时间：2022-10-31 15:51:04
1.指导思想按照人社部发[2009]86号文件精神，企业实景一体化教学模式是以国家职业标准为依据，以综合职业能力培养为目标，以典型工作任务为载体，以学生为中心，根据典型工作任务和工作过程设计课程体系和内容，按照工作过程的顺序和学生自主学习的要求进行教学设计并安排教学活动，实现理论教学与实训教学融通合一、能力培养与工作岗位对接合一、实习实训与顶岗工作学做合一。
2.实施过程（1）建构基于工作过程的课程体系。通过分析与数控专业相关的职业行动领域及职业任务构建数控专业学习内容，以数控加工（数控车工）的课程体系为例，如图1所示。（2）企业实景化实训实施（图2）。（3）实现教学过程与生产过程对接。实习工件就是产品，产品也是实习工件，二者合一，使教学过程与生产过程对接。学院与大连神通模具有限公司校企合作，开发了嵌装拉杆系列产品4套12件（图3），这种产品材料是市场上最为常见的45号钢，工件较小，成本较低，但所包含的教学内容较广，非常适合数控加工专业的实训要求，企业每年需求单件在5000～10000件，基本满足了学生实训的要求。（4）编写一体化校本教材。为做好教材编写工作，多次召开了由企业专家参与的研讨会，教学内容紧贴生产一线，编写体例采用任务架构，先后完成了《金属材料与热处理工作页》《机械加工技术基础》等校本教材，尤其是《零件的数控车床加工工作页》，基本是按照嵌装拉杆系列产品进行教学设计，将生产任务转化为教学任务。（5）开展分层实训。为了保证产品质量，我们在将生产任务转化为教学任务时，进行分层实训：对于低年级的学生，在设计教学任务时加大产品尺寸余量进行考核，产品进入到半成品库保管（对于学生仍然是成品）；高年级的教学任务则要完成最后的精加工，进入到成品库保管。（6）建立一体化考核评价体系。一是采用过程化考核方式，每个学期实训的期末成绩分别由占60%的本学期所有学习任务平均成绩和占10%的出勤、10%的实训态度、10%的设备保养考核和10%的职业道德、文明实训、安全实训构成，培养学生的综合职业能力。二是实训考试由自检、互检、专职检、系抽检组成，与企业的质检体系保持一致，培养学生的质量意识。三是考试内容以批量生产工件为主，以成品、废品作为赋分依据，与企业的产品质量标准接轨。例如考核5件产品加工，每件赋分12分（满分60分），如果4件完全符合图样，1件产品有与图样不符出现废品，那么这件产品即判为零分，学生得分48分。
二、条件保障
1.组织保障笔者学校结合自身的特点，成立企业实景一体化教学模式改革领导小组，负责一体化课程教学改革组织、实施工作。成立一体化专家组，负责审定一体化教师资格、教材审核、教学指导等工作。组织全体教师认真学习文件，到学生中间、到企业一线开展调研，从指导思想、工作目标、组织机构、实施步骤等方面进行安排。从实施性教学计划、师资要求、设备要求、进度要求、成果展示等方面制定出切实可行的改革实施方案。
2.一体化教师的培养实现企业实景一体化教学模式，一体化教师的培养是关键。按照人社部《技工院校一体化教师标准》文件精神，学校确定了三级层级的一体化教师，制订了师资培养计划，突出措施，重点培养落实到人。充分发挥教师个人的教育教学改革能力、创新能力。如辽宁省专业带头人、现代机械加工系主任张有力参加人社部组织的一体化课程标准起草工作，张琦、张船海、许新兵、孙强、赵言顺、王金杰、王宁等教师先后参加国家、省举办的一体化师资培训班。目前，数控加工专业已经建设了一支既能讲授专业技术理论，又能指导技能训练的一体化教师队伍，突破了一体化教学的瓶颈，为实现企业实景一体化教学模式的顺利开展提供了强有力的保障。
3.一体化教学场地建设和资金保证企业实景一体化教学模式的实施是一项系统的工程，需要一体化教学平台和场地的建设，需要经费投入的保证。示范校的建设提供了契机，在项目建设周期内，建成了数字化实训平台，包括3个PLM体验中心（图4）、3个一体化讨论区、7块电子白板一体机（图5）、教学资源管理平台、机床视频采集系统（图6）、实训车间可视化管理平台、库房管理平台等，实现了贴近企业真实工作环境的教学情境。
三、实际成果、成效及推广情况
1.用工单位调查问卷为了检验企业实景一体化教学模式的效果，学校针对大连机床集团、大连创新零部件公司等10家用工单位进行了问卷调查，情况见下表。通过对以上问卷的分析，体现敬业精神、专业能力、方法能力和社会能力方面，企业的评价“较好”以上都超过了80%。
2.实现了“内涵上的工学结合”学校和教师从思想上转变了自己的观念，能用企业的眼光看待教学工作，按照企业的要求改造所有的教学，将企业文化、企业规范作为全部教学和管理的指导背景。在校内教学中强调师生的企业身份，强调项目的质量意识、安全意识，使学生不出校门就能体验（而不仅仅是“知道”）企业的要求，积累尽可能真实的企业经验，解决了数控加工专业在工学结合操作上的难题，实现“内涵上的工学结合”。
3.辐射作用企业实景一体化教学模式不但辐射到学校的模具制造、冷作工等专业，还被大连市予以推广。2012年12月13日，大连市十大双师型教师——于庆民，为来自大连地区的50余名主管教学校长、教务主任和教师进行了一堂一体化教学观摩课（图7）。
4.获得荣誉企业实景一体化教学模式的实施得到了各方的高度评价：2012年6月6日，国家教育部《高等职业院校建设标准》编制组7名专家来校调研，对数控加工专业开展分层实训给予高度评价；在2013年10月辽宁省技工院校一体化课程教学改革成果展上，张有力老师被聘为辽宁省一体化课程教学改革指导专家，许新兵、宫博娜老师被评为一体化课程教学改革骨干教师（图8）。
四、体会与思考
1.1机架结构静力学分析（1）材料选取与有限元模型的建立机架采用GB/T3094-2000里的冷拔异型钢管，材料为Q235A钢。其主要性能参数如下：抗拉强度σb=375MPa，屈服强度σs=235MPa，弹性模量E=2.1×1011Pa，泊松比μ=0.25，密度ρ=7850kg/m3[3]。为了适应有限元计算，必须本体机构机架进行简化处理，略去许多不影响床身刚度的细微结构（如小倒角，小圆弧，小凸台，安装螺纹孔等）。计算立柱，床鞍，主轴箱等构件的重量并将上述重量均作为作用在床身上的附加质量处理，即在相应坐标位置创建质量单元模拟其质量，或者作为作用在床身上的附加载荷处理。简化后的模型如图2所示。本次网格划分方式同上述Y轴有限元网格划分方式。共得到18135个单元，75404个节点。划分结果如图3所示。（2）约束及载荷条件设置机架通过地脚螺钉与地基固定，简化为在地脚螺钉面上加全约束以达到约束的目的。机架受到的外力为运动系统的重力，运动系统工作时的反作用力，收到切削力作用时的扭矩。（3）有限元结果分析机架的变形对于运动系统的准确定位与安装以及精确加工来说影响较大，设计时比较关心。由图4可知，最大变形主要发生在上端横梁的两支撑腿之间，最大变形量为0.077287mm，这是因为上端横梁的钢管内无加强筋加固，这样就造成其抗弯和抗扭能力稍微薄弱。应力最大处发生在机架上端横梁中部上，大小为8.0461MPa，远小于材料的屈服强度值。综上，机架的最大应变和应力都发生在上方横梁处，但是各自的值都很小，都在企业机床标准允许的误差范围以及材料的屈服强度范围之内，故此可知机架的结构刚度和强度都能满足机床的正常使用要求。
