基于企業產品的數控加工工藝課程設計教改實踐
精工加工工藝課程設計是提高學生綜合運用所學金屬切削刀 具、工裝夾具、工藝知識、工藝規劃、工程材料及熱處理等知識 技能實際解決機械零件加工的綜合實踐環節，讓學生對企業生產 有個初步認識，促進學生對零件生產工藝知識體系的理解，初步 掌握精工加工工藝的方法理論與加工實現，有效培養學生的機械 零件精工工藝編制能力。精工加工工藝課程設計各高校多年來延 續的做法是把書本上教學化的零件作為任務進行課程設計，這種 教學化的零件往往本地企業沒有生產，不能組織學生參觀實施現 場教學；或者零件的技術表達不夠完整影響到工藝編排的設計； 或者零件的工藝設計任務已經非常成熟，相關資源、教材、零件圖、 工藝文件等資料數量眾多，來源廣泛。傳統的機械制造技術課程 工藝設計是以傳統機床為載體的，不能體現精工加工工藝特點， 而以往的精工加工工藝課程設計任務又太過局部，僅僅是對精工 車削或精工銑削或加工中心進行單一工種的精加工工藝訓練。為 改變上述情況帶來的諸多弊端，精工加工工藝課題小組對課程設 計的內容和形式嘗試了教學改革、課程改革，目的是在真正意義 上實現學校傳授內容與企業生產產品的零距離對接，課題組規定 課程設計任務必須來源于企業生產的機械零件，加強零件裝配關 系分析、零件結構工藝分析、企業生產技術設備現狀及調度分析、 工藝流程方案設計、工藝參數及刀具的確定等方面的訓練以及創 新能力的培養。一、課程設計教學內容的改革0. 課程設計任務的改變一般而言，課程設計課題應具有普遍性和實踐性，所謂普遍 性是指能夠充分反映課程的理論教學內容，即通過課題的完成能 夠將課程大部分知識加以應用；實踐性是指課題的選擇要符合生 產實際及要盡可能與專業相結合，也就是設計課題必須來源于本 專業的企業真實生產產品。本次教改變化最大的就是課程設計任 務的變化，課題組選定的設計任務已不再延續書本上的教學化零 件，而是根據溫州地區經濟發展特色搜索行業方向及相關零件， 并現場參觀企業生產，考察零件加工工藝流程。課題組最終選定 了12個零件，數車及加工中心各6個，主要來自汽摩、包裝、印刷、 制藥等行業，有軸類零件、盤類零件、齒輪、凸輪、孔系零件、 槽系零件等，這些都是典型的機械零件，傳承了從機械制圖、機 械設計、機械制造課程的教學案例主線條，又是企業真實產品， 新項目貼近企業生產本質。新的項目任務難度呈梯度狀，不同類 別的零件讓每組同學、每位同學承擔的工作任務不同，不同組別 的同學可以互相交流，互相討論，互相考核；新的項目任務零件 典型、工作量飽滿，工藝知識覆蓋面廣，能夠對學生的作業思路 起到引導作用和創新要求，讓學生更深刻地認識機械生產、精工 加工，對企業生產概念的形成起到催化作用。1. 工藝方案設計體現以生產為本各組學生通過頭腦風暴法、分組討論法等提出機械零件多種 加工工藝流程，一一進行比較，甚至到企業現場參觀，得到合理 的工藝流程及加工參數。這種做法把學生從唯書本的工藝理論框 架中解放出來，讓學生在企業生產加工的實踐氛圍中漸漸形成問題解決方案，工藝設計方案充分體現了以生產為本。0. 課程設計形式的改變在課程設計教學形式上，學生以小組為單位完成一個機械零 件的加工工藝設計任務，零件工藝流程按照團隊內學生自己確定 的幾種工藝設計方案，通過到企業參觀生產現場或與企業工藝人 員交流最終確定合理的工藝流程，組內成員每人做一道工序，上 下道工序間學生需要相互討論，團隊整合就完成了零件主要工藝 技術文件。1. 