基于“智造创新仿真实训中心”的校企合作产、学、研融合探究——以硬币计数包装器项目为例

□胡思远

(山西经济管理干部学院,山西 太原 030024)

1 引言

全国职业学校推行“校企合作,工学结合”的人才培养模式,国务院、教育部、省教育厅等各级部门相继出台相关文件,特别是《国务院关于加快现代职业教育的决定》中明确提出,“在人才培养基础上,坚持校企合作,工学结合,强化教学实习、实训相融合的教育教学活动”。我校机电工程系首创“厂中校”校企深度合作模式,寻求“产、学、研”一体化的方法和思路,增强机电专业实践教学的针对性和实效性,从解决社会机构提出的在技术过程中待解决问题的“研”出发,进行专业技术社会服务,灵活促进“产、学、研”一体化研究。

合作企业有大量员工,我系学生也入住企业宿舍,自动投币洗衣机经常被使用,于是积攒了大量硬币。由于硬币数量多,数清硬币花费时间较大,还要识别真假硬币,进行包装整理,给市场交易和银行业务员的工作带来很大不便。市场上已有的计数包装装置或者复杂昂贵体积大,或者太过简单不实用,且计数、包装功能分离。企业后勤表示,单处理洗衣机的硬币就要耗费半天以上时间,对我们提出希望能有一款造价不高的硬币计数与包装器,个人采买就行,要能完整模拟银行数硬币过程,增加硬币计数精确性。

2 产品研发

参考银行处理硬币的过程,设计了由整理器、计数器、包装器组成的硬币计数包装器,如下页图1所示,该产品功能可靠实用,造价低廉,个人完全可以负担。整理器是内壁长度为112mm的盲孔管,内径32mm、外径52mm,开口位置有10×15mm的倒角,可以放置60枚1元硬币,使用时,用手垂直、水平摇晃整理器,硬币会逐渐沿着整理器内壁纵向排列整齐。计数器是内径25.3mm、外径32mm的半圆槽,长度94mm,其上有刻度,可放置50枚1元硬币,其结构一端空口,开口侧有L型缺口,用于放置皮筋,另一端为整圆固定挡板,手柄最大横截面与半圆槽外径相等,便于计数器水平放置,使用时,倾斜整理器,从整理器底部接出50枚硬币,如下页图2所示,弹出皮筋夹紧硬币,平放在桌子上,观察硬币是否在94mm刻度上,如果误差太大,则确定有假币,需要从下到上依次检查,剔除假硬币。包装器是一个内径26mm的半圆槽,用来包装硬币,一端设有半圆挡板,另一端空口,近端口处设有L型挂钩放置皮筋,使用时,把包装纸按在硬币上,用包装器上半圆挡板卡住计数器一端的硬币,180°翻转计数器和包装器,如图3所示,拿下计数器,粘贴包装纸,最后封口包装纸两端。图4是产品实物图。

该产品有如下优势:(1)快速整齐排列硬币。(2)50枚硬币为一组,计数快捷。(3)硬币侧面一半都裸露在外,方便检查硬币,如果和刻度线相差太多,则确定有假硬币,识别硬币真假便捷。(4)包装简便。(5)小巧轻便,不占地,方便携带,适用于任何场所。

3 教学设计

通过“智造创新仿真实训中心”对硬币整理器、计数器、包装器进行UG三维建模,AutoCAD二维制图,数控编程仿真软件进行产品加工模拟仿真,调试G代码程序,最后保存程序,传输到车间数控车床进行生产;得到的零件经钳工进行切割打磨;最后得到的成品先在合作企业进行产品试验,确定效用后推向市场。可以把硬币计数包装器加入《UG仿真》的回转体训练模块,《数控编程与仿真》的数车编程模块,《数控车、数控铣》的实习模块,真正实现“产学研”一体化。以《数控编程与仿真》教学设计为例进行说明,安排在“模块一数控车削零件的编程及仿真加工”中的“任务三简单内孔成型面零件的编程及仿真加工”进行仿真实践,仿真软件为宇龙数控加工仿真软件。教学设计制定如下。