1.2机架模态分析对于长期承受动力载荷的结构部件，一般需对其进行模态分析。因为模态分析不仅可以评价该结构的动态特性，还能够清楚认识该结构振动的形态，并了解其阻尼分布情况，进而提前避免可能会引起的共振。由于机架是一个连续体，质量和弹性是连续分布的，所以，应具有无穷多个自由度，也就有无穷多阶模态。由于激振力的频率一般都不太高，因而，只有最低阶的几阶频率才有可能与本体机构机架频率接近或重合产生共振。高阶模态的频率已高于可能出现的激振频率，一般不可能产生共振，对于加工质量的影响不大，所以只研究最低阶的几阶模态。本次研究对机架的前四阶模态进行了研究，其振型云图见图5。由上图5可以看出，一阶振型的共振频率是53.49Hz，大于35.35Hz的数控机床最低设计安全频率。一阶振型越高，本体机构机架的刚性越好。故此可知机架的设计能满足机床的使用要求[5]。
2运动系统设计及有限元分析
与普通数控机床的运动系统相比，消失模数控加工运动系统具有自己的特点，由于消失模加工的切削力较小，一般为10~50N左右，而且工件表面加工质量高，因而切削刀具转速很高，这就要求运动系统的重量要小，以便减小惯性力[6]。故此本次研究对运动系统采用轻量化结构设计，通过有限元分析指导其结构优化与设计。
2.1运动系统结构设计在运动系统的设计上，采用龙门式大跨度结构，具有5个运动轴，如图6所示，双X轴、单Y轴以及单Z轴均为丝杠传动，C轴固定于Z轴下方，A轴固定于C轴上。
2.2运动系统主承载轴有限元分析在消失模数控加工成形设备的运动系统中，Y轴的直线运动单元属于运动部件，Z轴单元是Y轴单元的负载，而X轴作用于主体机构机架上，故Y轴是运动系统的主承载轴。为满足加工精度的要求，Y轴的基座必须具有足够的刚度。而Y轴作为运动部件，为了降低惯性力需要降低自身重量。因此，主承载轴Y轴设计时，加入带孔的筋板以加强横梁的刚度，其不仅满足了使用性能，而且达到了减重的目的。对于运动系统主承载轴Y轴的结构，在切削加工时，通常会产生些许变形，这对于机床的加工精度非常不利。为此在设计运动系统时就需要合理布置横梁加强筋及截面导轨的布置方式。为了能够更好进行运动系统主承载轴结构轻量化设计，采用有限元方法进行结构的优化是很必要的。
2.2.1主承载轴结构静力学分析（1）材料选取及有限元模型的建立考虑到轻量化设计要求，运动系统主承载轴Y轴也采取Q235A钢，其主要性能参数如1.1。本次研究对主承载轴Y轴的机械结构进行几何建模，建模过程中做了相应的结构简化，如忽略过渡圆角、螺纹孔以及直径小于10mm孔等处，建立好的几何模型如图7所示。网格划分运用的是四面体与六面体结合的自动网格划分方式，并且采用了局部细化网格的方法来划分，得到28313个单元，63153个节点。建立好的有限元模型如图8所示。（2）边界条件设置及加载对主承载轴Y轴的有限元模型施加了如下的边界条件及载荷：考虑到运动系统的重力，施加了重力加速度条件；对主承载轴Y轴的底部施加了固定约束；考虑到主承载轴Y轴会在移动时产生加速度，对整个结构施加了最大为0.5mm/s的加速度载荷；Z轴通过滑块固定于Y轴侧面，Z轴和双摆头的重量对Y轴产生了力矩，故此对Y轴施加了力矩载荷。（3）有限元结果分析如图9所示主承载轴Y轴的最大变形量为0.025454mm，发生在主承载轴Y轴正中间靠前面的部位。最大变形值在企业机床标准允许的误差范围之内。主承载轴Y轴的最大主应力为4.091MPa，发生在主承载轴Y轴与Z轴的连接部位。最大应力值小于Q235A材料的屈服强度235MPa。由上可知，在静态受力分析中，受自重和Z轴重力对主承载轴Y轴的作用，最大应力点和最大变形处都处于主承载轴Y轴与Z轴连接处，这是因为主承载轴Y轴在中间部位受到来自Z轴的扭转力矩的缘故。综上，Y轴的最大变形和最大主应力都在允许范围内，故此其结构的刚度和强度皆能满足机床的使用要求和许用条件。
2.2.2主承载轴模态分析由图10看出，一阶振型的共振频率是95.882Hz，大于35.35Hz的数控机床最低设计安全频率。一阶振型越高，主承载轴Y轴的刚性越好。其次由于在高速切削设备中，主承载轴Y轴的振动模态相对位移量的大小主要影响到加工精度，所以要求主承载轴Y轴的振动模态相对位移量小。计算结果显示主承载轴Y轴的变形量非常小，对加工精度的影响微乎其微[5]。
3小结
在零件加工过程中，通常需要在加工中心数控系统中输入操作数据，包括加工原点、刀具半径补偿值、刀具Z值、公共坐标偏置值等，其中尤以修改刀具Z值最为频繁。由于每把刀具的长度不同，每换一次刀，都要重新确定刀具Z值并输入，而生产加工中经常会使用多把不同的刀具，如果操作者粗心大意，用错刀具，或是在需要换刀时未更换刀具而继续进行加工，等发现问题时已经发生碰撞、过切或损坏，造成的损失无法补救。据统计2012～2013年7月份，我单位在数控加工过程中由于人为差错导致零件报废的数量高达65件，损失原材料价值146.72万元。因此，加工现场的质量事故倒逼数控车间工艺技术革新，笔者设计的这种防错装置，能及时避免操作者由于疏忽而造成的误操作，并停机报警。。
2起落架结构件生产线人为错误分析
人为错误是指操作人员在加工操作时非蓄意性不符合操作规范的操作，而导致出错的动作。美国国家航空与航天局（NASA）在一份报告中指出，自1990年以来的大多数航空器故障都是由人为错误引起的。人机工程学也告之错误是不可避免的，事实已研究证实了这一点。“感觉-判断-行为”的过程对产生人为错误的典型原因进行分类。主要分为四大类。
（1）感觉认识上的错误。它包括：①信息量过大，过于复杂；②信息传递过快；③信息不够完整；④疲劳疾病的影响或是错觉；⑤接收人没有充分确认信息而错误地领会了表达的内容；⑥在先入感官的强烈影响下发生错觉等。
（2）判断过程中的错误。它包括：①知识或能力不足；②缺乏经验和训练不足；③遗忘（暂时记忆消失、过程中断的遗忘、没有想起）；④因为疲劳或其它原因造成意识水平低下等。
（3）行为的错误。它包括：①精神不集中；②反应迟缓；③行为缺乏准则；④作业单调引起瞌睡、失神等。
（4）异常状态下的错误行为。它包括：大脑意识水平处于初级阶段，注意力集中于一点，丧失对信息方向的选择和过滤功能，造成惊慌失措等。
3防错技术原理
通过检索，1969年到2005年间涉及防错装置的高水平论文（EI、SCI等）总数不超过150篇，其中80%以上为美国人的研究成果，从这点可以看出美国人对于防错技术研究的兴趣。防错技术的基本原理为：用一套装置或方法消除操作者的作业感官依赖性，使操作者在操作时可明显发现错误或一旦操作失误后及时弥补。防错技术就是一个防止制造过程中出现差错，提高产品一次合格率的方法，其核心就是通过识别和控制引起缺陷的原因，通过预防及检测来保证生产线能够持续地生产出合格的产品。