切削刀具來源于刀具廠商本次教改最大的一處創新及特點就是切削刀具的選擇與使 用，近20年來，切削技術得到了快速發展，形成了以刀具制造 商為主導的切削技術發展新模式，它們以先進的裝備、強大的人 才隊伍、高額的科研投入和先進的經營理念對刀具工業進行了脫 胎換骨的改造，大大加快了切削技術和刀具創新的速度，世界裝 備制造業的發展證明，正是近代刀具應用技術的開發和運用使切 削加工技術水平有了全面的、快速的提高。精工加工所用的精工 機床及其所用的以整體硬質合金、可轉位刀具為代表的精工刀具 等相關技術一起構成了金屬切削發展史上的一次重要變革，使加 工快速、準確、可控程度高，創新的刀具制造技術和刀具應用技 術層出不窮。本次教改所選用的刀具均來自山特維克、瓦爾特及 株洲鉆石刀具公司等，與企業的刀具選用方式一致，與市場接軌， 刀具卡如圖1所示。課程教學中或者作為課 后作業完成，比如切削工藝參數計算、零件裝配關系分析、零件 結構工藝分析等，也就是說把課程設計和課程的講授融為一體， 讓學生帶著任務有針對性地學習。比如課程講授完刀具內容后， 就安排學生做刀具選用訓練；課程講授精工車削加工工藝后，就 安排學生討論什么樣的軸可以按部位順序加工，什么樣的軸一定 要按粗精順序加工；講授加工中心加工工藝后，就可以布置學生 進行孔系零件、槽系零件的加工工藝討論，箱體孔的加工什么時 候必須保證端面與孔“一刀活”？三、 教學改革成果與不足課題小組按照精工加工工藝課程標準、精工加工工藝課程教 學整體設計的要求，本著過程、結果并重的思路，從工藝設計流程、 工藝卡、工序卡、刀具卡、設計說明書、答辯等環節對課程設計進行了全過程指導、考核，一點一點地讓學生形成零件加工、企 業生產的概念，使得教改項目取得了三項創新及成果，當然也找 到了三處不足。1. 三項創新及成果(1) 本教改項目來源于企業生產產品，課程設計任務可以 到企業生產現場參觀學習，可以把學生的工藝方案與企業用的工 藝方案比較，找出兩者差異的原因，讓學生舉一反三，有拓展變 化和創新提高的空間。課程設計結束后，每個學生都以文件袋的 形式擁有了一套工藝文件（設計任務書、零件圖、工藝卡、工序卡、 刀具卡、設計說明書），全組整合后就形成了一個零件的工藝技 術文件，全班整合后就形成了典型機械零件的精工加工工藝技術 文件，使學生對工程圖、工藝文件在生產中的作用有了進一步的 認識。(2) 本教改項目選用了典型的機械零件，傳承了從機械制圖、 機械設計、機械制造課程的教學案例主線條，又是企業真實產品， 新項目貼近企業生產本質。(3) 本教改項目在切削刀具的選用上直接來源于刀具廠商， 均來自山特維克、瓦爾特及株洲鉆石刀具公司等，課程設計刀具 卡與企業的刀具選擇一致，與市場接軌。2. 三處不足(1) 通過頭腦風暴法、討論研究法，學生對零件精工加工 確實提出了多種工藝設計方案，但最后各組都選擇了企業生產用 的工藝流程，但沒有真正理解到企業工藝方案是受到企業生產、 營銷、設備現狀及設備調度的綜合制約因素的影響。(2) 雖然本次教改考核強調過程、結果并重，但教師對過 程考核的把握程度有差異，對學生個體在課程設計過程中努力的 程度把握有差異，所以過程考核的收效不太明顯，在實踐環節中 如何對學生進行全過程追蹤考核還有待思考、加強、落到實處。(3) 學生完成的工藝技術文件（工藝卡、工序卡、刀具卡、 設計說明書）總體而言質量不是很高，與企業生產的工藝技術要 求尚有不小的差距，如何在課程學習內外提升學生的工藝設計方 案質量是下一步亟待解決的難題。鑒于上述，課題組在后續的教學環節中還要對本次教學改革 持續改進，努力完善，一方面最大程度地把學生的收獲空間上升 到最大，一方面課題項目工藝方案能讓企業初步認可接受，這樣 校企雙贏。課題組擬將教改項目推廣擴大，讓更多的學生參與到 精工工藝設計教學改革中來，讓更多的學生從企業生產中真正認 識到機械生產、零件加工，從中得到鍛煉。