3.1 任务描述

图5 整理器零件图

3.2 教学要求

3.2.1 知识目标

(1)熟悉简单盘套类零件加工工艺。

(2)掌握G70/G71和G41/G42/G40指令及应用。

(3)学习仿真加工中切断刀选择及对刀。

3.2.2 技能目标

(1)具有简单盘套类零件图的识读能力。

(2)具有使用G70/G71和G41/G42/G40指令编写简单盘套类零件加工程序的能力。

(3)具有使用仿真软件验证简单盘套类零件加工程序正确性的能力。

3.2.3 素质目标

(1)树立安全意识、质量意识和效率意识。

(2)培养学生勇于开拓和创新的精神。

3.3 任务实施

3.3.1 加工工艺方案制定

(1)加工方案:采用三爪卡盘装夹,零件伸出卡盘125mm左右;加工零件外轮廓至尺寸要求;加工零件内轮廓至尺寸要求;切断工件。

(2)数控加工刀具卡选用见表1。

表1 数控加工刀具卡

(3)数控加工工序卡见表2。

表2 数控加工工序卡

3.3.2 编制加工程序

O1611;

G40 G97 G99 M03 S600 F0.2;

T0101;

G00 Z5;

X48;

G90 X48 Z-120;

G00 X100 Z150;

M05;

M00;

T0202;

M03 S500 F0.2;

G00 X30 Z5;

G71 U1 R0.5;

G71 P10 Q20 U-0.3 W0.05;

N10 G01 X45 Z0;

G01 X35.09 Z-15;

Z-115;

N20 X-1;

G00 Z100;

X150;

M05;

M00;

M03 S800 T0202 F0.1;

G00 G41 X30;

Z5;

G70 P10 Q20;

G00 G40 Z100;

X100;

M05;

M00;

T0303;

M03 S400;

G00 Z-119;

X54;

G01 X-1 F0.05;

G00 X100;

Z10;

M30;

%

3.3.3 仿真加工

启动软件→选择机床→回零→设置工件并安装→装刀(T01、T02、T03)→输入O1611号加工程序→对刀(T0101、T0202,T0303,输入R、T值)→自动加工→测量尺寸。

4 产品实施与改进

为了提高学生参与课堂活动的积极性,任务引入环节播放外地学长对硬币计数包装器需求的调研情况,并把产品样品发于同学们进行观察和实际操作,提高学生在进行编程和仿真的学习过程中的主动性。在另一门课程《数控车、数控铣》的生产实践中有更好的表现。学生制造出来的产品参加“山西省第十六届‘兴晋挑战杯’课外学术科技作品竞赛”,荣获三等奖。通过学习比较其他优秀获奖案例,确定该产品下一步研究路径应向数字化、智能化方向改进。赛后再次修改完善教学设计,实现以赛促教,以赛促改。

5 结语

设计了由整理器、计数器、包装器组成的硬币计数包装器,功能可靠实用,造价低廉,解决了市场上清点一元硬币工作的繁琐问题,特别适用于中小型超市、公交公司、投币洗衣机等硬币交易量存在且量不是很大的一元硬币清点工作场合。把研发成果作为教学案例引入课堂,就整理器的数控编程与仿真部分进行教学设计,在课堂任务引入环节展示产品,说明应用广泛,并允许学生进行实际操作,提高学生参与课堂的积极性,并为后续课程的开展打好基础,使项目实施具有延续性和连贯性。产品制作成功后带领学生参加比赛并获奖,通过学习比较其他优秀获奖案例,确定下一步研究方向。硬币计数与包装装置从产品设计到成功生产,涉及的知识点覆盖数控专业的完整课程体系,此次以《数控编程与仿真》课程为例,说明了案例研发引入课堂的方法和思路,对深度落实“产学研”一体化的实施有一定的借鉴意义。