4防错装置设计思路
4.1防错装置的构思
采用工艺方法干预，在加工程序运行前，增加一段检查程序。在零件材料被切削之前，首先运行检查程序，如果使用了错误的刀具或错误的坐标值时，检查程序将会使刀具与尼龙棒发生碰撞，操作工通过加工中心的观察窗很容易察觉，进而立即停止程序运行，而这个检查程序所驱动的刀具路径就成为防错的关键。
4.2基于干涉的防错装置作用原理
防错装置能起到预防或者检测的作用，本文以三轴联动加工中心为例，防错装置作用原理如图1所示。多轴机床亦可借鉴，无外乎要插补其它轴的检测程序。为了有效防止上文中所述的人为差错，首先，数控程序都是以加工原点为参考点执行，因此，防错装置相对加工原点必须有固定的位置；其次，机床加工坐标系中的X、Y、Z三轴坐标值是工序中的操作者在完成了对刀操作后手工输入的，为了使操作者能在刀具切入工件之前有足够的时间发现工序中程序、刀具的偏差，及时采取停车措施，就必须得有方法检测并确认机床X、Y、Z三轴坐标值的正确性。检测Z值时可以在工件的切削轨迹中插补一段直线，使刀具先碰触安装在工装上或零件工艺夹头上的防错装置。刀具如果顺利通过防错装置，则表明Z值正确无误；如果发生切削干涉，那么Z值就有问题，操作者就可以立即停机以判断究竟是拿错了长度不同刀具，还是机床公共坐标Z值偏置发生了输入性错误。同样，在检测X值和Y值的正确性时，可以在工件的切削轨迹中插补一段圆弧，由于3点确定一个圆弧，刀具绕安装在工装或零件工艺夹头上的防错装置走刀一圈，通过是否切入防错装置可有效地检查刀具X轴、Y轴对刀值的正确性，可以直接防止操作者拿错直径不同的刀具，以及机床公共坐标X值、Y值偏置人为输入的错误。
4.3防错程序（走刀路线）的确定
要对三轴坐标的正确性进行检测，刀具必须与检测装置在X、Y、Z3个方向进行接触，如图2（a）所示的刀具走刀路线，由于刀具的边缘与检测块在X、Y方向的距离不一致，刀具在Y方向将会触碰到检测块。如图2（b）所示，也就是说X轴、Y轴的加工路径没有形成封闭检测，若在这种情况下进刀，仍然有铣伤零件的风险。因此，刀具必须与检测块相对的两个侧面都有接触，才能确定一个坐标方向的正确性。
4.4防错装置的结构
考虑到防错程序段运行过程中可能出现的撞刀现象，将刀具和防错装置的接触部位设计为尼龙材料，避免了刀具撞损和过冲对机床造成的损坏。检测块与夹具连接部分使用螺杆，以保证互换性。
5防错装置的应用
（1）结构件防错装置的应用。正在运行防错程序的扭力臂结构件的加工工位，这一类零件由于批量大，有专用工装，因此将防错装置安装在工装上，防错装置的位置与零件定位中心（即加工原点）关联。
（2）大型整体锻件防错装置的应用。防错装置在前起落架零件数控加工中的应用。该零件原材料为钛合金，价格昂贵，零件加工时无专用工装，采用在工艺夹头上设置防错装置，并运行防错程序，有效地避免了由于人为差错而造成零件报废的风险。
机床建模是虚拟仿真加工系统的关键模型，是实际机床在虚拟仿真加工系统中的数字化模型，包括几何模型和运动模型。几何模型是在CAD系统中建立的，首先根据实测得到的机床部件尺寸，建立相应的模型，然后再根据相互关系进行“装配”，形成机床的几何模型。虚拟仿真加工系统中，通过改变机床几何模型各运动零部件的相对位置来模拟加工中虚拟机床的切削运动。运动模型是处理机床几何模型在数控程序控制下如何改变各运动零部件模型相对位置的模型，与机床的结构紧密相关。以DMU125P五轴加工中心为例，在运动模型建立过程中，机床各部件都视为刚体，这样机床的结构可抽象为一个运动链模型。在运动链各组成环节的刚体上固接坐标系，通过坐标变换，可以分析整个运动链的运动形式，建立运动链的依赖关系，即运动链的拓扑结构关系，如图3所示。
2虚拟仿真数控加工功能的实现
a)系统框架的建立
在虚拟仿真加工开始之前，针对工艺信息，选择相应的虚拟机床、虚拟刀具、虚拟夹具、工件模型组成虚拟仿真加工系统。在虚拟仿真加工中，虚拟机床在数控指令的驱动下带动虚拟刀具、虚拟夹具、工件模型等模拟切削过程，实现对数控程序的正确性和可靠性的验证，其系统框架如图4所示。虚拟仿真加工系统主要包括数控程序检查、数控程序翻译、运动仿真、刀具轨迹检查、碰撞检测等模块。
b)程序检查模块
数控程序检查模块包括词法、语法检查，主要检查程序中是否有数控指令集外的非法字符、数控指令的参数是否有效、语法上是否合乎逻辑等。
c)程序翻译模块
数控程序翻译模块以机床的数控程序规范为基础，用以提取G指令、M指令、坐标、进给速度、主轴转速、换刀、循环定义等信息，转换为仿真数控代码。这样在虚拟仿真加工中，才能控制虚拟仿真加工系统的运动仿真和状态设置，为运动仿真模块提供必要的信息。
d)运动仿真模块
该模块是虚拟仿真加工系统最关键的一个模块，决定了后续的刀具轨迹检查、碰撞检查结果的正确性。在该模块中，首先根据机床的运动模型，建立虚拟仿真加工系统各运动组件(包括虚拟机床各运动零部件、虚拟刀具、虚拟夹具和工件模型)的运动模型(即变换矩阵);然后根据翻译模块所提供的坐标值计算各运动组件的变换矩阵并应用以改变各运动组件的位置，从而可以模拟虚拟仿真加工系统的运动，具体步骤如图5所示。
e)刀具轨迹检查模块
该模块主要用于刀轴矢量的检查，以避免刀轴的剧烈变化。大多数的CAM系统都提供了加工仿真和刀位轨迹(刀具轨迹数据包括刀位数据和刀轴矢量)仿真检查功能。但对多坐标加工而言，加工仿真和仅显示刀位轨迹是远远不能满足要求的。在虚拟仿真加工系统运动模拟的过程中，该模块在显示刀位轨迹的同时，也显示刀轴矢量，这样可以准确地检查刀具相对于工件位置及刀轴的变化。
f)碰撞检测模块
对五坐标加工而言，刀具相对于工件的运动轨迹很复杂，难以预测，通常需要进行仿真检验数控程序中可能出现的碰撞干涉。大多数CAM系统提供的加工仿真功能仅考虑刀具与工件、夹具间的碰撞检查，而不能检查可能出现的刀具与工作台间、主轴与工件、夹具间的碰撞。在该模块中，根据经运动仿真模块处理后的各运动零部件的相对位置，全面检查可能出现的碰撞。
3应用实例
DECKELMAHO公司的DMU125P机床是五轴五联动加工中心，具有立卧转换功能。在立式状态下，其结构形式如，a轴为工作台摆动，c轴为工作台转动。在卧式状态下，主轴绕b轴旋转90°，其他状态与立式结构相同。在该机床上进行五轴五联动的加工时，刀具相对于工件的空间运动轨迹复杂，加工前必须进行虚拟仿真加工。本文以VERICUT软件为平台，构建了DMU125P加工中心的虚拟仿真加工系统，用来检验数控加工程序、刀具轨迹与潜在的碰撞危险。在构建125P加工仿真环境时，首先根据运动链关系建立机床拓扑结构关系;然后建立机床的数字模型;最后根据工件、刀具、夹具和机床的数字模型构建虚拟仿真加工环境。
4结语
