业深入调研,找项目,掌握最新的技术,将企业产品引入课堂,同时考虑到学生应掌握的知识点技能点及教学材料成本,将产品重新设计整合,积极引进技术、产品和管理等企业要素,以“教学即是生产”为突破,加快推进产教合一,形成校企无缝对接,使学生尽快适应企业的需要。
3、严格执行6S活动,参观基夫霍恩第二职业技术学校和布廷恩特种设备有限公司后给我的启示是实训车间、实训室要配备可回收和不可回收垃圾箱,学生实训结束后,产生的铁屑和垃圾要进行分类处理,工作台案的铁屑要使用细毛刷来清理,地面使用粗毛刷清扫,干扫不洒水,如果使用频率较高,灰尘较大,可采用潮湿的拖布清理。包括工、量具、刀具的使用摆放都要严格按照企业的6S管理规定执行,只有我们教师养成良好的生活工作习惯,带头做好此项工作,给学生树立良好的榜样,才能教育好学生养成良好的生活工作习惯。
4.加强师资队伍建设,加快培养 “双师素质”教师是提高教学水平的关键,作为职业院校教师的我们既要有扎实的专业基础理论、过硬的动手操作技能和丰富的实践经验,还要具备产品开发和生产能力。我们在下大气力建设一个个专业实训基地,在引进企业工程技术人员的同时,应该重视从校门进校门这批教师队伍的建设工作。制定相应的制度严格执行,以推动年轻教师提高实践动手能力,加大对年轻教师的培训力度,因为学院的大部分老师大学毕业后就来到职业学院,只有理论知识,没有企业实践经验,就必须下企业锻炼,使学院教师队伍的整体素质得到提高。
关键词:cimatron;曲面零件;加工工艺
1.引言
随着数控机床的出现,特别是高速加工中心的出现,自由曲面的加工可以通过软件自动编程来实现,这样就大大提高了曲面的加工精度和表面质量。同时,使用CAM软件来实现零件的编程结合数控加工中心的加工也加大了机械加工范围。在Cimatron软件中有一系列专门针对曲面加工的方式策略,也可以通过五轴航空铣来生成三轴加工程序。通过合理的选择加工方式可以高质量的加工出绝大多数的复杂曲面。复杂型曲面一般采用球头铣刀来进行精加工,数控程序给出的加工轨迹是刀头球心的运动轨迹。
2.曲面加工的技术要点
2.1曲面零件的加工方式
曲面加工主要是由数控铣床或加工中心等多轴联动机床来完成,对于曲面特别是复杂曲面,如叶片,模具的加工,甚至需要五轴联动机床来完成加工。加工中心对自由曲面的连续铣削加工,有行切法、环切法、层切法、等高加工等几种方法。行切法具有编程简单和切削效率高等特点,但是由于刀具在行切平面内运动,切曲面的曲率不同和定位等原因,会导致行间的残留高度相差较大,因此常用于粗加工。层切法加工是在等高面上切除加工余量,其实质是一种两轴半的分层处理加工方法,在层切法加工过程中,走刀轨迹被限制在二维平面内,方便了刀具轨迹的优化,空刀现象大大减少,切削效率高,因此,层切法是一种高效的粗加工方法。
2.2步长的确定
加工步长是构成曲面刀具轨迹的一个重要参数,它的确定是刀具轨迹生成的关键因素,加工步长小,则刀具轨迹上的刀位数据密度大,零件程序增加,加工效率减慢。
2.3行距的确定
2.4切削用量的确定
切削用量主要包括主轴的转速和加工步长,对于不同的加工方法,需要运用不同的切削用量,因此,需要合理的选择切削用量,其原则是,粗加工时,一般是以提高加工效率为主,但也需要考虑经济性和加工成本。半精加工和精加工时,在保证加工质量的前提下,兼顾切削效率、经济性、加工成本等。总之,切削用量是在结合机床参数性能和刀具的材料和切削能力等综合条件下进行合理的选择和设定。
2.5加工余量的确定
加工余量的大小,对于零件的加工质量和生产效率及经济性均有较大的影响,余量过小,会因零件不可避免的安装误差而导致工件加工余量欠缺,导致生产出废品。若加工余量过大,不仅增加材料,动力、刀具和加工时间的消耗而也提高了成本。
3.曲面加工实例
3.1曲面造型
如图3-1所示待加工曲面,由于零件的特殊要求。此曲面为两条不同正弦曲线之间形成的混合曲面,形状要求较高,因此对加工和造型编程都有较高的要求。在造型的时候借用cimatron的曲线外挂通过如下公式生成上下两条曲线〔公式如下:下封闭曲线x=4*sin(u)、y=4*cos(u)、z=1*sin(u*5)、Umin=353.755、Umax
3.2曲面加工
为了更好的加工出此曲面,可采用五轴航空铣的铣削策略进行加工。尽管在cimatron加工方式中还有其他的策略可以用来加工次曲面,但是在这里采用五轴航空铣可以产生更好的加工刀路轨迹,在选择限制加工曲面的时候选择两曲线之间的仿形铣,这样可以用较短的时间产生较好的加工效果。通过cimatron软件计算产生图3-2的刀路轨迹。
4.结束语
曲面零件一种很常见的零件,由于其形状的特殊性,对表面质量的要求较高,因此在加工时需制定好加工工艺,在日常的加工过程中通常会借助计算机CAD/CAM软件进行造型,编程及帮助完成设计零件的工艺路线。大大减轻了编程的繁琐,也提高了曲面的加工质量。文章结合简单曲面实例的加工,总结了一些曲面零件的加工方法方案。
参考文献:
[1]蒋建强主编.数控编程技术200例[M],北京希望电子出版社, 2004.3
[2]王荣兴主编.数控铣削加工实训[M],华东师范大学出版社,2008.3
[3]邓劲莲,曹焕亚.基于Cimatron的复杂曲面数控加工研究,2006.11