1.1网格节点单位法矢量表达式对于三角网格模型，可以参照微分几何中参数曲面的相关定义和性质估算网格节点的单位法矢量。在图1中，P点1阶邻域内有m个节点构成m个三角形。
1.2形状面积权重法估算节点单位法矢量
1.2.1形状因子的引入权重因子表达节点1阶邻域内三角形的单位法矢量的影响大小，目前有较多文献提出把三角形面积［4］、顶角、角度正弦、质心距、边长或这些几何参数的组合［5-6］作为wi的值。但是这些加权方法没有表达三角形完整的几何信息，也没有量化三角形的形状对网格节点单位法矢量的影响。
1.2.2形状面积权重法λ可以描述三角形的形状质量，对三角形的规整程度进行量化。三角形形状越规整，λ值越大。通常，在其它条件相同的情况下，1阶邻域内各三角形形状越规则对节点法矢量的贡献越大，三角形面积越大对节点法矢量贡献也越大。因此提出新三角形网格节点法矢量的权重法，称为形状面积权重法。在实际应用中，由于离散点分布的不均匀性以及对模型进行的适当简化，会使得三角网格模型中三角面片的面积存在较大差异性。相对于现有的节点法矢量权重方法，形状面积权重法量化了三角形的形状和面积两个因素对网格节点法矢量的影响。由于形状和面积两个因素可以确定一个三角形，形状面积权重法表达的权重值更准确、全面。因此，该方法能够有效的提高网格节点法矢量及曲率值的计算精度。
2估算边曲率
参数曲面及切平面如图2所示。图2中，参数曲面S上的一条正则曲线(C)的弧长参数化方程为。则kn=＜α(0)••，n＞称为曲面S上点P的法曲率。过P点垂直法矢方向的平面为切平面，记作π面。曲面上一点的切向量和法矢量垂直，即有＜α''''(s)，n(s)＞=0。对此式两边求导并结合曲线在曲面上这个条件易知。
3估算网格节点曲率值
3.1切平面内任意坐标系下的欧拉公式切平面上主方向构成一组正交基{e1，e2}，如图3所示，任意单位切向量都可以表示为。
3.2最小二乘法求曲率值在P的1阶邻域内，由式(4)得到m个边曲率。依据文献［3］，选择边曲率中的最大值为kn(tid)。在P点的切平面建立坐标系。
4算例分析
4.1网格节点法矢量估算误差分析Taubin在估算网格节点法矢量时采用面积加权，通过比较估算得出的单位法矢量与真实单位法矢量之间的偏差角大小来比较Taubin方法与本方法的法矢量估算精度。图5所示为球面三角网格模型，其中半径R=8mm，共886个节点。用Taubin方法和本方法估算的所有节点法矢量与精确法矢量之间的偏差角如图6所示。显然，本方法计算得出的节点法矢量偏差角总体较小。图7选取球面局部50个点的法矢量偏差角以更清晰地显示对比效果。经进一步分析可知，本方法比Taubin方法具有更小的节点法矢量偏差角最大值、最小值、平均值、方差，如表1所示。分析表明，本文法矢量估算方法精度更高。图8所示为环面的三角网格模型，共1176个节点，其中半径R=8mm，r=1.5mm。用Taubin方法和本方法估算的环面网格所有节点法矢量与精确法矢量之间的偏差角如图9所示，图10为环面局部50个点的法矢量偏差角。如表2所示，本方法比Taubin方法具有更小的节点法矢量偏差角最大值、最小值、平均值，表明本矢量估算方法精度更高。
4.2网格节点曲率估算误差分析以上节中球面和环面网格模型的节点平均曲率值为例，本方法与Taubin方法估算误差及其局部节点示意图分别如图11～14所示。考虑到曲率值较小，分析平均曲率估算值的相对误差，如表3和表4所示。在估算高斯曲率和主曲率时，本方法较Taubin方法更具准确性和稳定性。此外，运用欧拉公式由计算网格节点在三维空间内沿任意方向的法曲率，再在三角面片内进行线性坐标插值［1］可以计算出三角网格曲面上任意点的法矢量及法曲率。
5三角网格数控加工仿真实验
以经CAE冲压分析的汽车覆盖件模具型面局部曲面为例，如图15所示，采用等残留高度法对其进行数控加工。在设计刀具路径时，网格法矢量及曲率值是计算切削步长、确定刀触点法矢方向、计算刀位点、检查加工干涉情况等环节的必要参数。因此，高精度的法矢及曲率估算值利于提高数控加工精度。令允许残留高度δ=0.05mm，分别采用本改进后的方法和Taubin方法［4］计算三角网格刀触点法矢量和曲率值，在Matlab编程平台进行等残留刀位点计算，得到的数控加工刀具路径如图16所示。图17为在数控加工仿真软件vericut中得到的对应加工效果图。由结果可知，改进后的法矢量及曲率计算方法较Taubin方法具有更高的精确性，加工误差小、加工精度高。
6结束语
1加速和减速
在典型的轮廓加工中，由于被加工工件上交点、切点和间隙等的存在，切削运动的方向频繁改变。例如在编程加工工件上的直角拐角处，一个程序段中沿X轴的刀具运动，在下一程序段中得转换到沿Y轴的运动，要实现这种转换，控制器首先必须停止X轴的运动，然后再启动Y轴运动。如果没有加速，就不可能以最大进给率瞬时启动，同样如果没有减速，也不可能停止进给，这样就可能发生切削错误，尤其是在进给率非常大和角度极小的情况下。通常对一普通精度要求的工件，即使发生如此的情况，也不会影响产品的质量。但如果被加工工件的相应加工尺寸与精度要求非常严格，为避免出现上述问题，CNC系统就必须采取相应的措施。在FANUC控制器中提供了两种指令G09（准确停）、G61（准确停模式）来严格控制切削刀具的进给率，以达到产品所要求的尺寸精度。1．1准确停指令FANUC数控系统中指定G09为准确停指令，它是非模态指令，即在每个需要它的程序段中都要重复编写。通过在程序中添加G09准确停指令，则它所在程序段里的运动完全完成后，另一主轴的运动才会启动，以达到G09所在段的加工尺寸精度。1．2准确停模式指令准确停指令G61与G09的区别在于G61为模态指令，它会一直有效，直到切削模式指令G64或同组的G62（自动拐角倍率）、G63（攻螺纹模式）出现才将之取消。G61缩短了编程时间，但不会缩短循环时间。G09只有在为了加工出某特定拐角而需要减速时才会发挥出其特点，而如果一个程序中所有的拐角都需要很高的精度时，重复使用G09会使程序变得冗长，降低编程效率，从而G61的优点就显现出来了。通过使用G09或G61的设定，控制系统就能完成精度要求更高的加工质量与精度。
2恒定进给率
在数控编程时，通常的步骤是根据零件图计算轮廓每个变化点的坐标值。形成刀具轨迹中心线的刀具半径通常被忽略，因为刀具半径并不影响刀具的进给率。但在圆弧编程时，使用绘图尺寸，而不是到刀具中心线的距离，等距的刀具路径（使用刀具半径偏置后）可能比圆弧编程中的绘图尺寸大得多或小得多。因此，在圆弧程序中的进给率跟编程半径相关，而跟刀具中心的实际半径无关。当刀具半径偏置有效，且圆弧的刀具路径被刀具半径偏置时，切削的实际圆弧半径可能偏小或偏大。这决定于切削刀具运动的偏置值。有效切削半径将减小所有内圆弧的尺寸，而增大所有外圆弧的尺寸。因此当表面加工质量要求很高或当刀具半径非常大时，考虑增大或减小圆弧切削的进给率是非常必要的。补偿后的圆弧运动进给率通常取决于当前编程的直线运动进给率，已知计算直线进给率的标准公式：F1＝n•Ft•Z式中，F1为直线进给率；n为主轴转速（r／min）；Ft为每齿进给量；Z为切削刃的数量。根据直线进给率公式，圆弧的加工面（外圆弧或内圆弧）将影响圆弧进给率的调整，外圆弧的直线进给率应该增加，而内圆弧则应该减小。经推导，得出以下公式：（1）对外圆弧，通常将进给率向上调整到一个较大的值：Fn＝F1（R＋r）／R，其中Fn为外圆弧进给率，F1为直线进给率，R为工件外径，r为刀具半径。（2）对内圆弧，通常将进给率向下调整到一个较小的值：Fn＝F1（R－r）／R，其中Fn为内圆弧进给率，F1为直线进给率，R为工件外径，r为刀具半径。上述修改提高了圆弧处的尺寸精度及表面质量，从而更好地满足了对于工件加工质量的要求。
3最大进给率
CNC机床的最大可编程进给率不是由控制器的生产厂家决定，而是由机床生产厂家决定的，例如，特定机床的最大进给率可能只有10000mm／min，但是CNC系统可以提供比它高数倍的进给率。这对所有的控制器都是适用的，主要是每个机床厂家生产的机床机械结构体的结构、设计强度及安全等因素决定了其进给的最大速度不能超过一个定值。同时在主要以每转进给为编程方法的CNC车床上，还有其他一些考虑因素。CNC车床的编程主轴转速（r／min）和最大快进速率，常常会限制每转最大切削进给率。如果没有认识到这一点，就很容易把每转进给量写得过高，该问题在单头螺纹加工中最为常见，因为单头螺纹加工的切削进给率可以非常高。CNC机床不能使用超出最大设计范围的进给率进行加工。当同一程序中使用了异常大的进给率和很快的主轴转速时，最好计算一下有效进给率是否超出了给定机床的最大许可进给率。最大许可进给率可以根据以下公式进行计算：Fmax＝Rmax／n式中，Fmax为最大每转进给率；Rmax为X和Z轴中较小的最大进给率；n为主轴转速。通过上述公式可以计算出加工中的最大许可进给率，对加工中的安全、质量等有一个基本的度量，做到安全生产。
4进给率倍率功能
尽管进给率功能可以使用F地址指定，程序中也可以使用两种特殊的辅助功能M来设置进给率倍率的“开”和“关”。操作面板上没有进给率倍率旋钮，如果CNC操作人员决定临时增大或减少程序中的进给率，该旋钮是非常便利的。但在加工操作中，由于切削进给率必须为编程进给率，所以进给率倍率旋钮只能设定为100％，而不能是其他的任何设置。M48功能使得CNC操作人员可以随心所欲地使用进给率倍率开关，M49指令则使得进给率按照程序所编写的执行，而不管控制面板上进给率倍率旋钮的设置如何。这两种功能在不使用循环的攻螺纹和螺纹加工应用中最为常见，这些场合要求进给率与编程值完全一致。
5结语
1数控技术的原理
数控机床使用计算机嵌入式系统，能够在计算机上远程控制和定位工作台，还具备了和数控机床匹配的功能模块结构，很大程度上提高了工作的效率。对固定工件进行位置处理，能够保证程序正常运行。使用数控机床的时候，把每个坐标轴移动分量传送到驱动光源中，这样机床的切削运动就可以按照编制的路线进行。使用装置中的插补功能进行数据的记录，控制系统把数据信号传送到控制装置中从而进行管理。中央处理器分析数据信息，让每个部件都可以正常运转，对零件进行精密加工处理。数控机床使用的是数字信息控制运动过程和机械加工。设定编程程序，让编辑好的程序控制设备。所以数控技术极大的提高了机械加工的设备的灵活性，促进了加工机床的发展。在制造行业中，数控技术已经是加工的主体，数控技术的高低直接关系到产品的质量。
2数控技术在制造行业应用
2.1在机床设备中应用
数控机床是现代机电的重要组成，能够有效的提高制造业的工作效率。数控机床的应用改变了原来的零件加工方式，能够使用数字化技术处理零件的加工工艺，使用编程指令，让人工操作得到了取代，提高了加工效率。在机床设备中应用数控技术，能够让生产工序和各项设备有机配合，不再调整机床工作台的位置，能够实现复杂零件的加工。
2.2在工业中应用
在工业中，主要是将数控技术应用在机械设备生产线上。采用编程方法，把需要的指令输入到了计算机中，然后通过控制计算机实现机械设备远程自动化控制技术，不再使用人工控制。数控技术具有很高的精确度，在保证了加工质量的同时，还能够提高生产效率，人工工作的环境也得到了改善。在工业中应用数控机床能够完成复杂的加工任务，在精度方面也有很好的精确度，在工作效率方面更是比人工操作快速。一旦出现了故障，数控机床的相关传感和检测系统，就能够把故障的相关信息传输到计算中，计算机就会停止机床的工作，能够很好的保护数控机床设备。这样能够很大的节省人力资源，让企业的成本降低。
2.3在机械加工中应用
我国科学技术发展非常迅速，不进行数控车床技术的更新就不能跟上时展的步伐。很多的机械制造商已经意识到了先进技术的潜力，不断地引进先进的焊件。数控气割技术轻松的解决了单件下料难的问题，在工作的时候，只要保证压缩接触面积均匀，就能够实现很好的密封功能，对于产品的内外环凹凸面加工提供了保证，实现毛坯到成品持续加工。数控技术在机械浮动油封中也得到了很大的应用，能够将数控镗铣床编程和现代机械设备进行结合，通过提前编制好齿形子程序，调整结合角度就可以满足质量的要求。在机械加工中，使用数控车床技术，还能够提高零件焊接的精度，进行密封，能够从毛坯到成品持续加工，很大程度上提高了加工效率。
3数控机床增效措施
数控机床加工工艺和加工设备中有一些问题，缺乏数控机床加工工艺的知识库和数据库，缺乏加工切削参数，缺乏数字化管理系统和制造系统。数控机床在加工的时候，需要很长的准备时间和等待时间，发生故障之后调试的时间也很长，这些都降低了数控机床的效率。对我国数控机床加工工艺现状进行认真分析之后，研究出了一些增加数控机床效率的方法。
3.1提高自动化程度
数控技术在发展过程中，会逐渐的提高自动化程度，这是数控技术发展的趋势，也是制造领域的要求。自动化程度加快之后，能够减少加工的时间，提高加工的效率。经过柔性生产线和柔性制造单元以及复合加工技术，能够提高数控技术的自动化和连续性，这样可以有效的降低加工所需要的辅助时间，提高了生产效率。
3.2优化加工过程
数控车床加工过程还存在一定的缺陷，通过优化生产加工过程，能够减少加工准备时间。在加工中，使用先进配套的管理方式、生产技术、机械零件制造执行系统、刀具自动配送、机械设备管理等，能够增强设备的开动率和完整性，对于数控机床的持续运行和高效管理具有很好的作用。
3.3优化加工设计和工艺
数控机床加工工艺需要优化，在保证零件质量的前提下，通过减少加工的时间，提高加工的效率。数控机床使用先进的刀具或者是高性能的数控机械机床等，能够仿真模拟数控机床的加工，从而优化控制数控机床程序。优化加工工艺和加工设计，能够提高加工的性能，提高切削效率和主轴的加工效率。
4总结
(一)选取合适的项目
项目教学法要求老师必须从学生的实际情况出发，为其提供具有较高针对性的教学实践的内容，具体来说，也就是选择数控加工教学项目。必须认识到，在当前技术教学实践大环境下，项目的选择必须以数控加工课程教学的内容为基础，在实际的教学过程中不仅要凸显理论，同样还要和实践紧密联系起来，让学生能在不断的实践的过程中，真正意义上的掌握书本知识。该方法的成功应用，不仅能够极大的提升学生学习的自主性，同样还能有效的加强教师对课堂教学节奏的把握，进一步提升总体的教学效果。
(二)确定教学重点
正如我们所知道的，职业院校的主要任务是为学生专业技能水平的提升提供基础性的教学活动的组织部门。因此在实际的授课过程中，数控加工项目中容易出现问题的部分应成为教学的重点，同时，在组织教学活动的过程中，需要学生的评价和总结，并对易发生问题的部分进行预先提醒，这是保证总体教学效果的重要前提和依据。同样的，学生的反馈也是我们改善教学的重要数据来源，为后续教学的改善提供了有效的数据支持。
(三)充分利用现代化教学与实验手段
现代化的教学和实验手段的应用，对于提升课堂教学质量和提升学生的学习兴趣都有着重要的现实意义。实际上，无论是在教学方面还是在数控加工的实际操作方面，计算机辅助软件的应用是必然选择。通过计算机上的模拟操作，能够有效的避免因为误操作而带来的经济损失和时间损失。虚拟实验室在计算机技术的支持下，同样也能够为教师更好的展示教学内容提供支持，如通过多媒体将数控加工进行演示，将传统的、枯燥无味的理论教学融入到新奇、动感的视频中来，不仅极大的调动了学生的学习积极性，同样也能够克服教学基础设施有限的问题。部分情况下，计算机技术在教学和实践中的广泛应用，还可用于缩短教学时间，解决课时偏紧的问题。
(四)做好教师的评价总结
作为项目教学法的重要环节，教师评价对于这一教学法的实践效果有着直接的影响作用。实际上，学生在实际的学习过程中必然会遇到各种各样的问题，如果教师不能够及时的为其答疑解惑，必然影响学生的总体学习效果。而在这一过程中，教师有必要针对不同的组别提出总体的评价，以此为基础来帮助他们通过吸收和借鉴他人的成功经验来提升自己的效果，最终为学生的各项能力的真正提高做出积极的努力。在评价的过程中，应采用多层次的教学评价体系，改变传统的以成绩为主要评价方法的模式，真正意义上的体现出学生的实际学习情况和提升程度。
二、案例分析
(一)项目内容
在数控铣床上完成零件的加工。毛坯:80×30铝件。
(二)项目实施过程
第一阶段:设计项目计划。本人对学生进行了分组，要求每组成员自主讨论，确定零件加工的路线、刀具补偿轨迹、HNC程序编程。每组大致上确定加工路线以及程序后，要求学生在电脑上进行仿真模拟，检查与纠正程序。第二阶段:每组学生配置一台数控铣床，要求学生输入程序、装工件、装刀、对刀、输入刀补参数，进行零件的加工。第三阶段:评价总结。老师对学生进行评价，不仅要对学生完成的项目进行评价，更要关注学生的学习态度、学习行为、动手能力与参与度等，并将评价结果记入学习记录卡中。
三、结语
关键词：多维教学策略；数控加工教学；教学模式
众所周知，数控加工教学既可以培养数控技术人员的理论基础，还可以推动工业发展的脚步。但就目前的发展趋势来看，由于不同院校的办学条件大不一样，教学设备不一样，教师还没有转变传统的教学模式，主要以讲授为主，没有给学生提供一个更好的实践空间，从而导致数控加工教学效果没有完全发挥出来。
一、数控加工教学的现状分析
1.没有把学生的主体地位凸显出来
在进行数控加工教学的过程中，专业教师还是采用“教师讲，学生听”的教学模式，特别强调了教师的主导作用，研究性学习缺乏环境的构建和能力的培养，严重忽略了培养学生的综合实践技能。由此可见，传统的教学方法已经不能更好地满足当前数控加工教学的要求。
2.没有一个更为合理的教学模式
由于数控加工专业起步较晚，现在还没有一个较为合理的教学模式，而教师也只是注重学生的理论知识，往往忽略了操作技能的重要性。另外，由于教育经费不足，实习工厂的设备太落后，教学设备没有及时更新，从而使学生得不到更好的发展，质量意识及安全意识都不能更好地满足于企业的需要。
二、多维教学策略在数控加工教学中的实施
1.实践的基础是理论知识，两者缺一不可
数控加工的教学内容主要是理论与实践，因此，在进行教学的过程中，专业教师一定要把理论与实践有效联系在一起，要让学生在实践中获取更多的理论知识，让学生在获取知识的基础上，提高自身的实践能力，学会理解知识、运用知识，善于用理论知识去解决问题。正所谓理论联系实际的基础是理论知识，学生如果不具备相应的理论知识也就谈不上实践，只有把两者有效结合在一起，才可以更好地保证教学质量。换句话说，教师要在学生具备相应的理论知识时，有效地指导学生进行实践，让学生可以在教师的指导之下，积极、独立地进行操作实验，学生只有在自己动手的情况下，才可以获得更多的文化知识。另外，教师除了要教授学生相应的理论知识之外，也应该不断地改革与发展教学方法，在教学的过程中精讲多练，给学生留下足够的练习时间。
2.突出学生在教学中的地位
随着新课程理念的不断深入，给教师也提出了更高的要求，既要求给学生传授相应的文化知识，也要求提高学生的综合能力，特别是数控加工教学更为注重学生的动手实践能力。因此，在进行数控加工教学的过程中，教师一定要有效地突出学生在教学中的地位，全面激发学生的学习兴趣，充分调动起学生学习的积极性和自觉性，让学生善于把理论知识运用到操作实践中去，通过自主学习和探讨可以主动发现数控加工教学中的重难点，只有这样才可以让学生获得更多的文化知识，并具备较强的动手实践能力。比如说，在开学之前，教师可以给学生定下这学期的教学任务，教师可以根据实际的教学内容设计出科学合理的课题，让学生就对应的课题进行探讨与研究。
3.采用小组合作学习
所谓的小组合作学习其实就是以小组为单位，让学生之间相互讨论与研究，以此来共同发展和进步，特别适合数控加工教学的要求。因此，在进行数控加工教学的过程中，专业教师一定要采用小组合作学习，让学生通过自主研究和协作讨论的方式，运用专业的知识去解决数控加工中遇到的一系列问题。譬如，在讲到数控加工工艺设计教学的过程中，教材内容要求学生根据零部件的大小、相关施工要求以及专业的配套工具，以此来完成以下设计和试验项目，根据数控加工设备的相关工艺要求、刀具材料的坚韧度以及数控所需毛坯材料的加工性能，来判断出数控加工的切削用量以及施工工艺参数的多少。
综上所述，在经济的带动之下，我国的制造业已经取得了非常大的成就。传统的制造业技术已经逐渐发展成为目前使用最广泛的数控加工技术，该技术可以有效促进我国现代化机械制造业的快速发展。而数控加工教师是数控加工教学中最重要的组成部分，主要就是让学生获得更好的发展。因此，在进行数控加工教学的过程中，教师一定要不断地改革与发展教学方法，更新教学内容，探索出更加合适有效的教学策略，只有这样才可以为我国培养出更多的数控加工技术人员，以此来推动国民经济的快速发展。
参考文献：
[1]王书建.基于MasterCAM和Vericut虚拟数控加工技术的研究[D].山东大学，2011.
【关键词】数控机床；课程标准；教学过程设计；立体交互分层
0 引言
数控机床与原理是我院数控技术应用专业开设的一门专业必修课，旨在培养学生掌握数控机床组成、工作原理方面的内容，使其初步认知数控机床各功能部件组成和工作原理，特别是通用型数控车床、数控铣床的组成和工作原理，具备独立操控数控机床的能力，能够编制简单的数控程序并加工出工件。为了贯彻学院提升教学质量的五年计划，从制定课程标准入手，合理运用教材，结合学院实训条件取舍教学内容，设计适合高职学生的教学过程，配合立体分层的实训，确保学有所得。
1 制定理论实践并重的课程标准
《数控机床与原理》属于理论实践一体化课程，必修考试课，学时为60课时，其中理论40课时，实践20学时。
采用项目式教学方法设计课程授课内容，以工作任务模块为中心构建的该课程。以数控机床应用行业需求引领课程项目工作任务，以课程项目工作任务选择课程技能模块，以课程技能模块确定课程知识内容。
课程立足于实际能力的培养，以工作任务为中心组织课程内容和课程教学，让学生在完成具体项目的过程中来构建相关理论知识，并发展职业能力。据此，课程标准制定了5个项目和21个工作任务。
2 基于课程标准的教材内容取舍，切合实训条件的措施
该课程采用大连理工大学出版社高职高专机电类课程规划教材《数控机床》，它是比较贴合课程标准的一本高职教材。它“以技能型、应用型人才培养为主，重在实践，理论以够用为度”的原则进行编写，主要介绍数控机床的基本理论知识，通用数控机床的机械结构和控制，数控机床的保养与维修等知识。但教材中的数控机床实例并不与我院实训用数控机床一一对应，导致理论偏离实训实际，造成学生在理论实践学习中有些不知所措，不利于展开教学。为此，基于课标准取舍教材内容，切合实训条件。
下列内容关于我院实训用数控机床的教学内容：CK6141数控车床，占6课时；V600数控铣床，占6课时；VMC600数控加工中心，占4课时。用以上内容置换教材中相关内容。
3 循序渐进地设计教学过程
依据课程标准，参考教材编写顺序制定授课进度表。设计这5个项目的先后顺序是：数控机床功能部件18学时，数控车床10学时，数控铣床8学时，数控加工中心10学时，数控系统14学时。其中的21个工作任务是：（1）认识数控机床（2）数控机床的主运动传动部件（3） 数控机床进给运动传动部件（4）滚珠丝杠螺母副的轴向间隙调整与安装（5）齿轮传动的进给传动系统中齿轮啮合间隙的调整机构（6）数控车床的回转刀架（7）数控回转工作台（8）数控机床支承部件与辅助装置（9）数控加工中心的自动换刀系统（10）数控车床概述（11）CK6141数控车床（12）CK6141数控车床的附件（13）数控铣床概述（14）V600床身型数控铣床[15]V600床身型数控铣床的附件（16）数控加工中心概述（17）立式加工中心VMC600（18）数控系统的组成（19）数控插补原理（20）刀具补偿原理（21）典型数控系统简介。
理论课堂的设计遵循理论联系实训的原则进行。理论课的课堂分解为复习旧内容阶段和讲授新内容阶段两段。复习旧内容阶段：根据工作任务需要设置判断题、填空题、选择题共计10题；讲授新内容阶段：PPT简洁文字描述，图形化展示，配合音视频动画，边讲边练，穿插师生、生生互动讨论。除了随课程进度的作业题外，还布置综合作业题1题：要求用脑图制作软件XMind制作该课程的项目工作任务图。
4 立体交互式分层设计实训内容
课程标准中的20课时用于数控机床实验实训，是该课程理论联系实际的重要表现。我们采用立体交互式分层设计实训内容，共设计6个实验实训，纵向是低、中、高三个难度级别，横向是中低难度每级设计两个实训项目，高级难度设计一个实验实训项目，故为立体式；交互式是指实践教学和理论教学相互穿插而不是孤立地进行，力图使学生通过实训巩固理论，用理论指导实训。
5 结语
高职学生学习《数控机床与原理》课程，需初步具备机械制图、机械基础、电工电子技术、自动化技术等方面的知识，因此，合理地编排设计教学过程和教学方法就显得很重要。笔者初步尝试了以上所述的“项目任务驱动式教学法”，取得了较为理想的教学效果。
【参考文献】
[1]张玲莉，汪文津，赵坚.数控机床课程的教学改革研究与实践[J].河北师范大学学报：教育科学版，2010（10）：115-117
关键词：岗位分析 内容改革 教学模式改革 教学方法改革
1 概述
当前我国正处在产业升级、换代的重要时期。使得数控技术得到了广泛的推广应用，以适应现在制造业竞争日益激烈的情况。大力发展数控技术的应用对制造业的贡献突出，是发展国家经济的重要措施。但是，现在数控技术的专业人才是我国紧缺性人才，尤其是既懂技术又懂技能的人才。那么如何培养出企业需求的人才，就成了高职教育急需解决的问题。
2 数控专业就业岗位分析
要培养出符合企业需求的技术人才，必须要做好市场调研，教育部16号文指出要以就业为导向进行专业改革。通过调研，我们了解到数控专业岗位需求主要集中在数控设备维护与维修员、数控设备销售员、数控编程员、数控加工操作员等几个岗位。数控设备维护与维修员主要从事数控机床的维护与机床的维修；数控设备销售员主要从事数控设备的销售与售后服务；数控编程员主要从事加工工艺制定与程序的编辑；数控加工操作员主要从事机床操作与加工。针对以上的岗位分析，我们要对数控专业的教学目标与内容做出相应的改革。
3 教学内容的改革
根据就业岗位分析发现，高职院校传统的人才培养方式，已经不再适合当前企业对人才的需求，必须在教学内容上做出改革。教育部16号文提出高职教育的培养目标是要培养出高素质技能型专门人才，所以高职教育要注重技能培养，在教学内容上也应得到充分的体现。在课时分配上，理论与实践教学比例为1：1，各占36课时。在教学内容上，针对不同就业岗位进行调整，在数控设备维护与维修、数控设备销售这两个职位上，要求学生要对各种数控设备非常熟悉，其主要内容包括：了解数控机床的产生和发展、掌握数控机床的结构、组成、原理，熟悉数控机床的分类、数控系统、数控机床的维护、维修、安装与调试等知识点。在数控编程的职业岗位上，要求学生掌握的内容有：数控程序编辑的概念、程序编辑的基本知识、数控机床坐标系、程序编制中的基本指令、加工方案确定、加工工艺与走刀路线的设计、刀具的选择、机床加工参数的选取等内容。而在数控机床操作岗位上，则要求学生要掌握机床的基本操作、轴孔类零件的加工、螺纹加工、零件光洁度与精度控制等。
4 传统教学存在的弊端
在传统教学中，通常是把理论教学与实践教学分开，先讲解理论知识，再集中上机实践教学。这样安排带来的好处是有利于教学的安排，但同样带来很大的缺点。教师在讲授数控理论知识时，都是通过在黑板上或者多媒体上进行讲解，有很多地方过于抽象化，不够直观，学生只能发挥自己的想象力，所学知识只局限在理性上的认知，缺乏感性认知，容易造成学生对所学的知识产生厌倦的情绪，打击学生的学习积极性。而且当学习完理论知识后进行实训时，往往又会忘记了前面的所学的理论知识，使得学生不能把理论与实践相结合起来，造成了理论知识不能指导着实践，实践也不能验证理论知识，理论与实践严重脱节的情况。学生的学习效率低下，学习效果不理想。
5 教学模式上的改革
由于传统的教学存在以上的种种弊端，所以要在教学模式上进行改革，以改变教学现状。我们根据数控设备与编程这门课程的特点，引入一体化教学模式。该模式的教学首先要求教师要具备丰富的理论知识与过硬的操作技能，具有双师素质，更要求教师不断参加进修或到企业挂职锻炼，以提高自己的理论知识与技能水平。在教学上，要求理论实践相结合，教中学，学中做，融“教、学、做”为一体，强化学生能力的培养。坚持实用为主、够用为度的原则，以职业技能训练为核心，将理论教学和技能训练有机结合。
它具有两大特点，一是突出职业技能训练的主导地位。围绕职业技能训练要求，设置教学环节和进度，理论教学完全服务于职业技能训练。二是理论教学与职业技能训练相结合。注重感知、操作，强调学生学习的主体性。这种一体化教学模式能很好解决理论教学和实践教学脱节问题，减少理论课之间及理论与实操课之间知识的重复，增强教学直观性，充分体现学生主体参与作用，必将有助于教学质量的提高和高技能人才的培养。
6 教学手段上的改革
在教学方法上，改变以往的理论与实践分割开来的教学方式，引入任务驱动的教学方法，使得理论与实践紧密结合。“任务驱动教学法”就是将传统教学理念以传授知识为主，转变为以解决问题为主以及以完成任务为目标的互动式教学；能充分调动起学生的学习积极性，把再现式教学转变为探究式学习，使得学生能针对现有的问题，根据自己所学的知识与掌握的技能、经验找到合适的解决方案。
在本课程的教学上，根据课程的教学特点，把教学内容作为教学任务划分为多个实训项目，每个项目中包含着理论知识与实训操作，每次上4节课，前两节讲解理论知识，后两节进行实训，验证理论知识，或者把理论知识融入到实训中去进行讲解，做到真正的理论与实践相结合的教学。实训项目由易到难，循序渐进共分为以下几个实训项目，如表1所示（本文以数控车床教学为例）。
7 教学考核上的改革
考核上不再采用试卷闭卷考试的形式，以上的每个项目中的任务都配有多套图纸与实验任务书，其中包括了学生要掌握的理论知识与实训技能。要求学生每次按照任务书要求完成理论知识与操作技能学习，而且每次都根据学生的完成情况进行打分，满分为100分，然后把各个实训任务所得的平均分作为平时分，占总成绩的50%。在学期末，还将组织一次考核，先给学生发一套零件加工图纸，要求学生现场口述对图纸进行工艺分析，加工方案制定，加工工艺设计，并最终上机加工出工件，教师针对工件评分。学生所得成绩占总成绩的50%，这样的考核既可以考查到学生的专业知识，同时也可以锻炼学生的表达能力，为以后的就业打下良好的基础。
8 总结
通过以上的教学改革，使得学生所学的知识与技能，能够很好的适应就业岗位的需求，也使得本课程教学摆脱了以往理论与实践教学脱节的情况，把理论与实践教学通过一体化教学模式与任务驱动教学方法紧密的结合起来。提高了学生的学习兴趣与学习效率，培养了学生的独立思考、勇于探索的学习能力，让学生在学习中感受到乐趣，从而激发了学生的求知欲望，逐步形成了一个良性的学习循环，为学生在以后的就业中提供强而有力的帮助。
参考文献：
[1]周小蓉，黄立东.初探理实一体化教学在《数控编程与操作》课程中的应用[J].科技信息，2010（08）.
如图1所示，课题要完成从选材至加工出成品的全过程，内容包括测绘零件，CAD画零件图，产品造型设计，生成凹、凸模，数控加工，产品检验，完成技师论文的编写等。
一、数控铣/加工中心预备技师课题内容
1.课题来源
预备技师课题的来源一般有：具有一定技术含量的企业产品、历年全国数控技能竞赛试题、国家题库、企业攻关课题、企业的技术改造课题、根据培养知识点设计的课题等。
本课题源自一灯具生产企业，产品为外贸定单，销往日本。该产品是企业与我校合作开发的新产品。在实施本课题前，已完成了该模具图纸的设计，本课题主要完成模具型芯和型腔的选材与加工。
2.能力目标
通过本套课题的学习，掌握利用数控设备加工具有实际价值产品的能力，以及培养学员应具有良好的团队意识和工作习惯。
3.课题开发
根据能力目标，将金属材料及热处理、CAD、数控造型软件的使用、自动编程知识、机械加工知识等涉及的技术融合在一起，形成完整的知识结构，强化各知识点的有机结合，形成较强的职业能力。
4.教学实践
（1）教学形式――导师制。
（2）学习形式――2人/组，任务驱动式团队自主学习。
（3）教学设备――数控铣/加工中心。
（4）学习内容――灯罩模具产品产出的全过程。
该灯罩模具的加工涵盖了数控专业学习中所涉及到的知识。灯罩模具的加工过程即是以行动导向组织的教学过程，以师生共同确定的加工方案及完成的加工步骤来引导教学组织过程，学生通过主动和全面的学习，达到脑力劳动和体力劳动的统一。
该灯罩模具的加工任务（行动）绝非单指某一技术或技艺，而是灯罩模具产品产出的全过程，包括接受定单、确定任务、资料检索、制订计划、服务加工、质量控制、售后服务等，是学生即将从事的数控加工职业可能发生的一个完整的工作过程。给学生提供了一个典型的综合科技环境，使学生将学过的诸多单科专业知识在这里得到全面认识、综合训练和相互提升。
5.课题实施
（1）选择型芯及型腔材料。
提出问题：如何选择模具材料？选择模具材料时要考虑哪些因素？所选择模具材料的性能？
涉及知识：金属材料及热处理
教师行为：提供需查阅的相关资料，解答相关问题。
（2）画模具型芯图。
涉及知识：机械制图及相关绘图标准，手工画图、CAD绘图。
教师行为：检查所画视图的规范性与正确性，提出解决方案，CAD辅导。
（3）选择毛坯并进行数控车加工。
涉及知识：数控车床的编程与操作、选择刀具、夹具、切削用量、工件装夹与校正。
教师行为：检查数控车程序，数控车床的操作，数控车宏程序辅导。
（4）产品造型。
涉及知识：数控造型软件的使用。
教师行为：实体造型辅导。
（5）生成数控加工程序。
涉及知识：自动编程知识，机械加工知识。
教师行为：加工方式选择，加工刀具选择，切削用量选择辅导
（6）数控铣/加工中心加工。
涉及知识：程序的传输，数控铣/加工中心的操作，程序的修改，夹具的选择，工件装夹与校正。
教师行为：程序传输辅导。
（7）精度检验。
涉及知识：精度检验的方法。
教师行为：精度分析，提出解决措施。
（8）模具装配。
涉及知识：模具装配与调试。
教师行为：精度分析，提出解决措施。
（9）加工产品。
加工出的产品如图2所示。
（10）完成技师论文。
涉及知识：完成课题全过程中的心得与体会。
教师行为：提供技师论文的格式，书写论文的注意事项，论文辅导。
根据学员的学习情况及教学设备在实际使用过程中的效能，指导教师提出改进建议，完成成果评价。
二、成绩考核及教学效果评定
为了严把预备技师的出口关，数控铣/加工中心预备技师考评主要有以下内容组成：
1.预备技师理论考试
本着够用和实用的原则，检验学生对基本理论知识的掌握程度，其内容包括机械制图、机制工艺知识、机械加工、数控加工工艺、数控编程、数控原理等知识。
2.编制加工工艺
检验学生分析问题、解决问题的能力。考试内容为编写复杂零件的数控加工工艺规程（包括工序卡、刀具卡、切削用量参数表等内容）。
3.手工编程
检验学生对数控编程的基础知识的掌握程度。考试内容为编写考试工件的加工程序。
4.CAD绘图
绘制复杂零件或装配图，考核学生的计算机绘图能力及对机械制图的掌握程度。
5.自动编程
考核学生造型能力和自动编程能力。
6.数控技能应会考核
完成数控机床加工技师操作课题，考核学生的实际动手能力。
7.预备技师论文答辩
通过预备技师论文的答辩，考核学生对预备技师所需掌握的各项知识的综合运用能力，提高学生分析问题、解决问题的能力。
以上内容的1～3项归纳为应知考试，所占比例依次为60%、20%、20%。4～6项归纳为应会考试，所占比例依次为20%、30%、50%。当应知、应会和论文答辩全部合格后，方可认为预备技师合格。
（作者单位：江苏省常州技师学院）
